4.4. Основы конструирования осей и валов

Посадочные поверхности

Посадочные поверхности (под ступицы зубчатых колес, шкивов, звездочек, и т.п.) характеризуются шероховатостью и размером диамет­ра. Диаметры выбираются из стандартного ряда посадочных размеров. Диаметры под подшипники качения — из стандартного ряда внутренних диаметров подшипников. Перепад диаметров ступеней определяется: стандартными диаметрами посадочных поверхностей под ступицы и под­шипники, возможностью восприятия осевых сил и условиями сборки. Шпонки, по возможности, следует располагать в одной плоскости.

ЦАПФЫ (шейки) вала

Участок вала, которым он опирается на подшипник и восприни­мает радиальную нагрузку, называется цапфой. Цапфы осей и валов, работающих в подшипниках скольжения, бывают: цилиндрическими (рис. 14,а), с буртами (рис. 14,б), коническими (рис. 14,в) и шариковыми (рис. 14,г).

Наиболее распространены цилиндрические цапфы. Для предотвращения осевых смещений цапфы делают с буртами. Для регулировки зазора в подшипни­ках или осевого фиксирования вала рекомендуется коническая цапфа. При необходимости угловых смещений вала применяют шаровую цапфу. Цапфы валов для подшипников качения выполняются цилиндрическими и характеризуются меньшей длиной.

ПЯТЫ

Пяты — участки валов, которыми они опираются на подшипники воспринимают осевую нагрузку. Пята может быть:

Рис. 14. Цапфы валов
Рис. 15. Пяты валов
а)	б)
Рис. 16. Средства восприятия осевых нагрузок

сплошной (рис. 15,а), кольцевой (рис. 15,б), гребенчатой (рис. 15,в). Подшипник в этом случае называется подпятником.

Устройства для передачи осевых нагрузок

ТЯЖЕЛЫЕ нагрузки передаются УПОРОМ деталей в УСТУПЫ на валу (рис. 16,а) или ПОСАДКОЙ этих деталей с НАТЯГОМ (рис. 16,б).

СРЕДНИЕ осевые нагрузки передаются ГАЙКАМИ (рис. 17,а), ШТИФТАМИ (рис. 17,б) и другими устройствами.

Легкие осевые нагрузки передаются СТОПОРНЫМИ ВИНТАМИ (рис. 18,а), КЛЕММОВЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ (рис. 18,б) или ПРУЖИННЫМИ КОЛЬЦАМИ (рис. 18,в).

Переходные участки валов

КАНАВКИ (рис. 19) для выхода шлифовальных кругов обычно выполняются для валов  10  50 мм шириной мм и глубиной мм, а для валов  50  100 мм, мм и мм.

Канавки должны иметь максимальные радиусы. Канавки сущест­венно повышают стойкость шлифовальных кругов, но вызывают зна­чительную концентрацию напряжений и понижают прочность валов при переменных напряжениях.

Канавки также нужны на концах участков с резьбой для выхода резьбонарезного инструмента.

ГАЛТЕЛЬ

Галтель постоянного радиуса. Радиус галтели выбирают меньше радиуса закругления насаживаемых деталей. Для шеек под подшипники качения ре­комендуется

; ,

где — диаметр меньшей из сопрягаемых ступеней;

— высота уступа.

а)		б)
Рис. 17. Устройства для передачи осевых нагрузок
а)	б)		в)
Рис. 18. Устройства для передачи осевых нагрузок
Рис. 19. Канавка	Рис. 20. Галтель		Рис. 21. Канавка
а) б) в) г)
Рис. 22. Основные концентраторы напряжений

РАЗГРУЗОЧНАЯ КАНАВКА (рис. 21) — выполняется путем ударения мало напряженного материала. При этом напряжения распределяются более равномерно и концентрация их снижается.