ВАЛЫ И ОСИ
На валах и осях размещают вращающиеся детали: шкивы, зубчатые колеса, барабаны и т.п. Вал отличается от оси тем, что передает вращающий момент от одной детали к другой, а ось вращающий момент не передает. Например, на рис. 13.1 момент от полумуфты 3 к шестерне 1 передается валом 2, а на рис. 13.2, барабан грузоподъемной машины передает момент от зубчатого венца канату самим барабаном. При передаче вращающего момента, вал всегда вращается, а ось может быть вращающейся (рис. 13.2, а) или не вращающейся (рис. 13.2, б). Валы, несущие на себе детали, через которые передается вращающий момент, воспринимают от этих деталей нагрузки и поэтому такие валы работают одновременно на изгиб и кручение. При действии осевых нагрузок, как, например в косозубых цилиндрических, конических и червячных передачах, валы работают также на растяжение или на сжатие.
Рис. 13.1. Прямой ступенчатый вал: 1 – шестерня; 2 – вал;
3 – полумуфта
Рис. 13.2. Оси: а) вращающаяся ось; б) не вращающаяся ось
По форме геометрической оси различают валы прямые, коленчатые и гибкие. По конструкции различают валы и оси: гладкие, фасонные или ступенчатые, а также сплошные и полые.
Для осевого фиксирования деталей на валу или оси используются уступы (рис. 13.3, д–ж), буртики (рис. 13.3, а), конические участки (рис. 13.3, б), стопорные кольца (рис. 13.3, в), распорные втулки, которые могут монтироваться в одном комплекте с другими деталями (рис. 13.3, г). Переходные участки между двумя диаметрами выполняют: 1) с галтелью постоянного радиуса (рис. 13.3, ё); 2) с галтелью переменного радиуса (рис. 13.3, ж). Такая галтель снижает концентрацию напряжений. Применяется она на сильно нагруженных участках валов и осей. Полыми валы изготовляют для уменьшения массы или в тех случаях, когда через вал пропускают другую деталь, подводят масло.
Рис. 13.3. Виды переходных участков валов
Для обеспечения необходимого вращения деталей вместе с осью или валом применяют шпонки, шлицы, штифты, профильные участки валов и посадки с натягом.
Оси и валы изготовляют в основном из углеродистых и легированных конструкционных сталей, так как они обладают высокой прочностью, способностью к поверхностному и объемному упрочнению, легко получаются прокаткой цилиндрические заготовки и хорошо обрабатываются на станках. Чаще применяют сталь Ст5 для валов без термообработки; сталь 45 или 40Х для валов с термообработкой (улучшение); сталь 20 или 20Х для быстроходных валов.