5. Конструкция валов.

Валы - детали цилиндрической или фасонной формы, несущие на себе другие детали, вращающиеся вместе с ними. Они нагружены поперечными, а иногда и продольными силами, но при этом обязательно передают крутящий момент. В отличие от валов, оси не передают крутящих моментов. Валы и оси предназначены для поддержания вращающихся или качающихся частей приборов или машин. Вал всегда вращается, а ось может быть вращающейся или невращающейся. Ось всегда прямая, а валы изготовляют прямые, коленчатые или гибкие.

Наибольшее распространение имеют прямые валы. Коленчатые валы применяют в поршневых машинах. Гибкие валы допускают передачу вращения при больших перегибах оси. Коленчатые и гибкие валы относятся к специальным деталям.

На валах и осях закрепляют элементы передач: зубчатые колеса, шкивы, звездочки, части муфт и т.д. Сами же они опираются на неподвижные детали, называемые подпятниками. Участки осей и валов, непосредственно соприкасающихся с опорами, называются цапфами. Концевые цапфы называют шинами, а промежуточные цапфы называют шейками. Торцы валов и осей, упирающихся в неподвижную опору, называют пятками, а опоры для них - подпятниками. Отличие валов от осей приборов состоит в том, что валы всегда передают вращающий момент от одной детали к другой, а ось не передает. Оси являются передатчиками механической энергии. Они медленно вращаются или неподвижны. Так, например, оси измерительных приборов вращаются в пределах от 0° до 360°. Нагрузки, действующие на оси, вызывают в них напряжение изгиба. Валы, как и оси, нагружены поперечными силами, но одновременно работают на кручение. Оси машин и приборов большей частью выполнены в виде сплошных и реже полых стержней. Валы по

4

форме и конструкции могут быть прямыми, ступенчатыми, фасонными, с различными поперечными сечениями.

Образование ступеней на валу связано с закреплением деталей или самого вала в осевом направлении, а также с возможностью монтажа деталей при посадках с натягом. Ступенчатые валы менее технологичнее по сравнению с прямыми, но более удобны для сборки. Особой группой являются гибкие валы с кривошипной или изменяющейся формой геометрической оси. С помощью таких валов можно передавать вращение под любым углом. Валы и оси изготавливают из преимущественно из конструкционных сталей марок 20; 30; 40; 45 и обыкновенных углеродистых сталей марок стЗ, ст4, ст5 или из легированных конструкционных сталей 40Х; 40ХН; 40ХНА; ЗОХГТ и других.

6. Зубчатые передачи.

Из всех механических передач, применяемых в машинах и приборах, наибольшее распространение получили зубчатые передачи. Зубчатые передачи передают вращающийся момент с определенной частотой вращения от ведущих валов к ведомым, путем зацепления зубьев. Зубчатую передачу применяют в тех случаях, когда необходимо обеспечить строгое соотношение частот вращения и крутящих моментов на валах. По расположению зубьев на колесах различают: прямозубые, косозубьге, шевронные, криволинейные и с круговым зубом. По форме профиля зуба различают: эвольвентные, круговые, циклоидные. Преимущественное распространение имеет эвольвентное зацепление. Оно обладает целым рядом весьма существенных технологических и эксшгутационных преимуществ.

Зубчатые колеса классифицируют по различным признакам:

1. по расположению центров колес;

2. по расположению валов в пространстве;

3. по форме зубьев;

4. по конструкционному оформлению;

5. по числу пар зацепляющих колес;

6. по окружной скорости;

VII. по расположению осей валов различают:

a) передачи с параллельными осями и с цилиндрическими зубчатыми колесами внешнего и внутреннего зацепления;

b) передачи с перекрещивающимися осями — цилиндрические винтовые, конические гипоидные, червячные;

c) передачи с пересекающимися осями (конические зубчатые колеса).

Колеса с малым числом зубьев называется шестерней, а больше - колесом. Термин зубчатое колесо является общим.

Применение.

Зубчатые передачи применяют для передачи нагрузки и работ при частотах вращения, изменяющихся в широких пределах. Основными преимуществами зубчатых передач перед другими являются:

1. контрастность;

2. высокая нагрузочная способность и как следствие малые габариты;

3. постоянство передаточного отношения (отсутствие проскальзывания);

4. большая долговечность и надежность работы (большинство зубчатых передач имеет пракгически неограниченный срок службы);

5. высокий КПД (до 0,97j0,98 в одноступенчатом редукторе);

5

6) возможность применения в широком диапазоне скоростей (до 150 1/сек), мощностей (до десятков тысяч кВт) и передаточных чисел (до нескольких сот).

Среди недостатков зубчатых передач можно отметить повышенные требования к точности изготовления, шум при больших скоростях, высокую жесткость, не позволяющую компенсировать динамические нагрузки. Отмеченные недостатки не снижают существенного преимущества зубчатых передач перед другими. Вследствие этого зубчатые передачи имеют наиболее широкое распространение во всех отраслях машиностроения и приборостроения.

Из перечисленных зубчатых передач наибольшее распространение имеют передачи с цилиндрическими колесами как наиболее простые в изготовлении и эксплуатации, у них сравнительно невелики силы давления на валы и опоры. Кроме того, зубчатые передачи не предохраняют механизм от поломок при перегрузках.