10.3 Вали і осі. Призначення, класифікація, конструкція.

У механізмах є ланки, передають обертаючий рух. Вали (валики) і осі призначені для підтримки, встановлення та кріплення на них деталей, що обертаються механізмів типу зубчастих коліс, шківів, напівмуфт, муфт, маховичків, покажчиків і т.д.

При роботі вали навантажені поперечними, а іноді і поздовжніми силами, завжди передають обертаючий момент, тобто рухливі, і відчувають деформацію кручення і вигину. Осі, на відміну від валів, не передають обертаючий момент, тобто не відчувають кручення, вони можуть бути рухомими і нерухомими. Навантаження, які діють на осі, викликають у них деформацію згину.

У залежності від положення геометричної осі вали можуть бути з прямолінійною (прямі), східчастої (колінчасті) і змінюється (гнучкі) віссю. Найбільшого поширення набули прямі вали й осі. Колінчаті вали застосовують для перетворення обертального руху в зворотно-поступальний або навпаки, вони поєднують функції валу і кривошипа. Гнучкі вали складаються з декількох щільно навитих на сердечник верств сталевих дротів з чередующимся напрямом навивки. Їх підбирають по допустимому моменту, що крутить і частоті обертання. Вони стандартизовані. З їх допомогою можна передавати обертання під будь-яким кутом. Використовують гнучкі валики в приводах вимірювальних приладів та дистанційного контролю, наприклад спідометрів, тахометрів, роботів. Довговічність і ККД (0,85 ... 0,9) гнучких валів залежать від величини радіуса кривизни їх осі, який рекомендують приймати рівним 15 ... 20 діаметрам валу.

У залежності від зміни перерізу вздовж геометричній осі вали можуть бути гладкі, ступінчасті з циліндричними і конічними ділянками, вали - зубчасті колеса, вали - черв'яки (рис. 1). Гладкі вали й осі зустрічаються порівняно рідко, наприклад, при використанні каліброваних прутків і відповідно посадок в системі вала або за відсутності поздовжніх сил. Ступінчасті вали забезпечують равнопрочность по довжині, більш зручні при складанні, установці сполучених деталей, але менш технологічні. Число і розташування ступенів валу залежать від числа закріплених на ньому деталей (зубчастих коліс і т.д.) і від прийнятого способу збирання, фіксації валу в осьовому напрямі. Посадкові поверхні під маточини насаджується на вал деталей виконують циліндричними, рідше конічними. Конічні поверхні складніше у виготовленні, але дозволяють підвищити точність центрування і співвісності деталей, що з'єднуються.

Опорні частини валів і осей називають цапфами. Цапфи, передають на опори радіальне навантаження, називають шипами, а осьове навантаження - п'ятами. За формою шипи можуть бути циліндричними, конічними і сферичними, а п'яти - плоскими і кульовими. Якщо вісь нерухома, її опорні частини необов'язково повинні мати форму тіл обертання. Зазвичай цапфи валів і осей виконують циліндричними. Конічні цапфи використовують при осьовому фіксуванні валів. Кульові цапфи застосовують, коли необхідні кутові відхилення осей. Опори, на яких лежать шипи, називають підшипниками, а опори п'ят - підп'ятниками.

Діаметри посадочних поверхонь валів і осей під маточини насаживаемой деталей вибирають за ГОСТом зі стандартного ряду лінійних розмірів, а діаметри цапф під підшипники кочення - зі стандартного ряду діаметрів внутрішнього кільця підшипників кочення.

11