Валы и оси имеют общую функцию поддерживать насажанные на них детали

Классификации валов

По условиям нагружения: Валы (нагружены крутящими и изгибающими моментами), Торсионные валы (нагруженные только крутящим моментом), Оси (нагруженные только изгибающим моментом).

По конструкции: Гладкие, Ступенчатые.

По форме оси вала: С прямой осью (трансмиссионные), С ломаной осью (коленчатые валы), С криволинейной осью (гибкие

валы).

По расположению в механизме: Входные, Промежуточные, Выходные.

По частоте вращения: Тихоходные n<1500 об/мин, Быстроходные n>1500 об/мин.

Гладкие валы более технологичны, чем ступенчатые. Валы и оси выполняют полыми как с целью снижения массы, так и с целью установки внутрь вала других деталей вра­щения. Полый вал с соотношением диаметра внутреннего отверстия к наружному диаметру вала, равным 0,75, легче сплошного равнопрочного вала поч­ти в 2 раза.

Оси и валы конструируют обычно в виде брусьев состоящих из ряда цилиндрических участков различных диаметров. Насаживаемые на оси и валы детали крепят посредством шпонок либо шлицев. В осевом направлении детали относительно валов и осей фиксируют при помощи распорных колец (или втулок), а также благодаря нали­чию на валах буртиков и заплечиков.

Ступенчатая форма вала или оси определяется также стремлением приблизить их очертания к форме балки равного соп­ротивления изгибу. Балкой равного сопротивления изгибу называют брус, во всех поперечных сечениях которого наибо­льшие напряжения изгиба одинаковы. Такой брус круглого поперечного сечения имеет форму кубического парабо­лоида вдоль своей оси.

Конструкция валов и осей определяется условиями их эксплуатации. В ряде сельскохозяйственных машин применяют длинные (до 20м) составные валы, используемые для передачи крутящего мо­мента. Такие валы называют трансмиссионными. В поршневых двигателях и компрессорах применяют колен­чатые валы, имеющие ломаную ось вращения.

Для передачи крутящего момента между агрегатами со смещенными в пространстве осями входного и выходного валов применяют гибкие валы, имеющие криволинейную геометрическую ось при работе. Эти валы об­ладают высокой жесткостью на кручение и малой изгибной жесткостью. Примером служит гибкий вал бормашины в стоматологии.

Материалы валов

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

Для изготовления валов используют:

• углеродистые стали марок 20, 30, 40, 45 и 50;

• легированные стали марок 20Х, 40Х, 40ХН, 12Х26ЧА, 40ХН2МА;

• титановые сплавы ВТЗ-1, ВТ6 и ВТ9.

Для изготовления фасонных (коленчатых и с большими фланцами) и тяжелых валов применяют, как стали, так и высокопрочные (с шаровидным графитом) и модифицированные чугуны. Чугунные валы облада­ют:

• меньшей прочностью, но

• более совершенными формами (особенно коленчатые),

• меньшей чувствите­льностью к смещению опор; особенно в многоопорных валах: благодаря меньшему, чем у стали, модулю упругости;

• повы­шенной демпфирующей способностью благодаря структуре чугуна, поэтому эти валы лучше работают в условиях динамических нагрузок.

В качестве заготовок для стальных валов диаметром до 150 мм обычно используют круглый прокат, для валов большего диаметра и фасонных валов – поковки. Валы подвергают токарной обработке и последующему шлифованию посадочных мест (высоконапряженные валы шлифуют по всей длине).

ТЕРМООБРАБОТКА: Закалка и отпуск