1.4. Валы, оси

Детали вращения устанавливают на валах и осях. Разница между ними заключается в том, что, в отличие от оси, воспринимающей лишь изгибающую нагрузку, вал передает и крутящий момент. Оси могут быть вращающимися и неподвижными.

Оси предназначены для того, чтобы кинематически обеспечивать вращательное движение неподвижно или свободно насаженных на нее деталей без передачи крутящего момента.

Валы не только кинематически обуславливают вращательное движение деталей, но и передают крутящий момент.

Валы и оси по форме поперечного сечения бывают: сплошные, полые, со шпоночным пазом, шлицевые, профильные.

Опорные части валов и осей называют цапфами; концевые цапфы называют шипами, промежуточные – шейками. Опорные части валов и осей, передающие осевую нагрузку, называют пятами (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Валы и оси: а – сплошной вал; б – полый вал; в – шпоночный вал; г – шлицевой вал; д – профильные валы. 1 – шип; 2 – шейка; 3 – пята

Соответственно под «шип» устанавливается подшипник, под «пяту» – подпятник. В местах расположения «шейки» – устанавливается разборная опора.

1.5. Подшипники

Подшипники – это опорные устройства, предназначенные для поддержания вращающихся осей, валов и других деталей и восприятия передаваемых от них радиальных и осевых усилий.

Наибольшее распространение в приводах получили подшипники качения, обладающие рядом преимуществ: большой несущей способностью на единицу ширины подшипника в осевом направлении; высоким к.п.д.; отсутствием специальных требований к валам и осям по термообработке в местах установки подшипников; отсутствием необходимости использовать цветные металлы.

Недостатками подшипников качения являются пониженная долговечность при большой частоте вращения и значительных динамических нагрузках, а также невозможность использовать их в конструкциях, имеющих разъем в радиальном направлении. Все это ограничивает возможность их применения в ряде устройств, где необходима высокая скорость вращения (> 30...50 м/с) или обязателен разъем (например, в коленчатых валах).

По виду трения, возникающего в рабочих элементах опорных устройств, различают подшипники скольжения (рис. 1.4) и качения (рис. 1.5).

По конструкции и функциональному назначению различают: радиальные, радиально-упорные и упорные (см. рис. 1.5).

По типу тела качения подшипники бывают: шариковые, роликовые. Ролики, в свою очередь, подразделяются на цилиндрические, конические, бочкообразные, винтовые, игольчатые (рис. 1.6).

Рис. 1.4. Подшипники скольжения: а – неразъемный; б – разъемный; 1 – корпус; 2 – вкладыш; 3 – масленка; 4 – крышка

По числу рядов тел качения подшипники бывают однорядными и двухрядными.

Рис. 1.5. Подшипники качения: 1 – наружное кольцо; 2 – внутреннее кольцо; 3 – тело качения; 4 – сепаратор; а – радиальный подшипник; б – упорный подшипник; в – радиально-упорный подшипник; г – роликовый подшипник; д – шариковый радиально-упорный подшипник; е – игольчатый подшипник; ж – шариковый двухрядный самоустанавливающийся подшипник; з – упорный подшипник

Рис. 1.6. Типы тел качения: а – шариковый; б – роликовый цилиндрический; в – роликовый конический; г – роликовый бочкообразный; д – роликовый игольчатый; е – роликовый винтовой