Конструювання валів
Сторінки роботи
зміст роботи
2. КОНСТРУЮВАННЯ ВАЛІВ
Вали реально здійснюють геометричну вісь деталей, що обертаються, на них закріплених, таких, як зубчасті колеса, шківи, зірочки, муфти, маховики та ін Вали сприймають і передають крутний моментТ, що відрізняє їх від осей, і згинальний моментМ(крім торсіонних валів).
Для посадки закріплених деталей на валах передбачені циліндричні та конічні ділянки певного діаметра та довжини. Для фіксування деталей в осьовому напрямку вали забезпечуються затятими буртами, проточками для постановки пружинних кілець, різьбленнями для установки гайок та ін.
Для передачі крутного моменту застосовують пресові, шпонкові та шліцеві з'єднання. Діаметри ділянок валу, розраховані на міцність, вимагають коригування, пов'язаного із конструюванням закріплених деталей. У загальному машинобудуванні застосовують ступінчасті та гладкі вали.
2.1. Ступінчаста конструкція
Ступінчастий валмає посадкові поверхні, торці, заплечики, галтелі, фаски та інші елементи. Ступінчаста конструкція (рис. 15, а) дозволяє:
1) спростити посадку деталей з натягом рахунок вільного проходу деталей під час складання до місця посадки без натягу, наприклад, зубчастого колеса над шийкою валу і підшипника кочення над хвостовиком;
2) суворо базувати деталі в осьовому напрямку шляхом створення уступів (заплічників, завзятих буртів);
3) наблизити форму валу до рівноміцного бруса;
4) застосовувати на різних ділянках валу різні допуски розмірів, допуски форми та класи шорсткості та ін.
Вали виготовляютьзі штампованих заготовокпри серійному виробництвіабоз круглого прокатупри одиничному виробництві. Вхідний та вихідний вали редуктора мають, як мінімум, три циліндричні ділянки: хвостовик 1, дві шийки 2 і підступну частину (головку) 3 (рис. 15, а). Нахвостовикодягаються напівмуфта, зубчасте колесо, шків і т.п. Передача крутного моменту здійснюється за допомогою шпонок (рис. 15, а поз. 4), шліців (рис. 16) або пресової посадкою зі шпонкою (на конічному хвостовику, рис. 3).
Мал. 15.Конструкція ступінчастого валу
Якщо на валу два і більше шпонкових паза, їх направляють по одній утворює (рис. 15, а). Виготовлення пазапальцевою фрезоюпереважно, так як шпонка фіксується в пазу надійніше, ніж при використанні дискової фрези. У цьому випадку приймаютьшпонку із округленими торцями.
Для полегшення посадкидеталей на вал хвостовик та інші ділянки постачаютьфасками(рис. 15, а, поз. 5), координати яких, а також радіуси жолобників (поз. 6), призначають по діаметру ділянки валу (табл. 6).
Розміри елементів перехідних перерізів
Координата фаски підшипника легкого
Розмір фаски валу та отворус, мм
Радіус жолобника на вільній ділянціrг.min, мм,
Шийки2вала(рис. 15, а) служать для посадки підшипників. Вони мають діаметр, що збігається з внутрішнім діаметром підшипникаd, який завжди більший за діаметр хвостовика для вільного монтажу і демонтажу підшипника. Діаметри сусідніх ділянок валу виконують з розмірами, що мало розрізняються, з наступних причин:
1) значна різниця діаметрів сприяєвищійконцентрації напруг(високому ефективному коефіцієнту концентрації напругКsабоКt);зменшити концентрацію напруг можназбільшенням радіуса жолобникаrг, що не завжди можливо, тому щоrг має бути менше координати фаски кілець підшипника кочення або маточини колеса (рис. 10);
2) при великій висоті заплечика стає неможливим знімання підшипника з валу, так як внутрішнє кільце буде утоплено буртом, тоді як лапки знімання (рис. 15, а, поз. 8) повинні мати надійне захоплення внутрішнього кільця підшипника по майданчику висотою не менше 1 мм (Рис. 10);
3) при малій висоті заплечика неможливо забезпечити надійний монтаж підшипника на валу шляхом його упору (центрування по торцю); ширина кільцевого майданчика контакту повинна бути не менше 1 мм (рис. 10), щоб торці валу не змінювалися при осьовому навантаженні.
Аналіз табл. 6 показує, що за наявності зовнішньої фаски проміжного торця сусідні діаметриз умови надійного упору(1 мм) повинні відрізнятися на 25...30%. Ця цифра отримана підсумовуванням меншого діаметра та подвоєної суми розмірів внутрішньої фаски маточини, зовнішньої фаски торця та упору шириною 1 мм. Якщо фаску замінюють притупленням, то не враховують розмір фаски торця та різниця діаметрів становить близько 15%.