ВАЛЫ И ОСИ Общие сведения 1
ВАЛЫ И ОСИ l l 2 Валы служат для поддержания насаженных на них деталей (зубчатых колес, шкивов, звездочек, муфт и т д ), передачи крутящих моментов и восприятия растягивающих или сжимающих сил. Оси не передают крутящих моментов Различают оси неподвижные и вращающиеся, например подвижного состава железных дорог, автомобилей, сателлитов планетарных передач
ВАЛЫ И ОСИ 3
ВАЛЫ И ОСИ l 4 Валы по форме оси можно разделить на прямые (рис, α, б), коленчатые (рис, в) и гибкие (рис, г) Прямые валы выполняются чаще всего ступенчатыми (рис, а, б) для возможности создания различных посадок деталей. Однако во многих случаях целесообразно конструировать гладкие валы с целью устранения концентраторов напряжений и сокращения расхода материалов.
ВАЛЫ И ОСИ l 5 Опорные части валов и осей называются цапфами Концевые цапфы, нагруженные преимущественно радиальными силами, называются шипами (рис д, е, з) Опорные участки валов, воспринимающие осевые нагрузки, называются пятами Поверхность плавного перехода от одной ступени вала или оси к другой называется галтелью.
ВАЛЫ И ОСИ l 6 . Срединные опорные части валов и осей называются шейками (рис ж) Конические шипы позволяют регулировать зазор путем осевого перемещения вала или подшипниковой втулки, шаровые шипы допускают вращение вокруг оси и угловое перемещение в осевой плоскости Опорные устройства, воспринимающие нагрузки со стороны шипов и шеек, называются подшипниками, а со стороны пят – подпятниками
ВАЛЫ И ОСИ l l 7 Материалы и термообработка валов и осей Выбор материала зависит от критериев работоспособности, конструктивных особенностей (наличия шеек подшипники скольжения, шлицев, зубчатых венцов, червяков, резьб и т д ), объема выпуска, технологий изготовления, условий работы. Валы, не подвергающиеся термообработке, изготавливаются из сталей Ст 5, Ст 6, термообработанные (улучшенные) - из сталей 45, 40 Х, быстроходные валы на подшипниках скольжения - из цементируемых сталей 20, 20 Х, 12 ХНЗА, 18 ХГТ
ВАЛЫ И ОСИ l 8 Применение легированных сталей обусловлено необходимостью иметь высокие механические характеристики для уменьшения габаритов. Для быстроходных слабонагруженных валов, диаметры ступеней которых определяются исходя из требований жесткости, нерационально использовать дорогостоящие легированные стали, поскольку модуль упругости у всех сталей почти одинаков. Кроме того, с повышением предела прочности возрастает чувствительность материала к концентрации напряжений, поэтому применение высокопрочных легированных сталей для валов, постоянно работающих при переменных напряжениях, не всегда целесообразно
l ВАЛЫ И ОСИ l 9 Механические характеристики материалов валов и осей приведены в табл. Механические характеристики материалов валов и осей.
ВАЛЫ И ОСИ l l 10 Критерии работоспособности В общем случае валы нагружаются переменными во времени и по направлению напряжениями изгиба и кручения. К критериям их работоспособности относятся статическая прочность, изгибная и крутильная жесткость, износостойкость сопряженных пoвepxностей (шеек подшипники скольжения, шлицев и т. д. ), виброустойчивость. Опыт эксплуатации показывает, что основным критерием работоспособности является сопротивление усталости. Усталостное разрушение возможно при числе циклов перемены напряжений 103. . . 104.
