Выбор формы вала по длине

По условиям прочности валы в продольном сечении должны приближаться к телам равного сопротивления изгибу, очерчиваемым кубической параболой.

Равнопрочная конструкция вала (рис. 2) [2] при изменении изгибающего момента по линейному закону может быть аппроксимирована конической формой с уменьшенным диаметром менее нагруженной опоры. Вал выполняют с осевым отверстием, мало влияющим на прочность, но снижающим массу.

Рис. 2. Пример равнопрочной конструкции вала

Равнопрочные валы значительно дороже и труднее в изготовлении. Их форму приходится упрощать. При прочих одинаковых условиях жесткость равнопрочных валов меньше, чем неравнопрочных с тем же запасом прочности.

К форме тела равного сопротивления приближаются ступенчатые валы. Эта форма также удобна в сборке. Целесообразно сборку вести с двух сторон вала; при этом упрощается обработка вала и ступиц, сокращается число номинальных диаметров, номенклатура специаль­ного режущего и измерительного инструмента.

Перепад диаметров ступеней определяется диамет­рами посадочных поверхностей под ступицы деталей (принимают из ряда нормальных линейных размеров) и под подшипники качения (принимают из стандартно­го ряда диаметров отверстий подшипников), а также достаточностью опорной поверхности торцов заплечи­ков для передачи осевых сил или базирования деталей, условиями сборки. Так, желательно, чтобы перепад диаметров ступеней вала при наличии призматических шпонок позволял выполнять разборку без удаления шпонок из вала.

Более технологичны гладкие валы, получающие все большее распространение. Прогиб вала равного сопротивления изгибу, имеющего наибольший диаметр, равный диаметру гладкого вала, при эпюре моментов по треугольнику в 1,8 раза больше прогиба гладкого вала. На гладком валу разные посадки могут быть выполнены на одном номинальном диаметре в системе отверстия. Недостатком гладких валов является некото­рое усложнение сборки.

Современные валы проектируют с возможно мень­шим числом ступеней, обеспечивая осевую фиксацию деталей на валу посадками с натягом.

Круглая качественная сталь для валов поставляется длиной 6. ..7 м. Более длинные валы делают составными, соединяя отдельные части с помощью муфт или фланцев на валах. Фланцы изготовляют на фасонных чугунных валах и на тяжелонагруженных стальных валах. К стальным валам фланцы обычно приваривают; возмож­но выполнение фланцев высадкой.