Введення
Відомо, що всі деталі машин, конструкцій, взаємодію між собою, надають один на одного силові впливи, сприймають навантаження ззовні. Тому, при конструюванні різних споруд, деталей машин і механізмів необхідно правильно вибрати матеріал, технологію виготовлення виробу, забезпечують їх експлуатаційну надійність і довговічність.
З усіх відомих в техніці матеріалів найкраще поєднання міцності, надійності та довговічності має сталь, тому вона є основним матеріалом для виготовлення відповідальних виробів, що піддаються великим навантаженням. Властивості стали залежать від її структури і складу. Спільний вплив термічної обробки, яка змінює структуру, і легування - ефективний спосіб підвищення комплексу механічних характеристик сталі.
Вибір стали для виготовлення тієї або іншої деталі і метод її зміцнення визначається в першу чергу умовами роботи деталі, величиною і характером напруг, що виникають в ній в процесі експлуатації, розмірами і формою деталі і т.д.
1. Класифікація валів
Валом називають деталь (як правило, гладкою або ступінчастою циліндричної форми), призначену для підтримки встановлених на ній шківів, зубчастих коліс, зірочок, катків і т. д., і для передачі крутного моменту. [8] При роботі вал відчуває вигин і крутіння, а в окремих випадках крім згину та кручення вали можуть відчувати деформацію розтягування (стиснення). Деякі вали не підтримують обертові деталі і працюють тільки на кручення.
Вал 1 (рис.1) має опори 2, звані підшипниками. Частина валу, охоплювану опорою, називають цапфою. Кінцеві цапфи іменують шипами 3, а проміжні - шийками 4.
Рис.1. Прямий вал: 1 - вал; 2 - опори вала; 3 - цапфи; 4 - шийка
Віссю називають деталь, призначену тільки для підтримки встановлених на ній деталей.
На відміну від вала вісь його не передає обертаючого моменту і працює тільки на вигин. У машинах осі можуть бути нерухомими або ж можуть обертатися разом із сидячими на них деталями (рухливі осі).
Рис.2. Конструкції осей: а - обертається вісь; б - нерухома вісь
Форми валів і осей вельми різноманітні від найпростіших циліндрів до складних колінчастих конструкцій. Відомі конструкції гнучких валів, які запропонував шведський інженер Карл де Лаваль ще в 1889
Форма валу визначається розподілом згинальних і крутних моментів по його довжині. Правильно спроектований вал являє собою балку рівного опору. Вали й осі обертаються, а отже, відчувають знакозмінні навантаження, напруження і деформації (рис.3). Тому поломки валів і осей мають втомний характер.
Рис. 3. Коливання згинальних напружень осі колісної пари в русі: а - на малій швидкості; б - на експлуатаційної швидкості
За призначенням вали ділять на вали передач (на них встановлюють деталі передач) і корінні вали (на них встановлюють додатково ще і робочі органи машини).
Рис.4. Типи валів: а - кривошипний вал: б - колінчастий вал; в - гнучкий вал; г - телескопічний вал; д - карданний вал
Форма валів і осей різноманітна і залежить від виконуваних ними функцій. Іноді, вали виготовляються спільно з іншими деталями, наприклад, шестернями, кривошипами, ексцентриками.
За геометричною формою вали ділять на: прямі (див. рис. 1); кривошипні (рис.4, а); колінчаті (рис.4, б); гнучкі (рис.4, в); телескопічні (рис.4, г); карданні (рис.4, д). Кривошипні та колінчасті вали використовують для перетворення зворотно-поступального руху в обертальний (поршневі двигуни) або навпаки (компресори); гнучкі - для передачі обертального моменту між вузлами машин, міняють своє положення в роботі (будівельні механізми, зуболікарські машини і т. п.); телескопічні - при необхідності осьового переміщення одного вала щодо іншого.
Гнучкі вали виготовляються багатошарової навивкой сталевого пружинного дроту на тонкий центральний стрижень. Вони зберігають достатню гнучкість лише при невеликих діаметрах, так як при збільшення діаметра момент інерції перерізу, а, отже, і жорсткість різко зростають, Тому при всіх позитивних якостях і зручності приводу, такі вали не можуть передавати скільки-небудь значної потужності і мають порівняно вузьке застосування.
Осі зазвичай виготовляють прямими. Найбільш широко поширені в машинобудуванні прямі вали і осі. Колінчаті і криволінійні вали відносяться до спеціальних деталей і в цьому курсі не вивчаються.
За конструктивними ознаками: гладкі вали і осі; ступінчасті вали і осі; вали-шестерні; вали-черв'...
