Оси и валове

ОСИ И ВАЛОВЕ
4.1. Общи сведения и основи на конструирането
Конструктивната форма на валовете и осите се обуславя от детайлите, които се монтират върху тях, от разположението на опорите, от пренасяните сили и моменти и от технологичните изисквания за монтаж на възела.
В зависимост от възприеманите сили се различават прави,
торсионни, колянови, карданови телескопични валове и оси.
Правите валове (с права ос) се използват в зъбните,
ремъчните и други предавки. Тъй като предаването на въртящия момент е свързан с възникване на сили, например силите в зъбното зацепване, силите от предварителното опъване в ремъчната предавка и т. н., валовете обикновено са подложени не само на усукване, но и на огъване.
д
Фиг. 4.1.
Основни типове валове
В зависимост от разпределението на натоварването по дължината на оста на вала и изискванията за монтаж на възела
правите
валове
се изработват
гладки
(фиг.
4.1
а)
или стъпални, близки по форма към греда с еднаква якост на огъване
(формата на гредата е показана с прекъсната линия на фиг. 4.1 б).
Гладките валове са по-технологични,
но не винаги са по-предпочитаните пред стъпалните, които позволяват фиксиране на машинните елементи,
разположени върху тях,
в осово направление.
Бързовъртящите се валове често се изработват като вал-зъбно колело (фиг. 4.1 в). В зависимост от предназначението си валовете могат да бъдат изработени и кухи (фиг. 4.1 г). Изработването на отвора във вала е

продиктувано от изискването за олекотяване или за разполагане на други механизми (цангови устройства,
тръбопроводи за мазане, кабели за електроуправление на съединители и др.).
За съединяване на валове, разположени на голямо разстояние един от друг се използват торзионни
валове (предназначени са за предаване само на въртящ момент). Те също могат да бъдат кухи или плътни. В редица пътностроителни и селскостопански машини се използват валове с дължина до 20 m. Тези валове се наричаттрансмисионни.
При необходимост от преобразуване на възвратнопостъпателното движение във въртеливо (при двигателите с вътрешно горене) или обратно (при компресорите) се използват колянови валове (фиг. 4.1 д).
З
а пр ед ав ан е
на въртящ момент между несъосно разположени агрегати се използватгъвкави валове с криволинейна ос при работа (фиг.
4.2). Такива валове имат голяма стабилност при усукване и малка стабилност при огъване.
Валът се състои от жило 3 с няколко слоя усукани в противоположни направления върху него метални нишки 2 (фиг. 4.2 а),
разположено в метален гъвкав кожух 1, който е неподвижно закрепен към фланеца 4 (фиг. 4.2 б). Въртящият момент се предава чрез накрайника 5, неподвижно закрепен към гъвкавия вал. Допустимият въртящ момент зависи от посоката на навиване на последния слой и посоката на предавания момент.Ако предаваният въртящ момент
усуква външния слой така , че той да уплътнява
Фиг. 4.2. Гъвкав вал

останалите, той има максимална стойност. Най-големият ъгъл на усукване е
. При работа на вала с неизкривена ос допустимият въртящ момент може да се увеличи 3...7 пъти.
В зависимост от разположението, честотата на въртене и предназначението, валовете се делят на входящи, междинни и изходящи, бавноходни и бързоходни, разпределителни,
карданови и др.
Осите
в зависимост от предназначението си биват въртящи се или неподвижни. Неподвижните оси изискват вграждане на лагери във въртящите се машинни елементи, които се монтират върху тях.
За монтиране на зъбни колела, шайби, съединители,
лагери и други машинни елементи се предвиждат цилиндрични или конусни участъци с определен диаметър и дължина.
Фиг. 4.3. Средства за възприемане на осови натоварвания и осово закрепване на детайлите върху валовете и осите
За фиксиране на указаните детайли в осово направление или за тяхното закрепване и от якостна гледна точка е целесъобразно валовете и осите да се конструират с променливо сечение, да са снабдени с канали за пружинни пръстени или с резба.
Осовите натоварвания на валовете и осите се предават по следните начини:
- тежки натоварвания - чрез базиране на елементите в оформените върху валовете и осите шийки и стъпала чрез пресови сглобки (фиг. 4.3 а, б);

- средни натоварвания - чрез фиксиране на детайлите с гайки или щифтове (фиг. 4.3 в, г);
- леки натоварвания - посредством стопорни винтове,
клемни съединения или пружинни пръстени (фиг. 4.3 д - ж).
При конструирането на валове и оси трябва да се прилагат ефективни
конструктивни
и
технологични средства за повишаване на якостта им.
Наблюдаваното рязко понижаване на якостта на умора на валовете в мястото на сглобката е свързано с концентрация на налягания и фретинг корозия, предизвикана от локалните относителни преплъзвания и налягания.