НАЗНАЧЕНИЕ Валы и оси предназначены для направления и поддерживания в

в пространстве вращающихся деталей (зубчатые колеса, шкивы, блоки, звездочки и

др.). Они различаются между собой по условиям работы.

ОСЬ не передает вращающего момента и работает только на изгиб. Она может быть вращающейся или неподвижной.

ВАЛ всегда вращается и всегда передает вращающий момент, работает в основном на изгиб и кручение. Некоторые валы не поддерживают вращающиеся детали и работают только на кручение. Например карданные валы автомобилей, гибкие валы в приводах механизированного инструмента и т.д.

ВАЛЫ и ОСИ

2 – шпонка; 3 – ось;
4 – конические роликоподшипники
Конструкция узла

с неподвижной осью:
1 – канатный блок; 2 – ось; 3 – стопорные планки;
4 – обойма блока

б – на вращающейся оси
1 – колесо; 2 – ось;

3 – зубчатая передача

1 – электродвигатель; 2 – муфта;
3 – редуктор; 4

– трансмиссионный вал; 5 – тормоз.

Карданный вал

Вал редуктора

цилиндрическое полое
в – со шпоночной канавкой
г – с шлицевыми канавками
д

– профильное

другие детали.
Коренные валы – кроме деталей передач несут еще рабочие

органы машин или орудий (диски турбин, зажимные патроны токарных и расточных станков др.)

По форме геометрической оси
Прямые
Коленчатые – используются не только для передач вращающегося момента, но и для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное
Гибкие, с изменяемой формой геометрической оси. Применяются в приводах, приборах, зубоврачебных бурмашинах и др.

2.
Часть вала, охватываемую опорой,
называют цапфой. Концевые цапфы
называют шипами 3, а

промежу-
точные шейками 4.

чувствительность к концентрации
напряжений
Способность подвергаться термической и

химико-термической обработке
Хорошая обрабатываемость

усталостной прочности вследствие действия
переменных напряжений.
Причины – неправильный выбор

конструктивной формы деталей (галтель),
нарушение технологии изготовления (надрезы, следы обработки и т.д.),
нарушение норм технической эксплуатации (неправильная регулировка
подшипников, уменьшение необходимых зазоров).
Чаще всего поломки происходят в зоне расположения концентраторов
напряжений (шпоночные пазы, галтели, отверстия, напрессовки и др.).

Смятие рабочих поверхностей (пазов, шпонок, шлицев, износ шлицев в под-
вижных соединениях и другие виды поверхностных повреждений).

Фрикционная коррозия и концентрация давления на участках, расположенных около торцов ступицы (возникают предпосылки к возникновению очагов усталостного разрушения.

Недостаточная жесткость валов и осей на изгиб и кручение.

Разрушения в следствие поперечных или крутильных колебаний.

тихоходных валов является статическая
прочность

подшипнике;




в – на двух подшипниках в одной опоре;
г – на

подшипнике скольжения

для входных и
выходных валов одноступенчатых
цилиндрических и конических редукторов
и

для быстроходных валов редукторов
любого типа



Для тихоходных валов двух- и трех-
ступенчатых редукторов, а также
червячных передач



где Т – вращающий момент на валу.

в горизонтальной и вертикальной плоскостях
Строят эпюры изгибающих моментов и эпюры

крутящего момента
Геометрически суммируют моменты


Для опасных сечений (где наибольшие суммарные моменты) рассчитывают диаметры и окончательно разрабатывают конструкцию вала.
Так как валы работают в условиях изгиба и кручения, а напряжения от осевых сил малы, то эквивалентное напряжение в точке наружного волокна согласно энергетической теории прочности определяют по формуле



где ; - расчетные напряжения на изгиб и кручение


- осевой и полярный моменты сечения вала

определения коэффициентов запасов прочности



где S , S - коэффициенты запаса

прочности соответственно по напряжениям изгиба и кручения; [s] = 2…2,5 - допустимый коэффициент запаса прочности.






где σ-1 , -1 - пределы выносливости материала при изгибе и кручении;
К D , K D - коэффициенты концентрации напряжений, учитывающие влияние всех факторов на сопротивление усталости;
σа , а - амплитуды напряжений;
 , - коэффициенты, характеризирующие чувствительность материала к ассиметрии цикла напряжений;
σm , m - постоянные составляющие цикла изменения напряжений.

по величине и направлению нагрузки вызывают во вращающихся валах переменные

напряжения изгиба, меняющиеся по симметричному циклу
с амплитудой σа и средним напряжением σm




Изменение напряжений кручения в расчетах принимают по отнулевому циклу

, мм. , Н/мм2


Т, Нм.
2. По вычисленному значению принимают диаметр шипа или выходного конца вала.
Длины и диаметры ступеней назначают конструктивно.

в которых определяют запасы прочности.
Запас усталостной прочности по нормальным напряжениям:




где

- предел выносливости материала вала по нормальным напряжениям;

напряжений;

– коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла;
– среднее значение напряжений

цикла.

допустимый коэффициент
запаса прочности.

;

sT= 1,2…1,8