31. Валы и оси. Классификация. Материалы. Конструктивные особенности валов и осей.

Для поддержания вращающихся деталей и для передачи вращающе­го момента от одной детали к другой (в осевом направлении) в кон­струкциях используют прямые валы в форме тел вращения, устанавли­ваемые в подшипниковых опорах.

В зависимости от воспринимаемых сил различают простые валы, торсионные валы и оси.

Сечение (сечения), в котором следует определить запас n_T, находят после построения эпюр изгибающих и крутящих моментов. Ес­ли нагрузки действуют на вал в разных плоскостях, то сначала силы проектируют на координатные оси и строят эпюры моментов в коорди­натных плоскостях. Далее производят геометрическое суммирование изгибающих моментов.

Технические условия на изготовление валов зависят от требова­ний к конструкции. Обработку валов производят обычно в центрах.

Для изготовления валов используют углеродистые стали марок 20, 30, 40, 45 и 50, легированные стали марок 20Х, др., титановые сплавы BT3-1, ВТ6 и ВТ9.

Выбор материала, термической и химико-термической обработки определяется конструкцией вала и опор, условиями эксплуатации.

32. Предварительный расчет валов и расчет на статическую прочность.

Предварительный расчет валов.

Диаметр вала определится из условия прочности

τ_к =М_к/(0,2d³) ≤ [τ_к],

откуда:

Полученное значение диаметра округляется до ближайшего стандартного размера.

После установления диаметра выходного конца вала назначается диаметр цапф вала (несколько больше диаметра выходного конца) и производится подбор подшипников. Диаметр посадочных поверхностей валов под ступицы насаживаемых деталей для удобства сборки принимают больше диаметров соседних участков. В результате этого ступенчатый вал по форме оказывается близок к брусу равного сопротивления.

Проверка статической прочности. Эту проверку выполняют с целью предупреждения пластических деформаций и разрушений при кратковременных перегрузках. При этом определяют эквивалентное напряжение по формуле

 

Здесь М и Т – изгибающий и крутящий моменты в опасном сечении при перегрузке.

Предельное допускаемое напряжение [] принимают близким к пределу текучести _т: 

33. Опоры валов и осей. Классификация подшипников.

Подшипники бывают: 1) подшипники скольжения; 2) подшипники качения.

Подшипники скольжения

Подшипник скольжения является парой вра­щения, он состоит из опорного участка вала (цапфы) и соответственноподшипника, в котором скользит цапфа.

Подшипники качения являются основным видом опор вращающихся (качающихся) деталей. Подшипник состоит из наружного  и внутрен­него  колен, между которыми расположены тела качения. Для пре­дохранения тел качения от соприкосновения между собой их отделяют друг от друга сепаратором, который существенно уменьшает потери на трение.

Подшипники качения

Основными характеристиками подшипников являются грузоподъемность, быстроходность, масса, габа­риты, потери энергии.