Вал и ось. Конструктивные элементы валов и осей

Содержание страницы

• 1. Вал
• 2. Ось
• 3. Материалы валов и осей

1. Вал

Вал – деталь машины, предназначенная для обеспечения взаимодействия размещенных на них деталей механических передач.

Взаимодействовать могут подвижные детали с подвижными, например, шестерни в зубчатой передаче, а также подвижные детали с неподвижными. Например, опоры с подшипниками качения, которые воспринимают нагрузку от валов, передают ее неподвижному корпусу и таким образом дают возможность работать передаче. Это взаимодействие обеспечивает передачу крутящего момента вдоль осевой линии вала.

Валы машин, которые кроме деталей передач несут рабочие органы машины, называются коренными. Коренной вал станков с вращательным движением инструмента или изделия называется шпинделем. Вал, распределяющий механическую энергию по отдельным рабочим машинам, называется трансмиссионным. В отдельных случаях валы изготовляют как одно целое с цилиндрической или конической шестерней (вал-шестерня) или с червяком (вал-червяк).

По форме геометрической оси валы бывают прямые и гибкие (с изменяемой формой оси). Простейшие прямые валы имеют форму тел вращения.

На рис. 1 показаны прямые валы: гладкий (а), ступенчатый (б) и коленчатый (в). Ступенчатые валы являются наиболее распространенными. Для уменьшения массы или для размещения внутри них других деталей валы иногда делают с каналом по оси. В отличие от сплошных такие валы называют полыми.

Рис. 1. Валы

2. Ось

Ось – деталь машин и механизмов, служащая для поддержания вращающихся частей, но не передающая полезный крутящий момент.

Оси (рис. 2) бывают вращающиеся (а) и неподвижные (б). Вращающаяся ось устанавливается в подшипниках. Примером вращающихся осей могут служить оси железнодорожного подвижного состава, примером невращающихся – оси передних колес автомобиля.

Рис. 2. Оси

Из определений видно, что при работе валы всегда вращаются и испытывают деформации кручения или изгиба и кручения, а оси – только деформацию изгиба (возникающими в отдельных случаях деформациями растяжения и сжатия чаще всего пренебрегают).

Опорная часть вала или оси называется цапфой. Концевая цапфа называется шипом, а промежуточная – шейкой (рис. 3, а). Опорой для них служат радиальные или радиально-упорные подшипники скольжения или качения. Шейка в отличие от шипа, который несет только радиальную нагрузку FA, несет радиальную нагрузку FB и передает крутящий момент с концевой головки на промежуточную и, следовательно, работает еще и на кручение. Поэтому диаметр этой шейки должен быть больше диаметра головки d В, размер которого определяется расчетом, и диаметра шипа. Участки вала и оси, на диаметрах поверхностей которых закрепляются детали, воспринимающие или передающие нагрузку, называют головками или подступицами.

Рис. 3. Элементы валов

Концевая цапфа, предназначенная нести преимущественно осевую нагрузку, называется пятой (рис. 3, б). Опорами для пят служат подпятники – упорные подшипники скольжения или качения.

По форме цапфы могут быть цилиндрическими, коническими, шаровыми и плоскими (пяты).

Кольцевое утолщение вала (между шипом и головкой) (рис. 3, а), составляющее с ним одно целое, называется буртиком. Переходная поверхность от одного сечения вала к другому, служащая для упора насаживаемых на вал деталей (от шипа к буртику для упора подшипника), называется заплечиком (рис. 3, а).

3. Материалы валов и осей

Требованиям работоспособности валов и осей наиболее полно удовлетворяют углеродистые и легированные стали, а в ряде случаев – высокопрочные чугуны. Выбор материала, термической и химико-термической обработки определяется конструкцией вала и опор, техническими условиями на изделие и условиями его эксплуатации. Для большинства валов применяют стали марок Сталь 45, Сталь 40Х и др., а для ответственных конструкций – Сталь 40ХН, Сталь З0ХГТ и др. Рабочие поверхности валов из этих сталей подвергают термической обработке (улучшению, поверхностной закалке ТВЧ и др.).

Быстроходные валы, вращающиеся в подшипниках скольжения, требуют высокой твердости цапф, поэтому их изготовляют из цементируемых сталей марок Сталь 20Х, 12Х2Н4А, 18ХГТ или азотируемых сталей марок Сталь 38Х2МЮА и др.

Обычно валы подвергают токарной обработке, термической обработке с последующим шлифованием и отделочной обработке посадочных поверхностей и цапф. Для этого посадочные поверхности и галтели подвергают суперфинишной обработке или полировке.

Концевые участки валов выполняют цилиндрическими (рис. 4) или коническими (рис. 5). Посадка деталей на конус обеспечивает легкость сборки и разборки, высокую точность базирования, возможность создания любого натяга. Поэтому консольные концы валов редукторов серийного производства, как правило, делают конусными. Поскольку цилиндрические концы валов проще в изготовлении, то при единичном и мелкосерийном производствах они имеют преимущественное распространение.

Рис. 4. Концы валов цилиндрические: а – шейка; б – шейка с наружной резьбой

Рис. 5. Концы валов конические с конусностью 1:10: а – с наружной; б – с внутренней резьбой

На торцах валов располагают центровые отверстия с углом конуса α=60° (рис. 6), которые используют в качестве технологических баз при изготовлении валов и осей и при проверке погрешностей, которые образуются при обработке и эксплуатации валов и осей (а), а также применяют для монтажных работ, транспортирования и хранения в вертикальном положении (б). Фаска под углом 120° защищает резьбу и конусную поверхность центрового отверстия от забоин (см. в конце табл. 1).

Рис. 6. Центровые отверстия на торцах валов

Форма вала по длине определяется конструктивно с учетом распределения нагрузок, т. е. эпюрами изгибающих и крутящих моментов, условиями сборки и технологией изготовления. Однако следует стремиться к форме профиля вала, приближающегося к форме бруса с равнопрочными сечениями или равного сопротивления изгибу.

Поверхности валов, предназначенные для установки деталей, передающих вращающий момент в машинах, механизмах и приборах, выполняют по форме и по размерам с допусками, которые обеспечивают сопряжение валов с этими деталями.

Требования к шероховатости поверхности деталей и посадки деталей на валах приведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1. Рекомендуемая шероховатость на различных участках вала

Таблица 2.  Посадки деталей на валах

Валы и оси конструктивно связывают через подшипники вращающиеся детали с корпусными деталями. Предварительные размеры шеек валов определяют расчетом, затем после определения способа соединения вращающихся деталей с валом (шпоночным, шлицевым или др.) уточняют размеры посадочных мест и конструкцию валов.

В местах изменения диаметра вала или оси делают переходы. Конструктивно они должны быть выполнены так, чтобы прилегание детали к буртику или торцу переходной поверхности было плотным, без зазора. Если переход от цилиндрической поверхности к вертикальной торцевой поверхности буртика или к торцу переходной поверхности выполнен по радиусу, то такой переход называют галтелью (рис. 7, а), а если с проточкой, в виде канавки, то называют поднутрением (рис. 7; б, в).

Рис. 7. Конструктивные переходы в местах изменения диаметров вала

Валы и оси Общие сведения

14

ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА
И

ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Лекция 8

ВАЛЫ И ОСИ

А.М. СИНОТИН

Кафедра технологии
и автоматизации производства

Зубчатые колеса,
шкивы, звездочки и другие вращающиеся
детали машин устанавливают на валах
или осях.

Вал
предназначен для поддержания сидящих
на нем деталей и для передачи крутящего
момента. При работе вал испытывает изгиб
и кручение, а в отдельных случаях
дополнительно растяжение и сжатие.

Ось
– деталь, предназначенная только для
поддержания сидящих на ней деталей. В
отличие от вала, ось не передает вращающего
момента и, следовательно, не испытывает
кручения. Оси могут быть неподвижными
или вращаться вместе с насаженными на
них деталями.

Разновидность валов и осей

По геометрической
форме валы делятся на прямые (рисунок
1), коленчатые и гибкие.

1 – шип; 2 – шейка;
3 – подшипник

Рисунок 1 – Прямой
ступенчатый вал

Коленчатые и гибкие
валы относятся к специальным деталям
и в настоящем курсе не рассматриваются.
Оси, как правило, изготавливают прямыми.
По конструкции прямые валы и оси мало
отличаются друг от друга.

По длине прямые
валы и оси могут быть гладкими или
ступенчатыми. Образование ступеней
связано с различной напряженностью
отдельных сечений, а также условиями
изготовления и удобства сборки.

По типу сечения
валы и оси бывают сплошные и полые. Полое
сечение применяется для уменьшения
массы или для размещения внутри другой
детали.

Элементы конструкции валов и осей

1 Цапфы.
Участки вала или оси, лежащие в опорах,
называются цапфами. Они подразделяются
на шипы, шейки и пяты.

Шипом
называется цапфа, расположенная на
конце вала или оси и передающая
преимущественно радиальную нагрузку
(рис. 1).

Рисунок 2 – Пяты

Шейкой
называется цапфа, расположенная в
средней части вала или оси. Опорами для
шеек служат подшипники.

Шипы и шейки по
форме могут быть цилиндрическими,
коническими и сферическими. В большинстве
случаев применяются цилиндрические
цапфы (рис. 1).

Пятой называется
цапфа, передающая осевую нагрузку
(рисунок 2). Опорами для пят служат
подпятники. Пяты по форме могут быть
сплошными (рисунок 2, а), кольцевыми
(рисунок 2, б) и гребенчатыми (рисунок 2,
в). Гребенчатые пяты применяют редко.

2 Посадочные
поверхности.
Посадочные поверхности валов и осей
под ступицы насаживаемых деталей
выполняют цилиндрическими (рисунок 1)
и реже коническими. При прессовых
посадках диаметр этих поверхностей
принимают примерно на 5% больше диаметра
соседних участков для удобства напрессовки
(рисунок 1). Диаметры посадочных
поверхностей выбирают по ГОСТ 6336-69, а
диаметры под подшипники качения – в
соответствии с ГОСТами на подшипники.

3 Переходные
участки.
Переходные участки между двумя ступенями
валов или осей выполняют:

— с канавкой со
скруглением для выхода шлифовального
круга по ГОСТ 8820-69 (рисунок 3, а). Эти
канавки повышают концентрацию напряжений,
поэтому рекомендуются на концевых
участках, где изгибающие моменты
небольшие;

Рисунок 3 –
Переходные участки вала

— с галтелью
переменного радиуса (рисунок 3, в), которая
способствует снижению концентрации
напряжений, а потому применяется на
сильно нагруженных участках валов и
осей.

Эффективными
средствами для снижения концентрации
напряжений в переходных участках
является протачивание разгрузочных
канавок (рисунок 4, а), увеличение радиусов
галтелей, высверливание в ступенях
большого диаметра (рисунок 4, б).

Рисунок 4 – Способы
повышения усталостной прочности валов

Разница между валом и осью

ПОИСК В ЭТОМ БЛОГЕ

Разница между валом и осью

Вал представляет собой вращающийся элемент с круглым поперечным сечением, который поддерживает элементы трансмиссии, такие как шестерни, шкив, и передает мощность, в то время как ось представляет собой поддерживающий вращающийся элемент, такой как колеса, и крепится к корпусу с помощью подшипника. Ось может быть как вращающейся, так и стационарной. Давайте углубимся в сравнение и разницу между валом и осью.

Основное отличие:

Основное отличие состоит в том, что вал используется для передачи мощности от одного механического элемента к другому, а ось используется только для поддержки нагрузки.


Разница : 

• Вал представляет собой активный элемент, а ось — неподвижный.
• На ось действуют только изгибающие моменты, тогда как на вал действуют изгибающие и крутящие моменты, а иногда и осевые нагрузки.
• Валы используются для передачи крутящего момента и изгибающего момента на другой элемент посредством вращения, в то время как ось неподвижна и используется для передачи изгибающего момента.
• Вал может воспринимать нагрузку по окружности вала, в то время как ось может воспринимать нагрузку в центре или на любой ее окружности.
• Вал используется для вращательного движения, а ось используется для линейного или углового движения.
• Вал, используемый для передачи мощности на короткое расстояние, в то время как ось передает мощность на большое расстояние.
• Вал может быть предназначен для балансировки или передачи крутящего момента, а ось предназначена для балансировки или передачи изгибающего момента.
• Вал и ось имеют разные функции в трансмиссии транспортного средства. Вал передает мощность от трансмиссии к редуктору заднего дифференциала, а ось передает мощность от редуктора заднего дифференциала к колесам.
• Вал представляет собой полую стальную трубу большего диаметра, чем ось, с универсальными шарнирами на каждом конце, а ось состоит из цельностальных стержней с зубьями, нарезанными на концах.

Новое сообщение
Старый пост
Дом

• Полый вал и сплошной вал

  Полый вал содержит одинаковое количество материала на всех концах, если полый и сплошной вал имеют одинаковый вес, тогда как в таком случае…

• Разница между ЧПУ и VMC

  Полная форма ЧПУ

  — это компьютерное числовое управление, а полная форма VMC — вертикальный обрабатывающий центр. ЧПУ — это машина, а VMC — всего лишь часть этой машины.

• Разница между ЧПУ и DNC

  Основное различие между ЧПУ и DNC заключается в том, что ЧПУ передает машинные инструкции, а DNC управляет распределением информации. ..

• Преимущества и недостатки заклепочных соединений

  Заклепка представляет собой цилиндрическое механическое соединение с головкой. Он используется в качестве члена совместной структуры. Это неразъемное соединение, которое…

• Преимущества и недостатки жидкого топлива

  Жидкое топливо — это горючие или генерирующие энергию молекулы, которые можно использовать для генерирования механической энергии, обычно генерируя кине…

• Преимущества и недостатки системы автоматической коробки передач

  Автоматическая коробка передач, также называемая полностью автоматической коробкой передач, представляет собой полностью автоматизированную коробку передач, которая автоматически изменяет передаточное отношение, так же…

• Что такое развал и развал | Определение | Эффект

  Определение: Схождение — это величина, на которую передние колеса установлены ближе друг к другу спереди, чем сзади, когда автомобиль. ..

• Преимущества и недостатки твердого топлива

  Твердое топливо – это различные формы твердого материала, которые можно сжигать для высвобождения энергии, обеспечивая тепло и свет в процессе…

• Преимущества и недостатки системы впрыска топлива

  Система впрыска топлива является наиболее важным компонентом в работе двигателей CI. Система впрыска должна выполнять важную функцию…

SIMPLE EXPLAIN РАЗНИЦА МЕЖДУ ВАЛОМ И ОСЬЮ

Домашняя

Автомобильная

SIMPLE EXPLAIN РАЗНИЦА МЕЖДУ ВАЛОМ И ОСЬЮ

The Engineer May 22, 2021 August 11, 2022 1
Axles, camshaft, camshaft duration, camshaft lift, camshaft position sensor, Crankshaft, DEAD AXLE, Difference Between Crankshaft And Camshaft, DIFFERENCE BETWEEN SHAFT AND ОСЬ, Шум приводного вала, четыре оси, Полностью плавающие оси, задняя ось, вал, Выравнивание валов, ВАЛ И ОСЬ, Вал и корпус, ПРОСТОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ РАЗНИЦЫ МЕЖДУ ВАЛОМ И ОСЬЮ, Рулевые валы

ВАЛ

Вал представляет собой вращающийся элемент, на который действуют изгибающие и крутящие моменты, а иногда и осевые нагрузки.

На него действует комбинированное напряжение изгиба, кручения и осевого напряжения. И желательно передать движение или силу.

Обычно имеет круглое сечение. Вы также можете увидеть его в поперечном сечении, отличном от круглого.

Может быть разного диаметра и длины. вы можете найти на нем различные элементы, такие как шестерни, шкивы, звездочки и т. д.

Вал также различается как ведущий или ведомый в зависимости от его положения в машине.

Промежуточный вал — это просто вал с зубчатыми колесами, используемый в качестве интервала или для изменения направления вращения. Он также используется для получения необходимого натяжения цепи или ремней между двумя звездочками или шкивами.

‌download: Основная рабочая книга по выравниванию вала

• Конструкция вала пропеллера
• 3 Причины шума привод0147
• 6 НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ПРИЗНАКИ ДАТЧИКА ПОЛОЖЕНИЯ КОЛЕНВАЛА
• ЧТО ТАКОЕ ПРИВОДНОЙ ВАЛ? РАБОТА ПРИВОДНОГО ВАЛА

ОСЬ

Ось спроектирована и изготовлена ​​таким образом, что она может воспринимать только изгибающие нагрузки. И он не используется для передачи крутящего момента.

Обычно это статическая деталь. Он крепится к выходу как косяк.

В автомобильной промышленности обычно используется в качестве центра вращения.

Оси могут вращаться или не вращаться, но они передают только изгибающие моменты. Он используется для поддержки двух или более вращающихся элементов.

Вопросы и ответы

Q . В чем разница между валом и осью?

• А . Есть несколько школ мысли по этому поводу. Один утверждает, что «настоящие» оси — это просто неподвижные стержни, которые поддерживают вращающиеся элементы, и только валы передают мощность и движение. Другой определяет ось как любую опору колеса, независимо от того, передает ли она мощность и движение, в то время как вал принимает и приводит в движение шестерни, шкивы, звездочки и другие вращающиеся силовые элементы.

В. Какую опору обеспечивают подшипники оси или вала?

• A.