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 dQ≤0,75d) и оболочковые (dQ=(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, кНСилы 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, кНСилы 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 Fr 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 СР 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 |