27.6. Расчет осей

Проектировочный расчет. Оси работают как поддерживающие дета­ли и поэтому нагружены только изгибающими нагрузками. Действие растягивающих и сжимающих сил не учитывают. Проектировочный расчет осей на статическую прочность выполняют аналогично расчету балок с шарнирными опорами обычными методами сопротивления материалов, задаваясь при этом длинами участков осей в зависимости от конструкции узла.

Расчет неподвижных осей ведут в предположении изменения напря­жений изгиба по отнулевому циклу — самому неблагоприятному из всех знакопостоянных циклов. Для осей, изготовленных из среднеуглероди-стых сталей марок Ст5, Стб, 45 и др., допускаемое напряжение изгиба [σ ₀]_и= 100...160 Н/мм². Меньшие значения рекомендуются при значи­тельных концентрациях напряжений.

Напряжения во вращающихся осях изменяются по симметричному циклу, для них принимают [σ _-1]_и = (0,5...0,6)[σ ₀]_и. Если ось в расчетном сечении имеет шпоночную канавку, то полученный диаметр увеличи­вают на 10% и округляют до ближайшего большего стандартного зна­чения (см. § 27.4).

Проверочный расчет осей на сопротивление усталости и изгибную жесткость ведут аналогично расчету валов при М_к = 0.

27.7. Рекомендации по конструированию валов и осей

1. Валы и оси следует конструировать по возможности гладкими с минимальным числом ступеней (см. рис. 27.8 и 27.9). В этом случае существенно сокращается расход материала на изготовление вала, что особенно важно в условиях крупносерийного производства. В индиви­дуальном и мелкосерийном производстве применяют валы с бортами для упора колес (рис. 27.2).

1. Каждая насаживаемая на вал или ось деталь должна проходить до своей посадочной поверхности свободно во избежание повреждения других поверхностей (см. рис. 7,6 и 27.8, а). Рекомендуют принимать такую разность диаметров ступеней вала, чтобы при сборке можно было насадить деталь, не вынимая шпонку, установленную в пазу ступени меньшего диаметра.

2. Торцы валов и осей и их уступы выполняют с фасками для удобства установки деталей и соблюдения норм охраны труда (см. рис. 27.2).

4. В тяжелонагруженных валах или осях для снижения концентра­ции напряжений в местах посадочных поверхностей рекомендуют пе­репады ступеней выполнять минимальными с применением галтелей переменного радиуса (см. рис. 27.4, в).

4. При посадках с натягом трудно совместить шпоночный паз в сту­пице со шпонкой вала. Для облегчения сборки на посадочной повер­хности вала предусматривают небольшой направляющий цилиндри­ческий участок с полем допуска d9 (см. рис. 27.2).

4. Для уменьшения номенклатуры резцов и фрез радиусы галтелей, углы фасок, ширину пазов на одном валу или оси рекомендуют вы­полнять одинаковыми. Если на валу несколько шпоночных пазов, то их располагают на одной образующей (см. рис. 27.2).

5. Для увеличения изгибной жесткости валов и осей рекомендуют детали на них располагать возможно ближе к опорам.

6. При разработке конструкции вала или оси надо иметь в виду, что резкие изменения их сечений (резьбы под установочные гайки, шпоночные пазы, канавки, поперечные сквозные отверстия под штифты и отверстия под установочные винты и др.) вызывают концентрацию напряжений, уменьшая сопротивление усталости.

Контрольные вопросы

1. Какая разница между валом и осью и какие деформации испытывают вал и ось при работе?

2. Что называют цапфой, шипом, шейкой и пятой?

3. Каковы основные критерии работоспособности валов и осей и какими парамет­рами их оценивают?

4. Почему валы рассчитывают в два этапа: первый — проектировочный расчет, вто­рой — проверочный расчет?

5. Какова цель проектировочного расчета, какой обычно диаметр вала определяют и почему?

6. Какова цель проверочного расчета? Какой параметр при этом определяют?

7. Каковы конструктивные и технологические способы повышения сопротивления усталости валов?