Kształty wałów i osi. Wały i osie. Informacje ogólne

Wały i osie służą do podparcia części wirujących (koła zębate, sprzęgła, koła pasowe, koła łańcuchowe, wirniki itp.) i przenoszenia obciążeń z tych części poprzez podpory na obudowę. Osie mogą być zarówno obrotowe, jak i nieruchome; dostrzegają działanie momentów zginających i siły wzdłużne. Wały, w przeciwieństwie do osi, mogą się tylko obracać. Poddawane są działaniu sił wzdłużnych, momentów zginających i skręcających.

Kształt konstrukcyjny wałów i osi zależy od wielu czynników – przeznaczenia mechanizmu, przeznaczenia i kształtu części współpracujących z wałem lub osią, charakteru obciążeń, technologii produkcji i montażu.

Są wały prosty, łukowaty I elastyczny. W tym samouczku omówiono tylko najpopularniejsze wały proste. Osie są dostępne tylko z prostą osią geometryczną.

Wały i osie mogą być solidny I dziurawy. Stosując drążone wały i osie, można znacznie zmniejszyć ciężar konstrukcji. Na przykład wał drążony o stosunku średnicy otworu do średnicy zewnętrznej wału wynoszącym 0,75, przy prawie takiej samej wytrzymałości jak wał pełny, ma masę o 50% mniejszą. Pod tym względem w mechanizmach lotniczych, wałach i osiach duża średnica(więcej niż 10...12 mm) są zwykle wykonane w formie pustej. Wały wejściowy i wyjściowy posiadają otwory nieprzelotowe służące do uszczelnienia wewnętrznej wnęki mechanizmu lub otwory zamykane zatyczkami.

Wały i osie różnią się kształtem: gładki I wkroczył. Wybierając trudniejszy w wykonaniu kształt schodkowy, można zapewnić równomierny rozkład naprężeń na długości wału oraz niezbędną wytrzymałość i sztywność pod działaniem czynników siły wewnętrznej. Ponadto, w formie schodkowej, Lepsze warunki do montażu części z wałem i do mocowania ich względem wału w kierunku osiowym i promieniowym. Osie, ze względu na większą prostotę, są często gładkie, a wały z reguły stopniowane, przy czym każda część odpowiada swojemu stopniowi na wale, obrobiona z wymaganą dokładnością i chropowatością.

Wały wykonane są w formie część indywidualna(Rys. 13.1, a) lub integralnie z przekładniami cylindrycznymi (ryc. 13.1, b, d) y przekładnia stożkowa (ryc. 13.1, c).

W mechanizmach lotniczych wały często są zintegrowane z częściami przekładni, co ze względu na brak elementów łączących zmniejsza całkowitą masę konstrukcji i zwiększa jej niezawodność. Jednak monolityczna konstrukcja wału nie zawsze jest wskazana, ponieważ nie zawsze jest konieczne wykonanie wału i części z tego samego materiału. Ponadto ta opcja eliminuje możliwość wymiany wału lub części podczas pracy. Wykonując konstrukcję monolityczną z przedmiotu obrabianego o dużej średnicy, należy wziąć pod uwagę fakt, że właściwości wytrzymałościowe materiału maleją wraz ze wzrostem średnicy przedmiotu obrabianego. Konstrukcja monolityczna Jest to ekonomicznie korzystne, jeśli średnica części jest niewiele większa niż średnica własnego wału, a także w warunkach pojedynczej produkcji lub uzyskiwania przedmiotu obrabianego przez kucie (na przykład elementy tworzące części znajdujące się na końcu wału za pomocą operacji spęczającej).

Wały mogą być wykonane z zębami (ryc. 13.1, 6), z rowkami wpustowymi (ryc. 13.1, a), z pierścieniowymi rowkami na pierścienie nośne (ryc. 13.1, a), z sekcjami gwintowanymi (ryc. 13.1, 6, V) i rowki do blokowania części gwintowanych (ryc. 13.1, V). Wały mogą mieć wały osiowe (ryc. 13.1, B) i promieniowy (ryc. 13.1, V) otwory, a także rowki do wyjścia

ściernica (ryc. 13.1, a, c), obszary, w których nóż wychodzi podczas cięcia zębów (ryc. 13.1, B), a także rowki, w których narzędzie wychodzi podczas wycinania gwintów (ryc. 13.1, c).

Osie można zamocować (ryc. 13.2, a) i obracać (ryc. 13.2, gwizd gładki (ryc. 13.2, A) i schodkowy (ryc. 13.2, B). Osie, podobnie jak wały, mogą mieć zęby (wypusty), rowki, rowki, rowki, gwinty i otwory. Gładkie osie są znormalizowane. Najczęściej stosuje się mocowanie tych osi w kierunku osiowym

przeprowadzone za pomocą zawleczki (ryc. 13.3, a). W przypadku osi (głównie stacjonarnych) stosuje się mocowanie za pomocą kołka cylindrycznego lub stożkowego (ryc. 13.3, B), śruba ustalająca (ryc. 13.3, V) lub uchwyt siodła ze śrubą (ryc. 13.3, G). Osie stałe są instalowane przy użyciu pasowania przejściowego (na przykład K7/I6) lub pasowania wciskowego (na przykład R7/h6).

Ruchome osie i wały, zarówno w kierunku promieniowym, jak i osiowym, są zamocowane w łożyskach, które z kolei są zamontowane w obudowie. Precyzyjne mocowanie wałów i osi w kierunku promieniowym odbywa się poprzez osadzenie ich w łożyskach i osadzenie łożysk w oprawie. W kierunku osiowym wały i osie z zamontowanymi na nich częściami są połączone z łożyskami w jeden ze sposobów pokazanych na ryc. 13.4. Najpowszechniej stosowaną metodą jest proste i tanie mocowanie za pomocą pierścieni sprężystych (ryc. 13.4, A): ekscentryczny 1 lub koncentryczny 2 . Obecność szczeliny 5 pomiędzy pierścieniem a łożyskiem prowadzi do niedokładnego montażu części oraz do ślizgania się powierzchni części i wału, czyli do ich zużycia. Korzystanie z pierścienia pośredniego 3 (ryc. 13.4, B) z możliwością regulacji jego grubości poprzez szlifowanie końcówki lub kompletu podkładek 4 z folii (ryc. 13.4, V) pozwala na zmniejszenie rozmiaru szczeliny 5 do minimum. Podkładki regulacyjne nie są umieszczane w pobliżu pierścienia sprężynującego, aby zapobiec przedostawaniu się podkładek w rowek pierścienia. Podczas mocowania na końcu wału wygodnie jest użyć standardowej podkładki końcowej 5 (ryc. 13.4, d)> zabezpieczone śrubą 6 i zabezpieczona przed przekręceniem kołkiem 7. Śruba zabezpieczona jest przed odkręceniem za pomocą podkładki 8. W przypadku znacznych obciążeń osiowych stosuje się podkładkę mocowaną dwiema śrubami (ryc. 13.4, D).

Zanim zrozumiesz, czym wał i oś różnią się od siebie, powinieneś mieć jasne pojęcie, czym właściwie są te części, jakie i gdzie są używane oraz jakie funkcje pełnią. Jak wiadomo, wały i osie są przeznaczone do utrzymywania na nich obracających się części.

Definicja

Wał- jest to część mechanizmu, który ma kształt pręta i służy do przenoszenia momentu obrotowego na inne części tego mechanizmu, tworząc w ten sposób ogólny ruch obrotowy wszystkich znajdujących się na nim części (na wale): kół pasowych, mimośrodów, kół itp.

Oś- jest to część mechanizmu przeznaczona do łączenia i łączenia ze sobą części tego mechanizmu. Oś wytrzymuje tylko obciążenia poprzeczne (naprężenia zginające). Osie mogą być stałe lub obrotowe.

Porównanie

Główna różnica między osią a wałem polega na tym, że oś nie przenosi momentu obrotowego na inne części. Podlega jedynie obciążeniom bocznym i nie podlega siłom skręcającym.

Wał, w przeciwieństwie do osi, przenosi użyteczny moment obrotowy na przymocowane do niego części. Ponadto osie mogą być obrotowe lub stacjonarne. Wał zawsze się obraca. Większość wałów można podzielić na kształt geometryczny osie na proste, korbowe (mimośrodowe) i elastyczne. Istnieją również wały korbowe lub wały pośrednie, które służą do zamiany ruchów posuwisto-zwrotnych na obrotowe. Osie w swoim geometrycznym kształcie są tylko proste.

Strona internetowa z wnioskami

1. Oś podtrzymuje obracające się części mechanizmu, nie przekazując na nie żadnego momentu obrotowego. Wał przenosi użyteczny moment obrotowy na inne części mechanizmu, tzw. siłę obrotową.
2. Oś może być obrotowa lub stacjonarna. Wał może się jedynie obracać.
3. Oś ma jedynie prosty kształt. Kształt wału może być prosty, pośredni (wygięty), mimośrodowy i elastyczny.

Wały i osie

PLANUJ LEKCJE

Informacje ogólne.

Materiały i obróbka wałów i osi.

Kryteria wykonania i obliczeń wałów i osi.

Obliczenia wałów i osi.

Informacje ogólne

Wały- są to części, które służą do przenoszenia momentu obrotowego wzdłuż swojej osi i utrzymują inne znajdujące się na nich części (koła, koła pasowe, koła łańcuchowe i inne wirujące części maszyn) oraz odbierają działające siły.

Osie- są to części, które utrzymują jedynie zamontowane na nich części i odbierają siły działające na te części (oś nie przenosi użytecznego momentu obrotowego).

Klasyfikacja wałów i osi

Klasyfikacja W ałow grupuje te ostatnie według szeregu cech: według celu, według formy Przekrój, kształtem osi geometrycznej, zewnętrznym obrysem przekroju poprzecznego, względną prędkością obrotową oraz położeniem w węźle .

Ze względu na cel wyróżniają się:

wały zębate, na których montowane są koła, koła pasowe, koła łańcuchowe, sprzęgła, łożyska i inne części przekładni. Na ryc. jedenaście, A Wał napędowy pokazany jest na rys. jedenaście, B– wał napędowy;

główne wały(Rys. 11.2 - wrzeciono maszyny), na którym montowane są nie tylko części przekładni, ale także części robocze maszyny (korbowody, tarcze turbiny itp.).

Zgodnie z kształtem przekroju poprzecznego wykonuje się:

solidne wały;

puste wały zapewnić zmniejszenie masy lub umieszczenie wewnątrz innej części. W produkcji na dużą skalę stosuje się drążone wały spawane wykonane z nawiniętej taśmy.

Zgodnie z kształtem osi geometrycznej wytwarzają:

wały proste:

A) stała średnica(ryc. 11.3). Produkcja takich wałów jest mniej pracochłonna i powoduje mniejszą koncentrację naprężeń;

B) wkroczył(ryc. 11.4). W zależności od stanu wytrzymałościowego zaleca się projektowanie wałów o zmiennym przekroju, zbliżonym kształtem do korpusów o jednakowej wytrzymałości. Stopniowy kształt jest wygodny w produkcji i montażu; półki mogą przenosić duże siły osiowe;

V) z kołnierzami. Długie wały są kompozytowe, połączone kołnierzami;

G) z wyciętymi zębatkami(wał przekładni);

wały korbowe(Rys. 11.5) w przekładniach korbowych służą do konwersji ruch obrotowy do ruchu posuwisto-zwrotnego lub odwrotnie;

elastyczne wały (Rys. 11.6), czyli wieloprzewodowe sprężyny skrętowe skręcone z drutów, służą do przenoszenia momentu obrotowego pomiędzy elementami maszyny, które podczas pracy zmieniają swoje względne położenie (narzędzia przenośne, obrotomierz, wiertarki dentystyczne itp.).

Zgodnie z zewnętrznym obrysem przekroju wały to:

gładki;

z kluczem;

wielowypustowy;

profil;

ekscentryczny.

W zależności od względnej prędkości obrotowej i umiejscowienia w zespole (przekładni) produkowane są wały:

wysoka prędkość I wejście (wiodące)(poz. 1 Ryż. 11,7);

Średnia prędkość I mediator(poz. 2 Ryż. 11,7);

wolno poruszających I weekend (niewolnik)(poz. 3 Ryż. 11.7).

Ryż. 11.2 Ryc. 11.3

Ryż. 11.7 Ryc. 11.8

Klasyfikacja. Osie mogą być nieruchome (ryc. 11.8) lub obracać się wraz z zamontowanymi na nich częściami. Osie obrotowe zapewniają lepsze warunki pracy łożysk, osie stacjonarne są tańsze, ale wymagają wbudowania łożysk w części obracające się na osiach.

Projekty wałów i osi. Najbardziej powszechny jest kształt wału schodkowego. Części najczęściej mocuje się do wałów za pomocą wpustów pryzmatycznych (GOST 23360–78, GOST 10748–79), wielowypustów prostych (GOST 1139–80) lub wielowypustów ewolwentowych (GOST 6033–80) lub pasowań z gwarantowanym wciskiem. Części nośne wałów i osi nazywane są osiami. Osie pośrednie nazywane są szyjkami, osie końcowe nazywane są czopami. Obszary podparcia, które przejmują obciążenie osiowe, nazywane są piętami. Łożyska oporowe służą jako podpory pięt.

Na ryc. Podano 11,9 elementy konstrukcyjne wały, gdzie 1 – klucz pryzmatyczny, 2 – wypusty, 3 – oś, 4 – pięta, 5 – powierzchnia cylindryczna, 6 – powierzchnia stożkowa, 7 – półka, 8 - ramię, 9 – rowek pod pierścień oporowy, 10 – część gwintowana, 11 – filet, 12 – rowek, 13 – fazowanie, 14 – otwór środkowy.

Czopy wałów i osi pracujących w łożyskach tocznych są prawie zawsze cylindryczne, a w łożyskach ślizgowych cylindryczne, stożkowe lub kuliste (rys. 11.10.).

Głównym zastosowaniem są czopy cylindryczne (ryc. 11.10, A, B) jako prostsze. Czopy stożkowe z małym stożkiem (ryc. 11.10, V) służą do regulacji luzów w łożyskach, a czasami do osiowego mocowania wału. Czopy sferyczne (ryc. 11.10, G) ze względu na trudność ich wykonania stosuje się je tam, gdzie zachodzi konieczność kompensacji znacznych przemieszczeń kątowych osi wału.

a B C D

Powierzchnie lądowania pod piastami różne części(zgodnie z GOST 6536–69 z normalnej serii), zamontowany na wale i sekcje końcowe wały są cylindryczne (poz. 5 Ryż. 11.9, GOST 12080–72) lub stożkowy (poz. 6 Ryż. 1,9, GOST 12081–72). Zastosowano stożkowe powierzchnie, aby zapewnić szybkie zwolnienie i zadane napięcie, zwiększając dokładność centrowania części.

Do osiowego mocowania części i samego wału użyj półki(poz. 7 Ryż. 11.9) i ramiona wał (poz. 8 Ryż. 11.9, GOST 20226–74), stożkowe odcinki wału, pierścienie ustalające(poz. 9 Ryż. 11.9, GOST 13940–86, GOST 13942–86) i kształtki gwintowane (poz. 10 Ryż. 11.9) pod orzechy(GOST 11871–80).

Obszary przejściowe z jednej sekcji wału na drugą, a końce wałów są wykonane z nich rowki(poz. 12 Ryż. 11.9, ryc. 11.11, GOST 8820–69), fazowane(poz. 13 Ryż. 11.9, GOST 10948–65) i filety. Promień R zaokrąglenia o stałym promieniu (ryc. 11.11, A) wybierz mniejszy niż promień krzywizny lub promieniowy rozmiar fazowania montowanych części. Pożądane jest, aby promień krzywizny w wałach silnie obciążonych był większy lub równy 0,1 D. Zaleca się przyjmowanie jak największych promieni zaokrągleń, aby zmniejszyć koncentrację obciążenia. Gdy promień zaokrąglenia jest poważnie ograniczony przez promień zaokrąglenia krawędzi montowanych części, instalowane są pierścienie dystansowe. Filety o specjalnym kształcie eliptycznym z podcięciem lub częściej zaokrąglenia obrysowane dwoma promieniami krzywizny (ryc. 11.11, B), stosowany przy przejściu zaokrągleń na stopień o mniejszej średnicy (umożliwia zwiększenie promienia w strefie przejściowej).

Zastosowanie rowków (ryc. 11.11, V) mogą być zalecane do części niekrytycznych, ponieważ powodują znaczną koncentrację naprężeń i zmniejszają wytrzymałość wałów pod zmiennymi naprężeniami. Rowki stosowane są na wyjściu ściernic (znacznie zwiększając ich trwałość podczas obróbki), a także na końcach kształtowników z gwintami na wyjściu narzędzi do gwintowania. Rowki muszą mieć maksymalny możliwy promień krzywizny.

B C

Końcówki wałów, aby uniknąć przygniecenia i uszkodzenia rąk pracowników, posiadają fazowania ułatwiające montaż części.

Obróbka mechaniczna wały wykonywane są w środkach, dlatego na końcach wałów należy przewidzieć otwory centrujące (poz. 14 Ryż. 11,9, GOST 14034–74).

Długość osi zwykle nie przekracza 3 m; długość wałów pełnych, zgodnie z warunkami produkcji, transportu i montażu, nie powinna przekraczać 6 m.

Osie służą do podparcia różnych części maszyn i mechanizmów obracających się wraz z nimi lub na nich. Obrót osi wraz z zamontowanymi na niej częściami odbywa się względem jej podpór, zwanych łożyskami. Przykładem osi nieobrotowej jest oś bloku maszyny podnoszącej (ryc. 1, a), a osią obrotową jest oś wózka (ryc. 1, b). Osie przejmują obciążenie od znajdujących się na nich części i wyginają się.

Projekty osi i wałów.

Wały, w przeciwieństwie do osi, służą do przenoszenia momentów obrotowych i w większości przypadków do podpierania różnych części maszyn obracających się wraz z nimi względem łożysk. Wały przenoszące części, przez które przenoszony jest moment obrotowy, otrzymują obciążenia od tych części i dlatego pracują jednocześnie przy zginaniu i skręcaniu. W przypadku przyłożenia obciążeń osiowych do części osadzonych na wałach (przekładnie stożkowe, koła ślimakowe itp.) wały dodatkowo pracują przy rozciąganiu lub ściskaniu. Niektóre wały nie obsługują części obrotowych ( wały kardana samochody, rolki łączące walcownie itp.), więc te wały działają tylko przy skręcaniu. Ze względu na przeznaczenie rozróżniają wały zębate, na których montowane są koła zębate, koła zębate, sprzęgła i inne części przekładni, oraz wały główne, na których montowane są nie tylko części przekładni, ale także inne części, takie jak koła zamachowe, korby, itp.

Osie reprezentują proste pręty(Rysunek 1, a, b) i rozróżnia się wały prosty(ryc. 1, c, d), łukowaty(ryc. 1, e) i elastyczny(ryc. 1, f). Wały proste są szeroko rozpowszechnione. Wały korbowe w przekładniach korbowych służą do zamiany ruchu posuwisto-zwrotnego na ruch obrotowy lub odwrotnie i znajdują zastosowanie w maszynach tłokowych (silniki, pompy). Wały giętkie, czyli wieloprzewodowe sprężyny skrętowe skręcone z drutów, służą do przenoszenia momentu obrotowego pomiędzy elementami maszyn, które podczas pracy zmieniają swoje względne położenie (narzędzia mechaniczne, przyrządy pilot i kontrole, wiertła dentystyczne itp.). Wały korbowe i wały elastyczne są częściami specjalnymi i są badane w odpowiednich dziedzinach specjalne kursy. Osie i wały w większości przypadków mają przekrój pełny, okrągły, a czasami pierścieniowy. Poszczególne odcinki wałów mają przekrój okrągły pełny lub pierścieniowy z wpustem (rys. 1, c, d) lub z wypustami, a czasami przekrój profilowy. Koszt osi i wałów o przekroju pierścieniowym jest zwykle wyższy niż w przypadku przekroju pełnego; stosuje się je w przypadkach, gdy konieczne jest zmniejszenie masy konstrukcji, np. w samolotach (patrz także osie satelitów przekładni planetarnej na rys. 4) lub umieszczenie w środku innej części. Puste, spawane osie i wały, wykonane z taśmy ułożonej po linii śrubowej, zmniejszają wagę nawet o 60%.

Osie o krótkiej długości są wykonane z tej samej średnicy na całej długości (ryc. 1, a), a osie długie i mocno obciążone są kształtowane (ryc. 1, b). W zależności od przeznaczenia wały proste wykonywane są albo o stałej średnicy na całej długości (wały napędowe, ryc. 1, c), albo schodkowe (ryc. 1, d), tj. różne średnice w oddzielnych obszarach. Najczęściej spotykane są wały schodkowe, ponieważ ich kształt jest wygodny do montażu na nich części, z których każda musi swobodnie przechodzić na swoje miejsce (wały skrzyni biegów można znaleźć w artykule „Reduktory” ryc. 2, 3 oraz „Przekładnia ślimakowa” Ryc. 2; 3). Czasami wały są zintegrowane z przekładniami (patrz ryc. 2) lub ślimakami (patrz ryc. 2; 3).

Sekcje osi i wałów, z którymi opierają się na łożyskach, nazywane są osiami przy odbieraniu obciążeń promieniowych i piętami przy odbieraniu obciążeń osiowych. Czopy końcowe pracujące w łożyskach ślizgowych nazywane są kolce(ryc. 2, a) oraz osie znajdujące się w pewnej odległości od końców osi i wałów - szyje(ryc. 2, b). Czopy osi i wałów pracujące w łożyskach ślizgowych są cylindryczne (ryc. 2, a), stożkowy(ryc. 2, c) i kulisty(ryc. 2, d). Najpopularniejsze są panele cylindryczne, ponieważ są najprostsze, najwygodniejsze i najtańsze w produkcji, montażu i obsłudze. Czopy stożkowe i kuliste stosowane są stosunkowo rzadko, na przykład do regulacji luzów w łożyskach maszyn precyzyjnych poprzez przesuwanie wału lub panewki łożyska, a czasami do osiowego mocowania osi lub wału. Czopy kuliste stosuje się, gdy wał oprócz ruchu obrotowego musi podlegać ruchowi kątowemu w płaszczyźnie osiowej. Czopy walcowe pracujące w łożyskach ślizgowych mają zazwyczaj nieco mniejszą średnicę w porównaniu z sąsiednim odcinkiem osi lub wału, dzięki czemu dzięki odsadzeniu i odsadzeniu (rys. 2, b) można zabezpieczyć osie i wały przed przemieszczenia osiowe. Czopy osi i wału łożysk tocznych są prawie zawsze cylindryczne (ryc. 3, a, b). Stożkowe czasopisma z mały kąt stożki do regulacji luzów w łożyskach tocznych poprzez sprężyste odkształcenie pierścieni. Na niektórych osiach i wałach do mocowania łożysk tocznych obok czopów znajdują się gwinty na nakrętki (ryc. 3, b;) lub pierścieniowe rowki do mocowania pierścieni sprężystych.

Pięty pracujące w łożyskach ślizgowych, zwane łożyskami wzdłużnymi, są zwykle wykonane jako pierścieniowe (ryc. 4, a), aw niektórych przypadkach - grzebieniowe (ryc. 4, b). Pięty grzebieniowe stosuje się, gdy na wały przykładane są duże obciążenia osiowe; we współczesnej inżynierii mechanicznej są rzadkie.

Powierzchnie osadzenia osi i wałów, na których osadzone są wirujące części maszyn i mechanizmów, mają kształt cylindryczny, znacznie rzadziej stożkowy. Te ostatnie służą na przykład do ułatwienia montażu i demontażu ciężkich części z wału przy zwiększonej dokładności centrowania części.

Powierzchnia płynnego przejścia z jednego etapu osi lub wału do drugiego nazywa się zaokrągleniem (patrz ryc. 2, a, b). Przejście od stopni o mniejszej średnicy do stopnia o większej średnicy wykonuje się za pomocą zaokrąglonego rowka na wyjściu ściernicy (patrz ryc. 3). Aby zmniejszyć koncentrację naprężeń, promienie krzywizny zaokrągleń i rowków przyjmuje się tak duże, jak to możliwe, a głębokość rowków przyjmuje się jako mniejszą (GOST 10948-64 i 8820-69).

Różnica średnic sąsiednich stopni osi i wałów powinna być minimalna, aby zmniejszyć koncentrację naprężeń. Aby ułatwić montaż na nich obracających się części maszyn i zapobiec zranieniu rąk, końce osi i wałów są fazowane, czyli lekko szlifowane w kształcie stożka (patrz rys. 1...3). Promienie krzywizny zaokrągleń i wymiary fazowań są znormalizowane przez GOST 10948-64.

Długość osi zwykle nie przekracza 2...3 m, wały mogą być dłuższe. Zgodnie z warunkami produkcji, transportu i montażu długość wałów pełnych nie powinna przekraczać 6...7 m. Dłuższe wały wykonuje się w częściach kompozytowych, a ich poszczególne części łączone są za pomocą sprzęgieł lub za pomocą kołnierzy. Średnice miejsc lądowania osi i wałów, na których montowane są obrotowe części maszyn i mechanizmów, muszą być zgodne z GOST 6636-69 (ST SEV 514-77).

Materiały osi i wałów.

Osie i wały wykonywane są ze stali konstrukcyjnych węglowych i stopowych, ponieważ charakteryzują się dużą wytrzymałością, możliwością hartowania powierzchniowego i objętościowego oraz są łatwe w produkcji metodą walcowania cylindryczne półfabrykaty i dobrą obrabialność na maszynach. W przypadku osi i wałów bez obróbki cieplnej stosuje się stale węglowe St3, St4, St5, 25, 30, 35, 40 i 45. Osie i wały zwiększone wymagania Do nośność i trwałość wielowypustów i czopów, wykonuje się je ze stali średniowęglowych lub stopowych o ulepszeniach 35, 40, 40Х, 40НХ itp. W celu zwiększenia odporności na zużycie czopów wałów obracających się w łożyskach ślizgowych wykonuje się wały stali 20, 20Х, 12ХНЗА i innych, a następnie nawęglanie i hartowanie osi. Krytyczne, mocno obciążone wały wykonane są ze stali stopowych 40ХН, 40ХНМА, 30ХГТ itp. Wały mocno obciążone złożony kształt na przykład wały korbowe silników są również wykonane z żeliwa modyfikowanego lub żeliwa o wysokiej wytrzymałości.

4.1. Która część nazywa się wałem, a która osią?

Wał to obracająca się część maszyny przenosząca moment obrotowy

jeden szczegół do drugiego. Części obrotowe są zamontowane na wale i przymocowane do niego. Podczas pracy wał ulega zginaniu i skręcaniu, a w niektórych przypadkach dodatkowemu rozciąganiu lub ściskaniu.

Oś to część maszyny przeznaczona do podtrzymywania zamontowanych na niej części. W przeciwieństwie do wału, oś nie przenosi momentu obrotowego i dlatego nie podlega skręcaniu.

4.2. Rodzaje wałów i osi.

Ze względu na kształt geometryczny wały dzielą się na:

● Bezpośrednie 1 i 2.

● Elastyczny 3.

● Łokcie 4.

Z założenia proste wały i osie dzielą się na:

● Gładka 1.

● Krok 2.

Osie mogą być obrotowe lub stacjonarne.

4.3. Elementy konstrukcyjne wałów i osi.

●
Czop jest częścią nośną wału lub osi.

● Czop to sworzeń na końcu wału lub osi.

● Czop to czop umieszczony na środku wału lub osi.

● Ramię to występ w kształcie pierścienia na wale lub osi.

● Zaokrąglenie to gładkie, zaokrąglone przejście z jednej powierzchni na drugą.

4.4. Podstawowe kryteria wydajności wału.

● Wytrzymałość .

● Sztywność .

● Odporność na wibracje .

4,5. Trzy etapy obliczeń i projektowania wału.

● Obliczenia projektowe. Średnicę końcowego odcinka wału określa się na podstawie warunku wytrzymałości na skręcanie. Wynikową wartość średnicy zaokrągla się do najbliższego rozmiaru standardowego zgodnie z GOST „Normalne wymiary liniowe”.

● Konstrukcja wału. Jego wymiary są określane na podstawie rozważań projektowych.

● Kalkulacja weryfikacyjna. Sprawdzana jest wytrzymałość projektowanego wału: określa się obciążenia na wale, sporządza się schemat obliczeniowy wału, wyznacza się reakcje podporowe wału, konstruuje wykresy momentów zginających i skręcających, naprężenia w niebezpiecznym przekroju są obliczane i sprawdzana jest wytrzymałość.

5. Podpory wału i osi

5.1. Na czym opierają się wały i osie w pracującej maszynie?

Wały i osie obrotowe osadzone są na wspornikach, które zapewniają obrót, przejmują obciążenia i przenoszą je na podstawę maszyny. Główną częścią podpór są łożyska, które mogą przenosić obciążenia promieniowe, promieniowo-osiowe i osiowe.

Ze względu na zasadę działania wyróżnia się:

● Łożyska ślizgowe.

● Łożyska toczne.

5.2. Co to jest łożysko ślizgowe?

Najprostszym łożyskiem ślizgowym jest otwór wywiercony bezpośrednio w korpusie maszyny, w który zwykle wkładana jest tuleja (wkładka) wykonana z materiału przeciwciernego. Czop wału ślizga się po powierzchni nośnej.

5.3. Zalety i wady łożysk ślizgowych.

Zalety:

● Małe wymiary w kierunku promieniowym.

● Dobra podatność na obciążenia udarowe i wibracyjne.

● Może być stosowany przy bardzo dużych prędkościach wału.

● Może być stosowany podczas pracy w wodzie lub agresywnym środowisku.

Wady:

● Duże wymiary w kierunku osiowym.

● Znaczące zużycie smar oraz konieczność systematycznego monitorowania procesu smarowania.

● Konieczność stosowania drogich i rzadkich materiałów przeciwciernych na wykładziny.

5.4. Podstawowe wymagania dotyczące materiałów stosowanych w łożyskach ślizgowych.

Materiały tulei połączonych z czopem muszą zapewniać:

● Niski współczynnik tarcia.

● Wysoka odporność na zużycie.

● Dobre dotarcie.

● Odporność na korozję.

● Niski współczynnik rozszerzalności liniowej.

● Niska cena.

Żaden ze znanych materiałów nie posiada pełnego zakresu tych właściwości. Dlatego stosuje się różne materiały przeciwcierne, Najlepszym sposobem spełniających określone warunki pracy.

5.5. Główne materiały stosowane w łożyskach ślizgowych.

Materiały wykładzinowe można podzielić na trzy grupy.

● Metal. Babbity (stopy na bazie cyny lub ołowiu) mają wysokie właściwości przeciwcierne i dobrą trwałość, ale są drogie. Brąz, mosiądz i stopy cynku mają dobre właściwości przeciwcierne. Przy niskich prędkościach stosuje się żeliwa przeciwcierne.

● Metalowo-ceramiczny. Porowate materiały brązowo-grafitowe lub żelazografitowe impregnuje się gorącym olejem i stosuje się, gdy nie można zapewnić płynnego smarowania. Materiały te są w stanie pracować przez dość długi czas bez dostarczania smaru.

● Niemetalowe. Przy znacznych prędkościach poślizgu stosowane są polimerowe materiały samosmarujące. Fluoroplasty mają niski współczynnik tarcia, ale wysoki współczynnik rozszerzalności liniowej. Łożyska z tulejami gumowymi stosowane są ze smarem wodnym.

5.6. Kryteria wydajności łożysk ślizgowych.

Głównym kryterium jestodporność na zużycie pocierająca się para.

Praca sił tarcia w łożysku zamienia się w ciepło, więc kolejnym kryterium jestwytrzymałość cieplna .

5.7. Co to jest łożysko toczne?

Gotowy zespół, który składa się z 1 zewnętrznego i 2 pierścieni wewnętrznych z bieżniami, elementów tocznych 3 (kulki lub rolki) oraz separatora 4, który oddziela i prowadzi elementy toczne.

5.8. Zalety i wady łożysk tocznych.

Zalety:

● Niskie straty tarcia.

● Wysoka wydajność.

● Lekkie ogrzewanie.

● Wysoka nośność.

● Małe wymiary gabarytowe w kierunku osiowym.

● Wysoki stopień wymienności.

● Łatwy w użyciu.

● Niskie zużycie smaru.

Wady:

● Wrażliwość na obciążenia udarowe i wibracyjne.

● Duże wymiary w kierunku promieniowym.

● Hałas przy dużych prędkościach.

5.9. Jak klasyfikuje się łożyska toczne?

● Kształt elementów tocznych jest kulisty i rolkowy, a elementów tocznych: cylindryczny, stożkowy, beczkowaty.

● Zgodnie z kierunkiem odbieranego obciążenia - promieniowy (dostrzegaj obciążenia promieniowe), promieniowy ciąg (dostrzegaj obciążenia promieniowe i osiowe) i ciąg (dostrzegaj obciążenia osiowe).

● Według liczby rzędów elementów tocznych - jednorzędowe, dwurzędowe i wielorzędowe.

5.10. Główne przyczyny utraty wydajności łożysk tocznych.

● Odpryski zmęczeniowe po długotrwałej pracy.

● Zużycie – przy niewystarczającej ochronie przed cząstkami ściernymi.

● Zniszczenie koszyków, typowe dla łożysk szybkoobrotowych, zwłaszcza pracujących z obciążeniami osiowymi lub przy niewspółosiowości pierścieni.

● Rozszczepianie pierścieni i elementów tocznych - przy niedopuszczalnych obciążeniach udarowych i odkształceniach pierścieni.

● Odkształcenia szczątkowe na bieżniach w postaci wgłębień i wgnieceń – w mocno obciążonych łożyskach wolnoobrotowych.

5.11. Jak wybiera się łożyska toczne?

Przy projektowaniu maszyn nie projektuje się łożysk tocznych, lecz wybiera się je spośród standardowych.

Istnieją różne typy łożysk:

● Według podstawowegonośność statyczna aby zapobiec odkształceniom resztkowym - przy prędkości obrotowej nie większej niż 10 obr./min.

● Według podstawowegonośność dynamiczna aby zapobiec uszkodzeniom zmęczeniowym (odpryskom) - przy prędkości obrotowej większej niż 10 obr./min.