6.3. Валы

Особенностью валов, применяемых в коробках скоростей, является небольшое отношение их длины к диаметру: . Они выполняются ступенчатыми по конструкции, что диктуется условиями сборки: при ступенчатой форме сопряженные с ним детали свободно проходят по нему до своего посадочного места. Часто применяют валы, выполненные заодно с шестерней (вал-шестерня).

Таблица 6.6

Рекомендуемые для силовых зубчатых колес (цилиндрических и конических) марки стали и методы упрочнения

Характеристика зубчатых колес				Марка стали	Метод упрочнения
группы колес	степень точности	наибольший наружный диаметр не более, мм	модуль, мм
Особонапряженные: переключаемые и непереключаемые	56 57 57 78	300 600 600 300	1,5 до 4 1,5 до 6 1,5 до 6 1,5 до 4	25ХГМ 12ХН3А 12ХН3А 25ХГТ	Нитроцементация Цементация Цементация Нитроцементация
Средненапряженные: переключаемые и непереключаемые непереключаемые	78 57 67 67	300 600 600 600	1,5 до 6 1,5 до 6 3,5 до 10 1 до 6	25ХГТ 20Х, 12ХН3А 40Х 40ХФА	Нитроцементация Цементация Закалка по контуру Азотирование
Малонагруженные: переключаемые и непереключаемые непереключаемые	67 78	300 600	1 до 6 6 до 10	40Х, АЦ40Х 40Х, АЦ40Х	Закалка с индукционным нагревом Улучшение (закалка, высокий отпуск)

При проектировочном расчете в зависимости от величины крутящего момента определяют средний диаметр условно гладкого вала. Затем по конструктивным соображениям назначают диаметры посадочных поверхностей вала. Разность диаметров ступеней желательно делать наименьшими. Длина посадочных мест и ступеней определяется длиной ступиц сопряженных деталей (шестерни) и шириной колец подшипников. Концы валов выполняют по ГОСТу.

Основными критериями работоспособности валов являются прочность, жесткость и виброустойчивость.

Предварительно диаметры валов при эскизном проектировании определяют из условия допустимого напряжения при кручении МПа:

,

где N – мощность, передаваемая валом, кВт; n_р – расчетная частота вращения, мин^-1.

При переменном режиме работы расчет ведется по допустимому углу закручивания на 1 м длины вала

.

Значение на 1 м длины вала.

Тогда .

Все валы, применяющиеся в конструкциях металлорежущих станков, условно разделены на четыре группы. К первой группе отнесены малонагруженные медленно вращающиеся валы, размеры которых определяются требованиями обеспечения достаточной жесткости. Ко второй группе – валы, работающие в условиях повышенных нагрузок при изгибе и кручении. К третьей группе – валы, работоспособность которых определяется высокой прочностью и износостойкостью шлицев. К четвертой группе – валы, работоспособность которых определяется усталостной прочностью при изгибе и кручении в сочетании с требованиями повышенных сопротивления смятию и износостойкости поверхности [13].

Таблица 6.7