2.8. Осі та вали.

Вали і осі.

Деталі машин, що обертаються, установлюють на осях або валах.

Вали все обертаються разом з деталями і передають крутний момент.

Осі можуть обертатись разом з деталями або залишатись нерухомими. Вони моменту не передають а тільки підтримують деталі. Осі завантажені тільки згинаючими зусиллями, а вали завантажені ще і крутними моментами.

Вали бувають гладкі, ступінчаті (рис. а, б), колінчаті. Коли діаметр черв’яка або шестерні близький до діаметру валу, їх виготовляють як одне ціле, наприклад вал з черв’яком, вал з зубчатою шестернею.

Вали і осі, що обертаються, установлюють опорами (цапфами) в підшипниках. Цапфи, що сприймають осьове навантаження, називають п’ятами.

Для з’єднання валів з деталями використовують шпонки або шліци. При передачі великих крутних моментів на валу установлюють дві або три шпонки.

При розрахунку вали і осі розглядають як балки на шарнірних опорах і розраховують на міцність. Визначають величини згинаючих і крутних моментів в небезпечних січеннях.

Якщо навантаження діють в різних площинах, то їх звичайно розкладають на дві взаємно перпендикулярні площини. Результуючий згинаючий момент, кгс м (Н м),

де М_г – момент від сил, що діють в горизонтальній площині;

М_в –момент від сил, що діють в вертикальній площині.

Величина крутного моменту М_к визначають по формулі

де N – потужність, n – частота обертання.

Приведений момент для розрахункових січень, кгс м (Н м).

Діаметр валів, що працюють на згин і кручення,

Діаметр осей, що працюють тільки на згин (тобто коли М_к = 0),

де  = _т/к; _т – границя текучості; к – запас міцності.

Вали і осі провіряють також на жорсткість.

Емпірично встановлено, що величина максимальних прогинів не повинна бути більше 0,0003 від віддалі між опорами, а в місцях установки зубчатих коліс – не більше 0,03 від модуля зачеплення.

Кут закручування не повинен перевищувати певних допустимих величин. Його вибирають в залежності від довжини валу і умов роботи. Для валів будівельних машин цей кут складає 15 – 30 на 1 м довжини валу.

При розрахунку на витривалість валів і осей враховують характер зміни напружень, характеристики матеріалів стомленості, вплив концентрації напружень, якість виготовлення і т. д. Звичайно розрахунок при цьому зводиться до визначення запасу міцності в залежності від вказаних параметрів.

Вісь – це стержень круглого січення для підтримання деталей, що крутяться.

Осі бувають:

1. які не крутяться (навантаження по пульсуючому циклу);

2. які крутяться (навантаження по знакоперемінній величині).

Вали все обертаються з деталями і передають крутний момент. Вони навантажені згинаючими зусиллями і крутячими моментами.

Вали бувають:

1. прямі;

2. колінчасті;

3. кривошипні.

Для передачі руху між деталями, які розміщені так, що жорсткий зв’язок неможливо здійснити (наприклад, для приводу вібраторів, механізованих інструментів і інших механізмів) використовують гнучкі вали.

Їх роблять із декількох шарів дроту, що щільно намотані на сердечник, причому кожний шар має протилежний напрямок навивки.

Перший, третій і п’ятий шар мають праву навивку, другий і четвертий – ліву. Напрямок навивки зовнішнього шару протилежно тому, який повинен мати вал при роботі, щоби дріт не розкручувався, а також щоби при обертанні валу внутрішні шари валу ущільнювались.

Броня, що покриває гнучкі вали, разом з ним не обертається. Вона захищає вал від пошкоджень, утримує на ньому консистентну змазку і охороняє робітників від захвату валом.