Do czego służy oś? Wał: cechy konstrukcyjne, klasyfikacja i produkcja

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 projekt 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 podporach, 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.

● Znaczne zużycie środka smarnego i 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, które najlepiej odpowiadają konkretnym warunkom 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 kulkowo-wałeczkowy, natomiast wałeczkowy: cylindryczny, stożkowy, beczkowaty.

● W kierunku odczuwalnego 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.

MECHANIKA STOSOWANA I

PODSTAWY PROJEKTOWANIA

Wykład 8

WAŁ I OSIE

JESTEM. SINOTIN

Katedra Technologii i Automatyzacji Produkcji

Wały i osie Informacje ogólne

Koła zębate, koła pasowe, koła łańcuchowe i inne obracające się części maszyn są montowane na wałach lub osiach.

Wał przeznaczony do podtrzymywania osadzonych na nim części i przenoszenia momentu obrotowego. Podczas pracy wał ulega zginaniu i skręcaniu, a w niektórych przypadkach dodatkowemu rozciąganiu i ściskaniu.

Oś- część przeznaczona wyłącznie do podparcia części na niej osadzonych. W przeciwieństwie do wału, oś nie przenosi momentu obrotowego i dlatego nie podlega skręcaniu. Osie mogą być nieruchome lub obracać się wraz z zamontowanymi na nich częściami.

Różnorodność wałów i osi

Ze względu na kształt geometryczny wały dzielą się na proste (ryc. 1), wygięte i elastyczne.

1 – kolec; 2 – szyja; 3 – łożysko

Rysunek 1 – Prosty wał schodkowy

Wały korbowe i wały elastyczne są częściami specjalnymi i nie są omawiane w tym kursie. Osie są zwykle wykonane prosto. W konstrukcji proste wały i osie niewiele się od siebie różnią.

Długość prostych wałów i osi może być gładka lub stopniowana. Tworzenie stopni wiąże się z różnym naprężeniem poszczególnych sekcji, a także warunkami produkcji i łatwością montażu.

W zależności od rodzaju przekroju wały i osie mogą być pełne lub puste. Pusta sekcja służy do zmniejszenia ciężaru lub umieszczenia wewnątrz innej części.

Elementy konstrukcyjne wałów i osi

1 Czopy. Odcinki wału lub osi leżące w podporach nazywane są osiami. Dzielą się na kolce, szyje i pięty.

Cierń zwany czopem, umieszczony na końcu wału lub osi i przenoszący głównie obciążenie promieniowe (rys. 1).

Rysunek 2 – Obcasy

Szyja zwany czopem umieszczonym w środkowej części wału lub osi. Łożyska służą jako podpory dla szyjek.

Kolce i szyjki mogą mieć kształt cylindryczny, stożkowy lub kulisty. W większości przypadków stosuje się kołki cylindryczne (ryc. 1).

Piąty zwany czopem, który przenosi obciążenie osiowe (rysunek 2). Łożyska oporowe służą jako podpory pięt. Kształt pięt może być solidny (ryc. 2, a), pierścień (ryc. 2, b) i grzebień (ryc. 2, c). Obcasy grzebieniowe są rzadko używane.

2 Powierzchnie lądowania. Powierzchnie przylegania wałów i osi piast montowanych części są cylindryczne (rys. 1), rzadziej stożkowe. Podczas pasowań wciskowych przyjmuje się, że średnica tych powierzchni jest o około 5% większa niż średnica sąsiadujących obszarów, aby ułatwić wciskanie (rysunek 1). Średnice powierzchni uszczelniających dobiera się zgodnie z GOST 6336-69, a średnice łożysk tocznych dobiera się zgodnie z normami GOST dotyczącymi łożysk.

3 Obszary przejściowe. Sekcje przejściowe pomiędzy dwoma stopniami wałów lub osi wykonują:

Z zaokrąglonym rowkiem na wyjściu ściernicy zgodnie z GOST 8820-69 (ryc. 3, a). Rowki te zwiększają koncentrację naprężeń i dlatego są zalecane na odcinkach końcowych, gdzie momenty zginające są małe;

Rysunek 3 – Sekcje przejściowe wału

z zaokrągleniem * o stałym promieniu zgodnie z GOST 10948-64 (ryc. 3, b);

Z zaokrągleniem o zmiennym promieniu (rysunek 3, c), co pomaga zmniejszyć koncentrację naprężeń i dlatego jest stosowane w mocno obciążonych obszarach wałów i osi.

Skutecznymi środkami zmniejszającymi koncentrację naprężeń w obszarach przejściowych są toczenie rowków odciążających (ryc. 4, a), zwiększanie promieni zaokrąglenia i wiercenie w stopniach o dużej średnicy (ryc. 4, b).

Rysunek 4 – Metody zwiększania wytrzymałości zmęczeniowej wałów

PRZEZNACZENIE I KLASYFIKACJA WAŁU.WAŁ I OSIE

Obracające się części maszyn (koła zębate, koła pasowe, koła zębate itp.) są umieszczone na wałach i osiach. Wały są zaprojektowane tak, aby przenosić moment obrotowy wzdłuż własnej osi. Siły powstające podczas przenoszenia momentu obrotowego powodują naprężenia skręcające i zginające, a czasem także naprężenia rozciągające lub ściskające.

Osie nie przenoszą momentu obrotowego; Działające w nich siły powodują jedynie naprężenia zginające (nie są uwzględniane drobne momenty od sił tarcia). Wały obracają się w łożyskach. Osie mogą być obrotowe lub nieruchome.

Ze względu na swoje przeznaczenie rozróżniają wały przekładniowe i wały główne, które przenoszą obciążenie nie tylko z części przekładni, ale także z części roboczych maszyn (tarcze, noże, bębny itp.).

Ze względu na konstrukcję wały można podzielić na proste, wygięte i elastyczne (ryc. 4.1). Powszechnie stosowane są wały proste o konstrukcji schodkowej. Ten kształt wału jest wygodny podczas montażu, ponieważ pozwala na montaż części z wciskiem bez uszkadzania sąsiednich obszarów i zapewnia jej osiowe zamocowanie. Obsady wału mogą przejmować znaczne obciążenia osiowe. Jednak na połączeniach odcinków o różnych średnicach następuje koncentracja naprężeń, co zmniejsza wytrzymałość wału.

Aby zmniejszyć masę wału i zapewnić dopływ oleju, chłodziwa lub powietrza, stosuje się wały drążone.

Do szczególnej grupy zaliczają się wały elastyczne służące do przenoszenia momentu obrotowego pomiędzy wałami, których osie obrotu są przesunięte w przestrzeni.

W maszynach rolniczych, dźwigowo-transportowych i innych często wykorzystuje się wały napędowe, których długość sięga kilku metrów. Wykonane są z kompozytu, łączone za pomocą kołnierzy lub złączek.

Kryteria wydajności wału.

Konstrukcja, wymiary i materiał wału w znacznym stopniu zależą od kryteriów określających jego działanie. Wydajność wałów charakteryzuje się głównie wytrzymałością i sztywnością, a w niektórych przypadkach odpornością na wibracje i zużyciem.

Większość wałów zębatych ulega awariom z powodu niskiej wytrzymałości zmęczeniowej. Awarie wałów w strefie koncentracji naprężeń powstają na skutek działania naprężeń przemiennych. W przypadku wałów wolnoobrotowych pracujących pod przeciążeniami głównym kryterium wydajności jest wytrzymałość statyczna. Sztywność wałów podczas zginania i skręcania zależy od wartości ugięć, kątów obrotu linii sprężystej i kątów skręcenia. Ruchy sprężyste wałów negatywnie wpływają na pracę przekładni zębatych i ślimakowych, łożysk, sprzęgieł i innych elementów napędowych, zmniejszając dokładność mechanizmów, zwiększając koncentrację obciążeń i zużycie części.

W przypadku wałów szybkoobrotowych niebezpieczne jest występowanie rezonansu - zjawiska, gdy częstotliwość drgań własnych pokrywa się lub jest wielokrotnością częstotliwości sił zakłócających. Aby zapobiec rezonansowi, przeprowadza się obliczenia odporności na wibracje. Podczas montażu wałów na łożyskach ślizgowych wymiary czopów wałów określa się na podstawie stanu odporności na zużycie podpory ślizgowej.

Ryż. 4.1 Rodzaje wałów i osi:

a - oś prosta; b - stopniowany wał pełny; w - wkroczyłwał drążony; g - wał korbowy; d - wał elastyczny

Budowa szybu odbywa się etapami.

Na pierwszym etapie określić obciążenia obliczeniowe, opracować schemat obliczeniowy wału i narysować wykresy momentów. Etap ten poprzedzony jest szkicem układu mechanizmu, podczas którego wstępnie określane są główne wymiary wału i względne położenie części biorących udział w przenoszeniu obciążeń.

Obciążenia prądowe przenoszone na wał z części (koło pasowe, koło zębate, przekładnia itp.) lub z wału na część obejmują:

Siły załączające przekładnie i przekładnie ślimakowe;

Obciążenia na wałach napędów pasowych i łańcuchowych;

Obciążenia powstałe podczas montażu złączek na skutek niedokładnego montażu i innych błędów.

Wyznaczanie sił zazębienia i obciążeń na wałach napędów pasowych i łańcuchowych omówiono powyżej.

Po zainstalowaniu na końcach wejścia; wały wyjściowe sprzęgieł łączących uwzględniają promieniowe obciążenie wspornika, które powoduje ugięcie wału. Zaleca się określenie tego obciążenia zgodnie z GOST 16162-85.

W przypadku wałów wejściowych i wyjściowych jednostopniowych przekładni zębatych stożkowych oraz wałów szybkoobrotowych dowolnego typu skrzyń biegów obciążenie wspornika można w przybliżeniu obliczyć za pomocą wzoru

; (4.1)

do wałów wolnoobrotowych przekładni dwu- i trzystopniowych oraz przekładni ślimakowych

; (4.2.)

gdzie T jest momentem obrotowym na wale, N.m.

Zakłada się, że siły i momenty przenoszone przez piastę na część są skupione i przyłożone w środku jej długości.

Podczas wykonywania schematu projektowego wał jest uważany za belkę przegubową. Położenie punktu podparcia wału zależy od rodzaju łożyska (rys. 4.2).

Ryż. 4.2. Punkty podparcia wału:

A - na łożysku promieniowym; B - na łożysku skośnym;

V - na dwóch łożyskach w jednym suporcie; G - na łożysku ślizgowym.

Siły działające w dwóch wzajemnie prostopadłych płaszczyznach (pionowej i poziomej) przenoszone są na punkty na osi wału. Sporządzić wykresy momentów zginających i momentów skręcających w dwóch płaszczyznach (rys. 4.3).

Moment od siły obwodowej przedstawiono na wykresie momentów, od siły osiowej w płaszczyźnie pionowej – w postaci skoku M′ z na wykresie momentów zginających. Schematy konstruowane są zgodnie z metodologią przedstawioną w kursie dotyczącym wytrzymałości materiałów.

Korzystając z wykresów, określa się całkowite momenty zginające w dowolnym przekroju. Zatem w sekcji 1-1 największy całkowity moment

gdzie M z 1 — moment zginający w niebezpiecznym przekroju w płaszczyźnie ZY ; M x1 – moment zginający w niebezpiecznym przekroju w płaszczyźnie XY; M k1 jest momentem zginającym w płaszczyźnie działania obciążenia wspornika. Porównując uzyskane wartości, identyfikuje się najbardziej niebezpieczne odcinki szybu.

Na drugim etapie opracować projekt wału. Średnicę odcinka wylotowego wstępnie określa się na podstawie warunkowo dopuszczalnego naprężenia skręcającego [τ], przyjmując je na poziomie 15-25 MPa.

Średnica wału, mm,

Jeśli wybrano konstrukcję wału schodkowego, określ średnice i długości jego przekrojów za pomocą diagramu obliczeniowego lub układu szkicu (patrz wyżej)

Ryż. 4.3. Wykresy obciążenia wału. Wykresy momentów zginających i momentów skręcających Zaleca się podanie przyjętych wymiarów zgodnie z GOST 6636-69*.

Preferowany jest schodkowy kształt wału, ponieważ ułatwia on montaż złączy naprężanych, zapobiega uszkodzeniom obszarów o powierzchniach o podwyższonym wykończeniu powierzchni, a kształt wału zbliża się do belki o jednakowej wytrzymałości. Jednak na styku odcinków o różnych średnicach dochodzi do koncentracji naprężeń, co zmniejsza wytrzymałość wału, a w przypadku zastosowania pręta lub odkuwki jako przedmiotu obrabianego technologia wykonania staje się bardziej skomplikowana i wzrasta zużycie metalu. Aby zmniejszyć koncentrację naprężeń i w konsekwencji zwiększyć wytrzymałość zmęczeniową wału, przekroje przejściowe wykonuje się najczęściej za pomocą zaokrągleń (rys. 4.4). Promień zaokrąglenia r i wysokość występu (półki) dobiera się w zależności od średnicy wału d, siły osiowej, wymiarów R, c 1 i kształtu montowanej części (tabela 4.1).

Ryż. 4.4. Przekroje przejściowe wału w formie filetów

Tabela 4.1 Wymiary filetów, mm. (patrz rys. 4.4.)

Jeżeli występ służy do osiowego mocowania łożyska, wówczas wysokość h. (tabela 4.2) powinna być mniejsza od grubości pierścienia wewnętrznego łożyska o wielkość t wystarczającą do pomieszczenia goleni ściągacza podczas demontażu.

Rowki wylotowe ściernicy (rys. 4.5) powodują większą koncentrację naprężeń niż filety. Przejścia z takimi rowkami wykonywane są ze znacznym marginesem bezpieczeństwa wału. Wymiary rowków podano w tabeli 4.3.

Aby wyeliminować luzy osiowe, długość odcinka podporowego wału powinna być nieco mniejsza niż długość piasty montowanej części. Aby ułatwić montaż, odcinek wału do pasowania wciskowego musi mieć skosy i fazowania (ryc. 4.6, a, b, tabela 4.4).

Ryż. 4,5. Rowki wylotowe ściernicy:

a, b - do szlifowania cylindrycznej powierzchni wału;

c - do szlifowania powierzchni cylindrycznej i końca występu

Jeżeli odcinek wału nie ma pierścieni oporowych, zaleca się, aby jego średnica była o 5% mniejsza niż średnica lądowania (ryc. 4.6, c).

Kształt części wyjściowej wału (rys. 4.7) może być cylindryczny (GOST 12080-66*) lub stożkowy (GOST 12081-72*). Stożkowy koniec wału jest trudniejszy do wykonania. Jednakże złącza stożkowe charakteryzują się dużą nośnością oraz są łatwiejsze w montażu i demontażu. Siła osiowa powstaje poprzez dokręcenie nakrętki. W tym celu na końcu trzonu znajduje się gwint mocujący.

Ryż. 4.6. Fazowania (a), skosy (b) i obszary przejściowe (c)

Ryż. 4.7. Sekcje wału wyjściowego: a - cylindryczny, b - stożkowy

Kształt i wymiary rowków wpustowych na wale zależą od rodzaju wpustu i narzędzia skrawającego. Szczeliny pod klucze równoległe wykonane obcinakiem tarczowym powodują mniejszą koncentrację naprężeń. Jednak mocowanie klucza jest tutaj mniej niezawodne, a rowek jest dłuższy ze względu na obszary, z których wychodzi frez (ryc. 4.8). Jeżeli istnieją rowki na wpusty równoległe, konieczne jest zapewnienie takich wymiarów odcinków wałów schodkowych, aby demontaż części nastąpił bez wyjmowania wpustów, ponieważ wpusty są instalowane w rowkach za pomocą pasowania wciskowego, a ich usunięcie jest niepożądane .

Dlatego średnicę d 2 sąsiedniego miejsca lądowania określa się, biorąc pod uwagę wysokość hkołki:

gdzie t 2 to głębokość rowka w piaście, mm

Ryż. 4.8. Wpusty:

a - wykonane obcinakiem do palców; b – obcinacz dysków.

Oznaczenia: l - długość robocza klucza; b – szerokość klucza;

lout - długość odcinka wyjścia noża; Dfr - średnica frezu tarczowego

Jeżeli warunek ten nie może zostać spełniony na odcinkach wyjściowych wałów, wówczas wpust jest frezowany „w celu przejścia”. Podczas montażu kilku kluczy na wale należy je umieścić w tej samej płaszczyźnie i, jeśli to możliwe, zapewnić tę samą szerokość rowków, z zastrzeżeniem warunków wytrzymałości połączeń wpustów. Pozwala to na obróbkę rowków bez zmiany położenia wału i za pomocą jednego narzędzia.

Wymiary zębów odcinków wielowypustowych dobiera się z uwzględnieniem średnic sąsiednich odcinków podestu wału. Aby narzędzie tnące mogło wyjść, średnica wewnętrzna d zębów odcinka wielowypustowego znajdującego się pomiędzy łożyskami musi być większa niż średnica gniazda łożyska. W przeciwnym razie dla wyjścia noża odcinek długości l na zewnątrz (ryc. 4.9, tabela 4.5).

Na tej samej zasadzie gwintowane sekcje wałów są przeznaczone do okrągłych nakrętek wielowypustowych. W sekcjach przewidziano rowki na wyjściu narzędzia do nacinania gwintów (ryc. 4.10, tabela 4.6) i na pióro podkładki wieloszczękowej.

Ryż. 4.9. Wielowypustowe sekcje wału

Tabela 4.5. Średnica frezu do wielowypustów prostych (patrz rys. 4.9)

Tabela 4.6. Wymiary rowków różnych typów, mm (patrz ryc. 4.11.)

Notatka. W przypadku rowków typu I promień skosu wynosi r 1= 0,5 mm.

Przy wytwarzaniu wału jako jednej części z kołem zębatym (rys. 4.11) materiał wału i sposób obróbki cieplnej dobiera się w zależności od warunków wytrzymałościowych zębów koła zębatego.

Do produkcji wałów stosuje się stale konstrukcyjne węglowe o twardości 40, 45, 50 i stale stopowe o twardości 40X HB≤ 300. Stale stopowe 40KhN, 30KhGSA, 30KhGT i inne gatunki z późniejszym hartowaniem za pomocą ciepła o wysokiej częstotliwości są stosowane na wały o dużym obciążeniu. Aby zwiększyć odporność czopów na zużycie, wały szybkoobrotowe obracające się w łożyskach ślizgowych wykonuje się ze stali do nawęglania 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ lub stali do azotowania 38Х2МУА. Jeśli wymiary wału są określone przez warunki sztywności, jest to możliwe

użyj stali Art. 5, art. 6. Jest to dozwolone, jeśli na wale nie ma powierzchni ścieralnych (czopów, wielowypustów itp.), wymagających mocnej stali poddanej obróbce cieplnej. Wały kształtowe (na przykład wały korbowe) są wykonane z żeliwa o wysokiej wytrzymałości i modyfikowanego.

Charakterystyki mechaniczne wałów podano w tabeli 4.7.

Na trzecim etapie projektanci wykonują obliczenia próbne wału, określając naprężenie zastępcze lub współczynnik bezpieczeństwa w najbardziej niebezpiecznych sekcjach.

Dla wałów pracujących pod krótkotrwałymi przeciążeniami, w celu zapobieżenia odkształceniom plastycznym, przeprowadza się obliczenia próbne wytrzymałości statycznej. Naprężenie równoważne w przekroju niebezpiecznym, MPa,

; (4.6)

gdzie d jest średnicą wału, mm; M – maksymalny moment zginający, N.m; T – maksymalny moment obrotowy, N.m.

Dopuszczalne naprężenie, MPa,

gdzie σ t jest granicą plastyczności, MPa; S T - margines bezpieczeństwa dla granicy plastyczności: S T = 1,2-1,8.

Obliczenia weryfikacyjne osi przeprowadza się według wzoru (4.6) przy T = 0.

W przypadku obciążeń długotrwałych przeprowadza się obliczenia próbne wytrzymałości zmęczeniowej. Współczynnik bezpieczeństwa zmęczenia

; (4.8)

gdzie S σ ; Sτ – współczynniki bezpieczeństwa odpowiednio dla naprężeń zginających i skręcających; [S] - dopuszczalny współczynnik bezpieczeństwa: [S] = 2-2,5.

Współczynnik bezpieczeństwa dla naprężeń zginających

; (4.9)

Ryż. 4.11. Konstrukcja wału to koła zębate.

Oznaczenia: da1 - średnica koła zębatego; dB – średnica wału;

dП - średnica lądowania wału dla łożyska przez naprężenia skrętne

; (4.10)

gdzie σ -1, -1 to odpowiednio granice wytrzymałości materiału wału podczas zginania i skręcania w symetrycznym cyklu przemiennym, MPa (patrz tabela 4.7); K σ D , K D – współczynniki koncentracji naprężeń uwzględniające wpływ wszystkich czynników na wytrzymałość zmęczeniową; σ a, D – zmienne składowe cyklu naprężenia (amplitudy), MPa; ψ σ ψ — współczynniki charakteryzujące wrażliwość materiału na asymetrię cyklu naprężeń (patrz tabela 4.7); σm; m są stałymi składnikami cyklu zmiany naprężenia, MPa.

Składniki cyklu zmiany naprężenia zginającego:

; (4.11)

gdzie M Σ jest całkowitym momentem zginającym, N. m; W o - moment oporu przekroju wału na zginanie) mm 3; Fa - siła osiowa. N; A jest polem przekroju wału, mm 2: A = nd 2 /4.

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 ze względu na geometryczny kształt osi 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 stosowane w budowie maszyn do mocowania różnych ciał obrotowych (mogą to być koła zębate, koła pasowe, wirniki i inne elementy montowane w mechanizmach).

Istnieje zasadnicza różnica pomiędzy wałami i osiami: te pierwsze przenoszą moment siły powstający w wyniku obrotu części, a te drugie poddawane są naprężeniom zginającym pod wpływem sił zewnętrznych. W tym przypadku wały są zawsze obrotowym elementem mechanizmu, a osie mogą być obrotowe lub nieruchome.

Z punktu widzenia obróbki metali wały i osie to części metalowe, które najczęściej mają okrągły przekrój poprzeczny.

Rodzaje wałów

Wały różnią się konstrukcją osi. Wyróżnia się następujące typy wałów:

• prosty. Konstrukcyjnie nie różnią się od osi. Z kolei istnieją gładkie, schodkowe i ukształtowane proste wały i osie. Najczęściej w budowie maszyn stosuje się wały schodkowe, które wyróżniają się łatwością montażu na mechanizmach
• wygięty, składający się z kilku kolan i głównych czopów, które opierają się na łożyskach. Stanowią element mechanizmu korbowego. Zasada działania polega na przekształceniu ruchu posuwisto-zwrotnego w ruch obrotowy i odwrotnie.
• elastyczny (ekscentryczny). Służą do przenoszenia momentu obrotowego pomiędzy wałami o przesuniętych osiach obrotu.

Produkcja wałów i osi jest jednym z najbardziej dynamicznych obszarów przemysłu metalurgicznego. Na bazie tych pierwiastków otrzymuje się następujące produkty:

1. elementy przenoszenia momentu obrotowego (części połączeń wpustowych, wielowypustowych, wciskowych itp.);
2. łożyska podporowe (toczne lub ślizgowe);
3. uszczelnienia końcówek wału;
4. elementy regulujące zespoły transmisyjne i podpory;
5. elementy do osiowego mocowania łopat wirnika;
6. zaokrąglenia przejścia pomiędzy elementami konstrukcji o różnych średnicach.

Końcówki wyjściowe wałów mają kształt walca lub stożka, połączone za pomocą sprzęgieł, kół pasowych i kół zębatych.

Wały i osie mogą być również puste lub pełne. Inne części można zamontować wewnątrz drążonych wałów, a także można je wykorzystać do zmniejszenia całkowitego ciężaru konstrukcji.

Funkcję zacisków osiowych montowanych na wale części pełnią stopnie (kołnierze), tuleje dystansowe ze zdejmowaną osią, pierścienie i sprężyste pierścienie oporowe łożysk.

Przedsiębiorstwo Elektromash wytwarza te produkty w zakładzie produkcyjnym wyposażonym w najnowocześniejszy sprzęt. Z nami możesz kupić wały i osie dowolny rodzaj na zamówienie. Ocena: 3,02