Общие сведения. Классификация Вала

Общие сведения. Классификация

Валы предназначены для передачи вращающего момента вдоль своей оси, для поддержания вращающихся деталей и восприятия действующих на них сил. Оси служат только для поддержания вращающихся деталей и восприятия сил. Применяют также валы, которые служат только для передачи вращающего момента (в частности, гибкие и часть торсионных).

По назначению различают [1] валы передач (рис. 1, а, 6) с устанавливаемыми на них деталями передач (зубчатыми колесами, шкивами, звездочками) и корен­ные валы машин и другие специальные валы (рис. 1, в-д), несущие кроме деталей передач также рабочие органы машин-двигателей или машин-орудий: колеса или диски турбин, кривошипы, барабаны, зажимные патроны, инструмент и др.

Большинство валов имеет неизменяемую номиналь­ную геометрическую форму оси - это жесткие валы. Особую группу составляют гибкие валы. В конструкциях транспортных машин широко применяют приводные валы с универсальными шарнирами. Положение оси вращения одной из частей таких валов в пространстве при сборке и работе машины может изменяться.

Рис. 1. Основные типы валов и осей: а - гладкий трансмиссионный вал; б - ступенчатый вал; в - шпиндель станка; г - вал паровой турбины; д - коленчатый вал; е - вращающаяся вагонная ось; ж - неподвижная ось

 

По форме геометрической оси жесткие валы разделя­ют на прямые и непрямые - коленчатые для преобразо­вания возвратно-поступательного движения во враща­тельное или наоборот, а также эксцентриковые. Прямые валы по конфигурации разделяют на валы постоянного диаметра или гладкие (трансмиссионные, судовые многопролетные и другие, передающие в основном вращающий момент), валы ступенчатые (большинство валов, рис. 1, б—г), валы с фланцами, валы с нарезанны­ми шестернями, червяками, кулачками.

По внешнему очертанию поперечного сечения валы разделяют на круглые или профильные, а круглые в свою очередь - на шлщевые и шпоночные, имеющие на некоторой длине шлицевой профиль или; профиль со шпоночным пазом.

По форме поперечного сечения различают валы сплошные, полые (с осевым отверстием d_Q≤0,75d) и оболочковые (d_Q=(0,8...0,95)d, где d - наружный диа­метр).

Оси (рис. 1, е, ж) разделяют на вращающиеся и неподвижные. Вращающиеся оси обеспечивают лучшие условия работы подшипников, неподвижные – дешевле в изготовлении, но требуют встраивания подшипников во вращающиеся на этих осях детали.

Опорными частями валов и осей служат цапфы. Промежуточные цапфы называют шейками.

 

Выбор формы вала по длине

Равнопрочная конструкция вала (рис. 2) [2] при изменении изгибающего момента по линейному закону может быть аппроксимирована конической формой с…   Равнопрочные валы значительно дороже и труднее в изготовлении. Их форму приходится упрощать. При прочих одинаковых…

Выбор формы поперечного сечения

Отношение dQ / d = 0,8..0,95 характерно для труб и цилиндрических оболочек. Из труб изготовляют, например, карданные валы. Масса трубы с d0 = 0,95d… В массовом производстве иногда применяют полые сварные валы постоянного… Полые валы сложнее в изготовлении и дороже сплошных. Их применяют при жестких требованиях к массе, при необходимости…

Силы, действующие на валы

Силы взаимодействия между зубьями сцепляющихся колес или между зубьями червячных колес и витками червяка представлены тремя взаимно… Окружная сила Ft направлена по касательным к начальным окружностям зубчатых…  

Силы в зацеплении цилиндрических зубчатых передач.

окружные, кН радиальные, кН осевые, кН

Силы в зацеплении конических зубчатых передач.

Окружная сила Ft, кH на шестерне и колесе: где Т1, Т2 – вращающие моменты на ведущем и ведомом, Н∙м;

Силы в червячном зацеплении.

окружные, кН радиальные, кН осевые, кН

Силы в передачах гибкой связью.

Цепные передачи.Нагрузка на вал от натяжения цепной передачи несколько больше окружной силы из-за дополнительного натяжения от собственного веса: … FB=kB∙Ft, где kB – коэффициент нагружения вала (для горизонтальной передачи и при угле наклона передачи менее 400 коэффициент…

Таблица 2

Формулы для расчета радиальной силы F_r на барабане

Приводного вала ленточного конвейера с резинотканевой

Или резинотросовой лентой

Fr = 1,5Ft где Ft = 2∙103Т/d- полезная (окружная) сила, передавае­мая цепью, кН; Т-… Консольные силы на валах от муфт. На выходные концы валов со стороны соединительной муфты в общем случае могут…

Таблица 3

Формулы для расчета радиальной жесткости С_Р упругих муфт

Тип муфты	Формула для расчета Ср, Н/мм
Муфта с торообразной оболочкой вог­нутого профиля (ГОСТ Р 50892-96)	6
Муфта с торообразной оболочкой вы­пуклого профиля (ГОСТ Р 50892-96)	13
Муфта с цилиндрическими пружинами сжатия	90
Муфта с конусной резиновой шайбой	130
Муфта с пакетами плоских пружин в осевом направлении	140
Муфта со стальными стержнями в осе­вом направлении	180
Муфта с резиновой звездочкой (ГОСТ 14084-93)	220
Муфта втулочно-пальцевая (ГОСТ 21424-93)	610
Примечание: Тн — номинальный вращающий момент муфты по каталогу, Нм

Способы передачи нагрузок на валы

  Для передачи момента соединениями с натягом преимущественно применяют… Радиальные силы передают либо непосредственным контактом ступицы, насаженной на вал (наиболее распространенный…

Установка деталей на валах

  Фиксацию деталей на шлицевых участках можно обеспечить шлицевым кольцом 7… Закрепление детали в любом угловом положении возможно с помощью комплекса конических колец (рис. 7, а, б). На концах…

Способы передачи нагрузок с вала на корпус

Цапфы, работающие в подшипниках скольжения, выполняют цилиндрическими (рис. 14, а, б), конически­ми (рис. 14, в), сферическими (рис. 14, г).…   Цапфы валов для подшипников качения характеризуются меньшей длиной (при установке в опоре одного подшипника). Как…