13. Валы и оси

Валом называется вращающаяся деталь, предназначенная для поддержания насаженных на нее деталей и передачи вращающего момента.

Осью называется неподвижная или вращающаяся деталь, служащая для поддержания насаженных деталей. Ось вращающего момента не передает.

Классификация валов. В зависимости от назначения, валы бывают:

1. коренные — воспринимают работу машины (валы двигателей, шпиндели);

2. передаточные — передают момент;

3. трансмиссионные — распределяют момент между отдельными потребителями.

Валы, от которых передается момент, называются ведущими, а валы, к которым передается — ведомыми. Передаточные валы являются одновременно и ведущими, и ведомыми.

В зависимости от конструкции, валы бывают гладкие, ступенчатые, фасонные, а также сплошные и полые.

Элементы вала. Часть вала, находящаяся в подшипнике, называется цапфой. Цапфа на конце вала называется шипом, на середине вала — шейкой. Если цапфа воспринимает осевую нагрузку, она называется пятой, а подшипник — подпятником.

Пяты бывают сплошные и кольцевые, иногда гребенчатые.

Местное увеличение диаметра для восприятия осе­вой нагрузки называется буртом, плавный переход сечения — галтелью. На валах бывает проточка или наплавка для установки стопора.

______________________________

Расчет оси. где — изгибающий момент; — допускаемое напряжение.

Расчет вала. Расчет состоит из четырех стадий.

1. Ориентировочный расчет.

2. Эскизная компоновка (создание конструкции вала).

3. Проверка на совместное действие изгиба и кручения.

4. Уточненный расчет (проверка на усталость).

14. Опоры скольжения и качения.

Опоры вращающихся осей и валов называются подшипниками. Подшипники служат также для поддержания различных деталей, вращающихся на осях. По виду трения различают: подшипники скольжения, в которых опорная поверхность оси или вала скользит по рабочей поверхности подшипника; подшипники качения, в которых используется трение качения благодаря установке шариков или роликов между опорными поверхностями оси или вала и подшипника.

По направлению действия воспринимаемой нагрузки подшипники делят на: радиальные, воспринимающие радиальные нагрузки; упорные, воспринимающие от вала только осевые нагрузки; радиально-упорные, воспринимающие одновременно радиальные и осевые нагрузки.

Подшипники скольжения. Подшипники скольжения имеют следующие преимущества: малые размеры; возможность применения разъемных подшипников; высокую частоту вращения (100 000 об/мин и более), возможность работы в воде и агрессивных средах, а также при вибрационных и ударных нагрузках. К недостаткам подшипников скольжения относятся: высокие потери на трение и в связи с этим пониженный КПД; необходимость систематического наблюдения и непрерывной смазки; неравномерный износ подшипников и цапфы; применение для изготовления подшипников дорогостоящих материалов; относительно большая длина цапфы и вкладыша.

Подшипник скольжения в большинстве случаев состоит из корпуса и помещенных в нем вкладышей, на которые непосредственно опираются ось или вал. Корпус обычно выполняют из чугуна; вкладыши для уменьшения трения изготовляют из материалов, которые в паре с цапфой вала имеют малый коэффициент трения.

Подшипники качения. По сравнению с подшипниками скольжения подшипники качения имеют следующие преимущества: малый коэффициент трения; большую грузо­подъемность при меньшей ширине подшипника; незначи­тельный расход смазочных материалов; взаимозаменяемость; простоту монтажа, ухода и обслуживания. К не­достаткам относятся: значительно меньшая долговечность при больших частотах вращения и при больших нагруз­ках; ограниченная способность воспринимать ударные нагрузки; большие наружные диаметры по сравнению с подшипниками скольжения.

По форме тел качения подшипники качения делят на шариковые и роликовые. Ролики могут быть цилиндрические короткие, цилиндрические длинные, витые, игольчатые, бочкообразные и конические.

По числу рядов тел качения различают однорядные, двухрядные и четырехрядные подшипники.

По направлению воспринимаемой нагрузки изготовляют радиальные, радиально-упорные и упорные подшипники.

По радиальным габаритам при одинаковом внутреннем диаметре подшипники делят на следующие серии: сверхлегкие, особолегкие, легкие, средние, тяжелые; по ширине подшипники различают: узкие, нормальные, широкие и особоширокие.

19. Взаимозаменяемость-это свойство независимо изготовленных деталей и узлов занимать свои места в изделии без дополнительных операции (пригонка,регулировка,подгон). Виды взаимозаменяемости:

1. Функциональной называется взаимозаменяемость, при которой в допустимых пределах обеспечиваются эксплуатационные показатели изделий.

2. Полностью взаимозаменяемыми называются такие детали, которые при сборке могут занимать в машине определенные места без каких-либо операций обработки, подбора и регулирования.

3. Ограниченно взаимозаменяемыми (неполностью взаимозаменяемыми) называются детали, при сборке или замене которых может потребоваться групповой подбор (селективная сборка), применение компенсаторов, регулирование положения некоторых частей узла, пригонка.

Полная взаимозаменяемость имеет следующие преимущества:

1. Упрощается процесс сборки;

2. Сборочный процесс точно нормируется во времени и может быть организован поточным методом. Обеспечивается возможность автоматизации процессов изготовления и сборки изделий.

3. Возможна широкая специализация и кооперирование заводов.

4. Упрощается процесс ремонта изделий.

Внешняя взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость покупных изделий по техническим характеристикам, размерам и формам присоединительных поверхностей, т.е. таких, по которым изделия соединяются между собой. Например, у электродвигателя внешняя взаимозаменяемость характеризуется такими параметрами – частотой вращения вала, мощностью, размерами присоединительных поверхностей.

Внутренняя взаимозаменяемость распространяется на детали, составляющие отдельные узлы. Например, в подшипнике качения внутренней взаимозаменяемостью обладают кольца и тела качения.