Из чего состоит вал: конструктивные особенности, классификация и производство

Содержание

конструктивные особенности, классификация и производство

При создании различных механизмов, имеющих в своём составе вращающиеся детали, часто используют валы. Давайте разберемся, что называется валом, в чем его отличие от оси, из чего состоит деталь вал, его классификация и материалы, используемые при производстве валов.

Определение, конструктивные особенности

Вал — деталь механизма, выполненная из металла, имеющая сечение определенной формы и передающая крутящий момент на другие элементы, вызывая их вращение.

Ось, отличается от вала тем, что служит только для их опоры. Если оси подразделяются на подвижные и статические, то валы всегда вращающиеся. Геометрическая форма оси, может быть только прямой.

Вал составляют следующие участки:

  • Опорный.
  • Промежуточный.
  • Концевой.

Кольцевое утолщение называется буртиком. Промежуточная часть между разными диаметрами для фиксации одеваемых деталей носит название – заплечик.

Участок где происходит изменение диаметра вала называется галтелью. С Целью увеличения прочности кривизна галтели меняется плавно. Различают 2 вида кривизны: постоянная и переменная. Увеличение значения кривизны галтели и изготовление специальных отверстий повышает надежность вала на одну десятую часть.

В зависимости от распределения величины нагрузок, отражённого в специальных графиках (эпюрах) определяют длину и форму вала. Также этот параметр зависит от условий сборки и метода изготовления.

Размеры посадочных мест для крутящихся элементов расположенных на концах валов жестко стандартизированы по ГОСТам.

Материалы

В зависимости от внешних сил, которым подвергается деталь вал в процессе эксплуатации, осуществляется подбор материала для его изготовления.

Для этой цели используют легированные стали с высоким содержанием углерода, так как обладают улучшенными механическими характеристиками и износостойкостью. Получают данные детали методом прокатки.

Основную массу валов производят из легированной стали марки 45Х, со средним содержанием углерода. Для валов, подвергающихся высоким напряжениям используют стали 40ХН, 40ХНГМА, 30ХГТ и другие, которые подвергаются процессу закалки с высоким отпуском.

Кроме того, для коленчатых тяжелых валов в качестве материала используют высокопрочные чугуны, образованные путем вкрапления в металлическую решетку шарообразных включений углерода и содержащие в составе Mg, Ca, Se, Y.

Классификация валов

По назначению:

  • Валы передач, на которых расположены детали механизма передач (шестеренки, муфты, шкифы).
  • Коренные, которые несут другие части.

По форме оси:

  • Прямые.
  • Кривошипные.
  • Гибкие.

Прямые делятся на:

  • Гладкие.
  • Ступенчатые.
  • Червячного типа.
  • Фланцевые.
  • Карданные.

По форме сечения:

  • Гладкие.
  • Пустотелые.
  • Шлицевые.

Производство

Существуют несколько этапов изготовления:

  • Проведение проектных и конструкторских работ и расчетов с привлечением специального программного обеспечения.
  • Выбор и закупка необходимого материала, отвечающего требуемым характеристикам. Оснащение дополнительным производственным оборудованием, при необходимости.
  • Формовка.
  • Сварка и шлифовка.
  • Динамическая балансировка.
  • Нанесение защитного покрытия.

Первый этап обычно выполняются в конструкторском бюро. По окончанию работы оформляется проектная документация, содержащая расчеты и обработанные данные, в строгом соответствии с которыми будет осуществляться производство данного типа детали.

На втором этапе, производится выбор материала заготовки, отвечающего требуемым эксплуатационным характеристикам и перевооружение производства технологическим оборудованием.

Третий этап выполняется с использованием токарного оборудования, где заготовка подвергается механической обработке и обретает свою геометрию и размер. При этом, изменению подвергаются все поверхности заготовки.

На четвертом этапе производится скрепление отдельных элементов заготовки путем их сварки и изготовления необходимых отверстий и канавок. Затем, с помощью современных методов измерения, происходит шлифовка и доведения до их конечных размеров.

На следующем этапе, проверяют балансировку деталей, подвергая их динамическим испытаниям, так как от этого зависит полнота передачи энергии вращения другим элементам механизма. Нарушения балансировки может привести к нарушению эксплуатации оборудования на котором будет установлен вал.

Последний — шестой этап характеризуется нанесением специального слоя на его поверхность. Выбор способы и вида покрытий зависит от условий эксплуатации.

Тонкий слой резины на поверхности валов предохраняет от действия реакционных сред. Стойкость к коррозии обеспечивается электродуговым металлическим напылением этих деталей.

Методом хромирования добиваются увеличения износостойкости и уменьшения трения данного типа деталей.

Деталь — вал получило широкое использование во многих направлениях промышленности: автомобилестроении, станкостроении, железнодорожной, текстильной, деревообрабатывающей промышленности.

Подробно рассмотрев те вопросы, которые были поставлены выше, можно заключить:

  1. Вал отличается от оси своей функциональностью и геометрией.
  2. Вал состоит из 3-х участков (цапфы, шейки, шипа).
  3. Существуют различные типы классификации валов по назначению и формам.
  4. Материалом для детали выступают легированные стали различных марок, реже высокопрочные чугуны с шарообразными вкраплениями углерода.
  5. Изготовление вала включает в себя несколько этапов и требует специальных знаний и значительных затрат энергоресурсов.
  6. Для увеличения времени эксплуатации валов на этапе производства их поверхность покрывают специальными материалами.
  7. Вал широко применяется во многих механизмах в различных областях деятельности человека.

Чертёж детали вал

Вал – геометрическое тело цилиндрической формы, которое в виду своих конструктивных особенностей, может передавать движение другим частям механизма.

Главное отличие вала от оси является то, что вал осуществляет передачу вращающего момента от одной детали к другой, а ось является опорной деталью, не передающей вращения.

Наименование

Вал

Формат файла

*.dwg

Файл архива

*.rar

Размер файла

10 кб

Валы и оси самые распространённые детали, используемые в машиностроении, наряду с другими сопрягаемыми деталями они проходят определённый цикл обработки, требующий соблюдения специальных технических условий. При расчёте деталей вращения валов и осей их рассматривают как балки, свободно лежащие на двух опорах и подвергающихся силовой нагрузке, вызывающей изгиб.

Материалы для изготовления валов и осей должны выбираться с достаточно высокой степенью прочности и упругости, как правило, это углеродистые и легированные стали.

Для основной массы валов применяют среднеуглеродистые, а так же легированные стали, например: сталь 45, сталь 40Х.

Для валов испытывающих значительные нагрузки применяемых в ответственных машинах используют легированные стали такие как:

сталь 40ХН, сталь 20Х, сталь 12ХНЗА.

Оси, как правило, изготавливаются из углеродистых сталей обычного качества. Как для валов, так и для осей используется круглый прокат или если этого требуется, специальные поковки.

На валах устанавливаются шкивы, зубчатые колеса, звездочки и другие детали вращения. Как и у осей у валов существуют разновидности, это могут быть трансмиссионные валы, коренные валы, шпиндели. По геометрическим параметрам валы подразделяются на следующие формы: прямые валы, гибкие и коленчатые валы.

Гладкие цилиндрические валы и оси могут быть ступенчатыми или гладкими, однако при их конструировании следует минимизировать число ступеней или по возможности обходиться без них.

Детали, собираемые на валу или оси должны свободно устанавливаться к своей посадочной поверхности и располагаться как можно ближе к опорам для повышения жёсткости кинематической конструкции. Поверхность валов и осей подвергают термической обработке с целью упрочнения и повышения несущей способности.

При вращении валы подвергаются циклически изменяемым напряжениям при работе механизма. На работоспособность деталей вращения влияет сопротивление усталости и прочностные характеристики. Из практики установлено, что в основном разрушение валов и осей происходит из-за усталости используемого материала, подвергающегося воздействию крутящих и изгибающих моментов возникающих при работе скоростных машин.

Примеры использования валов:

Карданный вал, это специальное изделие используется как в автомобилях, так и в отдельных механизмах. Карданный вал позволяет передавать крутящий момент между валами механизмов расположенными по несоосной схеме.

Распределительный вал, используется для управления потоками газов, синхронизируя цикл впуска и выпуска в двигателе внутреннего сгорания. Распределительный вал состоит из опорных частей и кулачков, между которыми имеются шейки меньшего диаметра с галтелями для снижения напряжений.

Коленчатый вал

, как правило, основная деталь двигателя внутреннего сгорания, а так же некоторых иных конструкций, где используется кривошипный механизм. Коленчатый вал весьма сложная деталь, в виду своих конструктивных особенностей, требующая определённой последовательности при выборе технологического процесса.

 

 

 

Конструктивные элементы валов и осей

Содержание страницы

1. Валы

Валы – детали машин, предназначенные 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. Оси

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

Поверхности посадочных мест валов, мм Шероховатость, Ra
квалитет точности Шот Шдо
11-й 30 500 6,3
12-й 6 80 2,5
9-й 80 500 2,5
11-й 3 30 2,5
7-й и 8-й 6 80 1,25
6-й 10 120 0,63
Шейки валов с манжетными уплотнениями 0,32
Шейки валов с фетровыми уплотнениями 1,25-0,63
Рабочие поверхности шпоночных пазов 3,2-6,3
Нерабочие поверхности шпоночных пазов 6,3-10
Фаски, отверстия из-под сверла, торцы 10-20

Таблица 2. Посадки деталей на валах

Закрепляемые детали Режим работы
нормальный тяжелый
Зубчатые колеса до Ш120 мм H7/p6 H7/r6
Зубчатые колеса св. Ш80-500 мм H7/r6; H8/s7 H7/p6; H8/u8
Зубчатые колеса при частом демонтаже H7/n6; H7/m6; H7/k6
Муфты св. Ш80-500 мм H7/n6; H7/m6;

H7/k6

H7/p6; H7/r6

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

Просмотров: 4 489

Вал шлицевой, валы, производство валов

гибкие. 

По форме валы делятся на: гладкие валы, шлицевые валы,

      • валы с уступами (ступенчатые),
      • валы полые.

Также  различным бывает и материал, из которого изготавливаются валы:  они  могут быть сделаны как из алюминиевых сплавов, специальных  жаропрочных сталей или титановых сплавов, наиболее часто валы производятся из  качественной легированной стали.

Особенности производства валов

В процессе изготовления валов стальные заготовки подвергаются большому количеству операций:  первоначально  заготовке придаются основные формы и размеры:  обточка и расточка валов осуществляется  на токарных станках с ЧПУ и прецизионными борштангами, что  позволяет осуществить качественную обработку даже больших валов как изнутри, так и с наружной поверхности.  В дальнейшем осуществляется сварка отдельных элементов вала и фрезерование шпоночных канавок и проточек. После этого почти готовые валы шлифуются для придания им  особо точных размеров. Осуществить точную шлифовку валов на производстве помогают лазерные методы измерения размеров.

Для проверки качества все валы проходят динамическую балансировку: некачественный  вал  может создавать существенные потери при передаче энергии, а значит  приводить к сбоям в работе оборудования.

Заключительным этапом обработки валов является нанесение  покрытия на его поверхности.   В зависимости от  сферы применения вала покрытие бывает различным. Например, если валы будут использоваться в  агрессивных средах кислот, солей, щелочей,  в качестве  антикоррозионной  защиты используют  гуммирование (обрезинивание), что позволяет существенно увеличить срок службы валов.  Также для защиты от коррозии и для увеличения срока службы в агрессивных средах валы могут обрабатываться с помощью электродугового напыления, при котором две  токоведущие проволоки, образующие электрическую дугу,  перемещаются в зону горения, расплавляются и потоком сжатого воздуха распыляются на  обрабатываемую поверхность валов. Еще одним способом повысить износостойкость валов и устойчивость к коррозии, а также способом снизить трение является хромирование.  Хромирование валов —  это  диффузное насыщение поверхностей валов хромов, что в итоге позволяет  увеличить твердость валов.

В случае, если валы износились и требуют реставрации,  для этого также используется гуммирование и электродуговое напыление, что позволяет восстановить форму валов или отдельных, наиболее износившихся поверхностей.

Валы используются в различных направлениях промышленности и производства, в том числе наиболее востребованы в полиграфии, производстве упаковки, деревообработке,  текстильной промышленности и производстве целлюлозы.

Валы могут изготавливаться  различными производителями как на основании  чертежей, так и на примере  изношенной детали. 

Размеры и вес валов также бывают различными. При выборе производителя валов желательно учесть специфику и производственные мощности  металлургического предприятия, чтобы выбрать  партнера, наиболее соответствующего потребностям.

Этапы производства валов

Производство валов – одно из востребованных направлений  в металлургической промышленности. Производство валов  может осуществляться как по  государственным стандартам для техники и оборудования, регламентируемого ГОСТами,  так и на основании  индивидуальных чертежей и  макетов для отдельных видов  оборудования.

Производство валов осуществляется из различных материалов —   легированной конструкционной стали, титана, пластмассы,  алюминиевых или жаропрочных сталей.

Производство валов условно делится на определенные этапы:

      • проектирование, конструирование  вала, компьютерный дизайн и расчеты – в случае, если требуется разработка уникального вала;
      • выбор и закупка соответствующего  потребностям оборудования материала для производства валов в виде заготовки требуемого размера;
      • обточка и расточка заготовки на токарных станках с ЧПУ  для обработки как наружной, так и внутренней поверхности вала;
      • сварка  отдельных составляющих вала и фрезерование  канавок и проточек является следующим этапом  производства валов;
      • точное измерение размеров валов и финишное шлифование  являются очередным этапом в производстве валов;
      • следующим этапом в производстве валов является  динамическая балансировка вала;
      • финишным этапом в процессе производства валов является нанесение защитного покрытия на  наружную и внутреннюю поверхность вала для придания ему полезных или защитных свойств.

В качестве способа защиты  валов от коррозии и  агрессивных внешних сред в производстве валов  используют  гуммирование (обрезинивание), что также  увеличивает срок службы валов, а также электродуговое напыление.   Для снижения трения, повышения срока службы изделия, а также придания защитных свойств при производстве валов также используют  хромирование деталей.

Стальные валы

Валы стальные — это вид поковок цилиндрической формы, имеющие сечение квадратной, прямоугольной или круглой формы.

    Стальные валы выпускаются из стали различных марок в зависимости от того, в какой среде будет использоваться деталь. Наиболее востребовано производство валов из низколегированной углеродистой стали, однако для работы в агрессивных средах валы могут производиться из коррозионно-устойчивых марок стали.

Что такое вал электродвигателя?

Для передачи усилий от работающего электродвигателя на различные механизмы необходимо связующее звено. В большинстве таких случаев, прямым звеном является сам ротор, длинный конец которого выведен в форме вала за пределы корпусной части двигателя. Самыми главными параметрами, по которым оценивается вал двигателя – это его диаметр и свободный вылет (часть вне корпуса). Внешне этот элемент напоминает стальной стержень с разной величиной диаметра по своей длине. Самая толстая его часть как раз находится в середине магнитопровода и испытывает наибольшие нагрузки, далее, через колена меньшего диаметра, на которых сидят подшипники к заданному расчётами диаметру выходного конца. Величина диаметра зависит от назначенных будущими условиями допустимых нагрузок, задаваемых двигателю при его создании.

В зависимости от сферы применения самого двигателя, валы могут быть:

  • цилиндрические – распространённые практически во всех сферах человеческой деятельности;
  • конические – чаще всего встречаемые в крановых и экскаваторных электродвигателях.

Так же, в зависимости от назначения и функциональности двигателя, Вал может иметь различное число выходных концов – один или два. При этом в отношении второго варианта концы могут быть как одинакового диаметра, так и иметь различия. Такие валы применимы в трёхфазных электродвигателях как общепромышленного, так и специального назначения. Бывают случаи, когда один конец имеет цилиндрическую форму, а второй – коническую. Такая комбинация характерна для крановых электродвигателей, где в условиях одного устройства выполняются различные по направлению действий задачи. Поскольку второй конец вала всегда прикрыт колпаком, то вариант двигателя с двумя выходными валами всегда решается с заказчиком индивидуально.

Главная задача вала, как известно – это передача усилия от электромотора, задавая требуемую частоту вращения механизмов, выполняющих определённую задачу. Используют для передачи шкивы, муфты или шпонки, если речь идёт о прямом участии двигателя, как, например, в современных стиральных машинах. Наша электротехническая компания по продаже автоматизированных приспособлений, узлов и аппаратов, а так же разнообразных комплектующих позаботилась о том, чтобы каждый электродвигатель, предлагаемый нами, был оснащён только качественным валом, изготовленным из высококачественной стали, прошедшей термическую и прочую обработку и имеет высокую степень допуска и точность изготовления.

Требования к валу

В электротехнической машине вал испытывает самую большую нагрузку, так как передаёт крутящий момент выполняющему определённую работу механизму. От показателей жёсткости и прочности так же будут зависеть качество работы электродвигателя, а значит и всего электрического агрегата. В зависимости от характера работы валы может отличаться конструктивными особенностями упоминаемых выше ступеней. По техническим требованиям валов должны соблюдаться следующие условия:

  • для снижения возникающих напряжений переходы в диаметре выполняют максимально плавными;
  • выполнение шпоночной канавки для валов большого диаметра, с целью крепления сердечника;
  • материал изготовления – углеродистая сталь 45 либо сталь легированных марок с содержанием хрома, никеля и прочих, повышающих прочность и стойкость к нагрузкам элементов;
  • обязательная нормализация заготовок валов в процессе термообработки;
  • высокая точность ступеней под подшипники, соответствующая классу 2.

Выполнение данных требований позволяет купить электродвигатель с максимальной величиной прочности его рабочего элемента, приводящего в действие целые электротехнические машины, производственные линии, гидравлические, вентиляционные и обрабатывающие системы. Наша компания, имеющая достаточный опыт в данной сфере сотрудничает только с самыми ответственными зарубежными и отечественными изготовителями электродвигателей, чтобы предоставить покупателю высококлассную продукцию с большим эксплуатационным периодом в пределах различной степени возможных нагрузок.


Электродвигатели

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

Чем отличается вал от оси

Прежде чем разбираться, чем отличаются между собой вал и ось, следует иметь четкое представление о том, что, собственно, представляют собой эти детали, для чего и где они используются и какие функции выполняют. Итак, как известно, валы и оси предназначены для удержания на них вращающихся деталей.

Определение

Вал — это деталь механизма, имеющая форму стержня и служащая для передачи на другие детали этого механизма крутящего момента, тем самым создавая общее вращательное движение всех расположенных на нем (на валу) деталей: шкивов, эксцентриков, колес и др.

Вал

Ось — это деталь механизма, предназначенная для соединения и скрепления между собой деталей данного механизма. Ось воспринимает только поперечные нагрузки (напряжение изгиба). Оси бывают неподвижные и вращающиеся.

Оськ содержанию ↑

Сравнение

Основное отличие оси от вала состоит в том, что ось не осуществляет передачу крутящего момента на другие детали. На нее оказывают воздействие только поперечные нагрузки, и она не испытывают сил кручения.

Вал, в отличие от оси, передает полезный крутящий момент деталям, которые на нем закреплены. Кроме того, оси бывают как вращающимися, так и неподвижными. Вал же вращается всегда. Большинство валов можно разделить по геометрической форме оси на прямые, кривошипные (эксцентриковые) и гибкие. Также бывают валы коленчатые или непрямые, которые служат для преобразования возвратно-поступательных движений во вращательные. Оси же по своей геометрической форме бывают только прямыми.

к содержанию ↑

Выводы TheDifference.ru

  1. Ось несет вращающиеся части механизма, не передавая им никакого крутящего момента. Вал передает другим деталям механизма полезный крутящий момент, так называемое вращающееся усилие.
  2. Ось может быть как вращающейся, так и неподвижной. Вал бывает только вращающимся.
  3. Ось имеет только прямую форму. Вал по форме может быть прямым, непрямым (коленчатым), эксцентриковым и гибким.

Замена вала заряда лазерного картриджа

Вал заряда — это конструктивный элемент лазерного картриджа принтера. Выполняем качественный ремонт лазерных принтеров и восстановление картриджей в Краснодаре в нашем сервисном центре.

Заряжающий вал — он же Primary Charge Roller, PCR, зарядный валик, ролик первичной зарядки, это деталь лазерного картриджа, которая, равномерно прижимаясь к поверхности фотобарабана, передаёт ему однородный отрицательный заряд. После прохождения бумажного носителя через фотобарабан, вал первичного заряда нейтрализует на фотобарабане остаточные явления предыдущей зарядки.

Вал первичного заряда состоит из металлического вала, на который нанесён слой токопроводящего поролона или резины. Эта деталь лазерного картриджа достаточно сильно загрязняется бумажной пылью, поэтому её нужно регулярно и тщательно чистить.

Следует отметить, что в разных моделях картриджа, зарядный валик выполняет разные функции. Например, в одних моделях он очищает барабан от бумажной пыли, в других моделях он предназначен для снятия остаточного заряда с фотобарабана. Но в основном главной задачей зарядный валик является зарядка барабана отрицательным зарядом. Зарядный валик меньше подвергнут к износу по сравнению с другими деталями картриджа. Для профилактики рекомендуется регулярно очищать поверхность вала заряда от накопившейся бумажной пыли и остатков тонера.

Если же при печати наблюдается дублирование несколько строчек текста по всему листу, то имейте в виду, что в большинстве случаев пора менять ролик заряда. Хотя причиной дублирования текста по всему листу не всегда является причиной износа зарядного валика.

Стоимость замены вала заряда картриджа

В нашем сервисном центре Вы сможете недорого заменить вал заряда картриджа, восстановить и заправить картридж, отремонтировать свой принтер или МФУ.

Чтобы отремонтировать принтер или МФУ вам достаточно позвонить по телефону или оформить заявку на сайте. Позвонив нам по телефону вы можете получить быструю консультацию по неисправности вашего принтера или МФУ. Довольно часто проблемы при печати связаны не с поломкой принтера, а с износом картриджа принтера и проблема может быть решена заправкой картриджа . Мы также выполняем заправку картриджей, информация — здесь .

Валы

: определение, типы и применение

Что такое вал?

Вал определяется как вращающийся элемент машины, обычно круглого сечения, который используется для передачи мощности от одной части к другой или от машины, производящей энергию, к машине, поглощающей мощность.

Вал является важным элементом машин. Они поддерживают вращающиеся детали, такие как шестерни и шкивы, и сами поддерживаются подшипниками, установленными в жестком корпусе машины.

Валы выполняют функцию передачи мощности от одного вращающегося элемента к другому, поддерживаемому им или соединенному с ним. Таким образом, они подвергаются крутящему моменту из-за передачи мощности и изгибающему моменту из-за реакции элементов, которые на них поддерживаются.

Валы следует отличать от осей, которые также поддерживают вращающиеся элементы, но не передают мощность.

Валы всегда имеют круглое поперечное сечение и могут быть сплошными или полыми.Валы делятся на прямые, коленчатые, гибкие и шарнирные. Прямые валы чаще всего используются для передачи мощности.

Такие валы обычно изготавливаются в виде ступенчатых цилиндрических стержней, то есть они имеют различные диаметры по длине, хотя валы постоянного диаметра было бы легко изготовить. Ступенчатые валы соответствуют величине напряжения, которое меняется по длине.

Кроме того, валы одинакового диаметра не подходят для сборки, разборки и технического обслуживания, такие валы усложнили бы крепление устанавливаемых на них деталей, особенно подшипников, которые имеют ограничение против скольжения в осевом направлении.

При определении формы ступенчатого вала следует учитывать, что диаметр каждого поперечного сечения должен быть таким, чтобы каждая деталь, насаженная на вал, имела удобный доступ к своему посадочному месту.

Материал, используемый для вала s

Материал, используемый для обычных валов, представляет собой мягкую сталь. Когда требуется высокая прочность, используется легированная сталь, такая как никелевая, никель-хромовая или хромованадиевая сталь. Валы, как правило, формируются путем горячей прокатки и обрабатываются по размеру путем холодной вытяжки или токарной обработки и шлифования.

Материал, используемый для валов, должен обладать следующими свойствами:

  • Он должен обладать высокой прочностью.
  • Должна быть хорошая механизация.
  • Должен иметь низкий коэффициент чувствительности.
  • Должен иметь хорошие свойства термообработки.
  • Должен обладать высокими износостойкими свойствами.

В качестве материалов для обычных валов используется углеродистая сталь марок 40 С8, 45 С8, 50 С4 и 50 С12.

Изготовление валов ts

Валы обычно изготавливают горячей прокаткой и придают форму холодным волочением или точением и шлифованием.Холоднокатаные валы прочнее горячекатаных, но имеют более высокие остаточные напряжения.

Остаточное напряжение может вызвать деформацию валов при механизации, особенно при нарезке пазов или шпонок. Валы большего диаметра обычно куют и обрабатывают на токарном станке.

Типы валов

Валы в основном подразделяются на два типа:

  • Передаточные валы используются для передачи мощности между источником и машиной, поглощающей мощность.например, промежуточные валы, линейные валы и все заводские валы.
  • Машинные валы являются составной частью самой машины. например, коленчатый вал
  • Полуоси  используются в транспортных средствах.
  • Вал шпинделя  – вращающийся  вал  с приспособлением для удержания инструмента или заготовки.

Связанные: 1. Что такое коленчатый вал? 2. Что такое ось в автомобиле?

Стандартные размеры валов:

Стандартные размеры трансмиссионных валов :

  • от 25 мм до 60 мм с шагом 5 мм
  • от 60 мм до 110 мм с шагом 10 мм до 140 мм с шагом 15 мм и
  • от 140 мм до 500 мм с шагом 20 мм
  • Стандартная длина валов 5 м, 6 м и 7 м.

Стандартные размеры Машинные валы :

  • До 25 мм с шагом 0,5 мм

Преимущества валов:
  • Система вала меньше подвержена заклиниванию.
  • Меньше обслуживания, чем у цепной системы, когда к приводному валу прикреплена трубка.
  • Полый вал имеет меньший вес по сравнению со сплошным валом при одинаковой передаче крутящего момента.
  • Внутренняя форма полого вала полая, поэтому требуется меньше материалов.
  • Вал более прочный и имеет низкую вероятность поломки.
  • Высокий полярный момент инерции
  • Высокая прочность на кручение

Недостатки валов:
  • Потери мощности из-за слабой муфты.
  • Валы могут вибрировать при вращении.
  • Производил постоянный шум
  • Затраты на техническое обслуживание и производство были высокими.
  • Производственный процесс сложен.
  • Время простоя увеличилось из-за механических проблем.
  • Использование гибких муфт, таких как муфта с листовой пружиной, может привести к потере скорости между валами.
  • Изменить скорость оказалось не так просто.
  • Масло капает из верхнего вала.

Часто задаваемые вопросы.

1. Что такое вал?

Вал представляет собой вращающийся элемент машины с длинной рукоятью копья или аналогичного оружия, обычно круглого сечения, который используется для передачи мощности от одного вращающегося элемента к другому, поддерживаемому им или соединенному с ним.

2. Какие бывают типы валов?

Типы валов:

  • Передаточные валы используются для передачи мощности между источником и машиной, поглощающей мощность. например, промежуточные валы, линейные валы и все заводские валы.
  • Машинные валы являются составной частью самой машины. например, коленчатый вал
  • Полуоси используются в транспортных средствах.
  • Вал шпинделя представляет собой вращающийся вал с приспособлением для удержания инструмента или заготовки.

Что такое определение вала?

Вал определяется как вращающийся элемент машины, обычно круглого сечения, который используется для передачи мощности от одной части к другой или от машины, производящей энергию, к машине, поглощающей энергию.

Каково назначение механического вала?

Термин «вал» обычно относится к компоненту круглого поперечного сечения, который вращается и передает мощность от приводного устройства, такого как мотор или двигатель, через машину. Валы могут нести шестерни, шкивы и звездочки для передачи вращательного движения и мощности через сопряженные шестерни, ремни и цепи.

Почему валы делают круглыми?

Как правило, для передачи мощности используются круглые валы, так как напряжение равномерно распределяется по любому радиусу вала.Плоские сечения вала остаются плоскими после приложения крутящего момента, в результате чего в сечениях валов нет перекоса, а изменение объема вала равно нулю.

Какой тип стали используется для валов?

Материал, используемый для обычных валов, представляет собой углеродистую сталь марок 40 C 8, 45 C 8, 50 C 4 и 50 C 12. Валы, как правило, изготавливаются путем горячей прокатки и обрабатываются по размеру путем холодного волочения или точения и шлифования.

Что такое трансмиссионные валы?

Передаточные валы представляют собой вращающуюся часть машины, как правило, круглого сечения.Это передает силу или движение от одной части к другой. Другими словами, он передает энергию от той части, которая ее производит, к той, которая ее поглощает. Вал трансмиссии является одной из важнейших частей всех вращающихся механизмов.

Как работают валы?

Карданный вал представляет собой вращающуюся трубку, которая передает мощность от двигателя к задней части автомобиля через дифференциал. Он делает это, передавая мощность вращения спереди назад. Передача крутящего момента от трансмиссии к дифференциалу затем передает крутящий момент на колеса, чтобы автомобиль мог двигаться.

Какие бывают типы трансмиссионных валов?

Типы трансмиссионных валов

  • Первичный вал. Коленчатый вал двигателя автомобиля вращается и создает мощность.
  • Промежуточный вал. Промежуточный вал расположен параллельно главному валу и приводится в движение первичным валом через ведущую шестерню.
  • Выходной вал.
  • Другие конфигурации .

Как изготавливается вал?

Наиболее распространенным процессом изготовления валов является токарная обработка с ЧПУ.Используя этот метод, рабочие или автоматизированные процессы прикрепляют или зажимают стержни материалов к патронам и вращают их. При вращении специализированные инструменты используют резку и другие субтрактивные процессы для создания и придания формы конечному продукту.

Какие примеры валов?

Определение древка — это длинная узкая ручка или длинная узкая часть чего-либо, внезапная вспышка света или внезапная вспышка какого-то чувства. Длинная узкая ручка клюшки для гольфа является примером древка. Длинная узкая шахтная шахта или вертикальная шахта лифта являются примерами шахты.

Могут ли валы быть некруглыми?

У некруглых валов при кручении плоские поперечные сечения, перпендикулярные оси вала, после скручивания не остаются плоскими, и происходит деформация в осевом направлении, называемая короблением.

Какова максимальная длина вала для механического использования?

Стандартные длины шахт 5 м, 6 м и 7 м. Обычно используется от 1 м до 5 м.

Может ли вал быть прямоугольным?

Шахта вырыта до продолговатой формы.Форма поддается оснащению одновременно с мойкой; он обеспечивает удобную линейную компоновку подъема и может быть легко разделен на отдельные отсеки.

Какой тип вала следует использовать?

Какой рейтинг гибкости вы используете, зависит от типа ваших качелей. Например, новички и те, у кого менее сильные замахи, как правило, используют более гибкий стержень, чтобы сильнее продвигать мяч. С другой стороны, если у игрока высокая и мощная скорость замаха, ему потребуется более жесткий стержень с меньшим изгибом.

Какой металл труднее всего обрабатывать?

С точки зрения прочности на растяжение вольфрам является самым прочным из всех природных металлов (142 000 фунтов на квадратный дюйм).

Сколько валов в автомобиле?

На типичном полноприводном или полноприводном автомобиле имеется два карданных вала. Здесь тот же карданный вал, что и на заднеприводном автомобиле, но есть также дополнительный передний карданный вал, который соединен с передним дифференциалом и раздаточной коробкой карданными шарнирами.

Сколько карданных валов в малолитражном автомобиле?

Небольшие легковые автомобили, короткие фургоны и грузовики имеют один карданный вал со шлицевым соединением на переднем конце, что исключает нежелательную вибрацию.Для автомобилей с более длинной колесной базой требуется более длинный карданный вал, который имеет тенденцию провисать и вращаться при определенных условиях эксплуатации.

Сколько валов у трансмиссии?

Механические коробки передач имеют по конструкции два вала; первичный вал, разделенный на две части/секции, которые могут вращаться независимо друг от друга, и вторичный вал, состоящий из ряда фиксированных шестерен различного диаметра.

Вал работает отрицательно?

Таким образом, знак работы вала всегда отрицательный, так как работа над системой совершается окружающей средой.Работа с валом вряд ли может выполняться бесконечно медленно; следовательно, он всегда производит энтропию внутри системы, потому что он зависит от трения или вязкости внутри системы для ее передачи.

Как рассчитывается мощность на валу?

Мощность на валу рассчитывается путем деления гидравлической мощности на КПД насоса.

Читайте также

СВЯЗАННЫЕ ПОСТЫ

Из чего сделан вал?

Магазин садовых вилок

Выбор вилки, которая справится с тяжелыми задачами и при этом будет удобен в использовании, является приоритетной задачей.Не делайте исключений при оценке плюсов и минусов того или иного типа вала.
Шахта будет изготовлена ​​из одного из трех материалов:

1. Древесина

2. Стекловолокно

3. Сталь

Выбирая материалы, имейте в виду, что вес вилки в конечном итоге должен быть решающим фактором для тех, у кого рама меньшего размера.

1.Деревянные валы

Деревянные древки изготавливаются из твердой древесины, такой как ясень или гикори.

Преимущества

  • Легкий и гибкий деревянный стержень прослужит много лет при регулярном уходе.
  • Его также легко заменить, если он изношен или поврежден, а также его можно отшлифовать и отремонтировать с помощью клея, если повреждение незначительное.

Недостатки

  • Древесина не так устойчива к атмосферным воздействиям, как стекловолокно.Он расширяется и сжимается в зависимости от погоды и склонен к растрескиванию, расщеплению и гниению, если за ним не ухаживать должным образом.
  • Вал может ослабнуть, поэтому следите за винтами, соединяющими вал с гнездом.

2. Валы из стеклопластика

Стекловолокно представляет собой армированный пластик, состоящий из стеклянных волокон.

Преимущества

  • Стекловолокно является наиболее прочным из всех типов ручек и практически не требует обслуживания.
  • Прочный и водостойкий, он не сжимается и не расширяется от влажности, не ржавеет во влажных условиях и не ломается так же легко, как дерево.
  • Он также действует как электрический изолятор и полезен для рытья вокруг кабелей.

Недостатки

  • Стекловолокно тяжелее дерева, что идеально подходит, если вам нужна дополнительная мощность при резке корней или твердой почвы, но там, где вес имеет значение, стекловолокно может вызывать деформации.
  • Если он сломается, стекловолоконный стержень сложнее заменить, чем деревянный, а сменные рукоятки не так широко доступны.
  • В отличие от дерева стекловолокно не поглощает удары и вибрации.

3. Валы стальные

Некоторые вилки имеют валы из катаной (или трубчатой) стали, вваренные в стальную головку.

Преимущества

  • Сталь крепкая и прочная. Он предназначен для промышленного применения, интенсивного использования на профессиональных строительных площадках или там, где вес вилки не является проблемой.
  • Вилка со стальным стержнем обычно дешевле, чем стержень из стекловолокна.

Недостатки

  • Стальные вилки самые тяжелые из всех вилок.
  • Сталь проводит электричество и, если у вас нет изолированной вилки, ее нельзя использовать рядом с токоведущими кабелями, и она не поглощает удары, как дерево.
  • Несмотря на то, что стальная вилка спроектирована таким образом, чтобы не ломаться в суровых условиях эксплуатации, если она сломается, заменить ее будет невозможно.

Как изготавливается графитовая рукоятка для гольфа

Том Вишон

Материалы

Графитовые стержни начинаются как последовательные слои графитовых волокон, скрепляемых смолой (немного отличающейся от формы эпоксидной смолы), которая называется «связующим» материалом.Эти листы из графитового волокна и связующего материала называются «препрег». Графитовые волокна, используемые для изготовления предварительно прег-листов, могут различаться по прочности и жесткости (называемой «модулем» графитового материала), чтобы предоставить разработчику вала больше творчества при проектировании вала.

Формование вала

Эти препрег-листы из графита и связующего вещества плотно обернуты вокруг цельной стальной формовочной оправки (оправка представляет собой металлический стержень, вокруг которого формуется другой материал).Оправка определяет внутренний диаметр или сердцевину вала. Этот диаметр, а также количество слоев, обернутых вокруг оправки, и разнообразие используемого препрега определяют вес и жесткость вала.

Чем больше слоев намотано на оправку, тем больше толщина стенки, что делает вал более жестким и тяжелым.

Кроме того, большей жесткости можно добиться, используя более прочные и жесткие листы препрега. Таким образом, стенки вала могут быть тоньше, но при этом иметь достаточную жесткость, чтобы уменьшить вес вала.

Отверждение вала

После того, как все предписанные отдельные слои предварительно прег-графитового материала плотно обернуты вокруг формующей оправки, на вал накладывается тонкая пленка из целлофана, чтобы удерживать слои препрега на месте. Затем валы помещают в специальные печи, тепло которых заставляет связующий материал медленно «плавиться», сплавляя все слои препрега вместе в одну непрерывную трубку из графита

.

После обжига формовочная оправка вытягивается из внутренней части вала через захватный конец вала.Целлофановое покрытие снимается, валы шлифуются по поверхности, а затем окрашиваются в косметической схеме, продиктованной заказчиком.

Мы хотели бы поблагодарить наших друзей Тома Уишона, Golf.About.com, GolfLifeTV.com и Graphite Design Golf Shafts за то, что они собрали отличную комбинацию информации и видео, которые показывают всем читателям MYGOLFSPY, что нужно для изготовления графитового вала для гольфа. Спасибо, парни!

Понимание процесса производства вала

Шестерня или вал — это зубчатое колесо, которое входит в зацепление с зубьями другого вала для постоянной передачи мощности вращения.Инженеры могут смешивать и подбирать шестерни и валы разного диаметра, чтобы варьировать силу и скорость вращения этих компонентов.

Валы

имеют несколько важных применений в аэрокосмической, сельскохозяйственной, автомобильной, потребительской, транспортной, нефтегазовой, горнодобывающей и промышленной отраслях. Эти инструменты генерируют и направляют силу в широкий спектр механического оборудования, от автомобилей и самолетов до машин и приборов.

В этом посте мы рассмотрим несколько аспектов процесса производства валов, а также то, как мы используем инновационные технологии для производства валов для отраслей, которые мы обслуживаем.

Как работает процесс производства вала

Наиболее распространенным процессом изготовления валов является токарная обработка с ЧПУ. Используя этот метод, рабочие или автоматизированные процессы прикрепляют или зажимают стержни материалов к патронам и вращают их. При вращении специализированные инструменты используют резку и другие субтрактивные процессы для создания и придания формы конечному продукту.

FZE использует множество различных процессов обработки для создания своих валов. На нашем предприятии имеется широкий спектр современного оборудования, предназначенного для оптимизации даже самых сложных аспектов процессов изготовления валов.От специальных инструментов и приспособлений до многоосевого оборудования — мы используем все типы машин для производства чрезвычайно точных валов с допусками в пределах 0,0002 дюйма (0,00508 мм).

Возможности FZE по производству валов

FZE работает с более чем тремя десятками видов сырья для производства высококачественных валов, соответствующих спецификациям клиентов. Мы строим валы из материалов, начиная с:

  • Черные металлы: стандартные углеродистые стали, нержавеющие стали, инконель и титан
  • Цветные металлы: алюминий, латунь, бронза и другие экзотические или драгоценные металлы
  • Пластмассы и другие полимеры
  • Графит и другие неметаллические материалы

Мы также работаем с широким спектром размеров деталей, и наши возможности перечислены здесь, поскольку они применимы к следующим размерам:

  • Диаметр: Мы изготавливаем детали размером от 0.Диаметр 10 дюймов и диаметр до 15 дюймов
  • Длина: Наши детали имеют длину от 1 до 60 дюймов
  • Глубина торцевой канавки: Изготавливаем валы с глубиной торцевой канавки не более 1”
  • Вес: Наши стандартные валы имеют максимальный вес до 1000 фунтов.

Процессы обработки

При изготовлении валов мы применяем различные виды обработки. Пример наших производственных возможностей включает в себя:

  • Сверление
  • Сверление
  • Токарная обработка
  • Внутренняя и внешняя резьба
  • Внутреннее и внешнее вращение и нарезка зубьев
  • Ротационный протяжной станок
  • И более

Мы также предоставляем широкий спектр дополнительных услуг для точной настройки продукта в соответствии с вашими требованиями.Некоторые дополнительные варианты обслуживания, которые мы предоставляем, включают:

Качество валов и отделочные операции от FZE Manufacturing

В модели

FZE используются специальные технологии изготовления вала, чтобы максимально повысить эффективность без ущерба для качества продукции или вашей прибыли. Наш опыт в этой области дает нам беспрецедентные возможности настройки, что позволяет нам должным образом производить валы для каждого клиента по мере необходимости.

Для получения дополнительной информации о том, как мы можем помочь вам создать валы в точном соответствии с вашими спецификациями, свяжитесь с нами сегодня.

Конструкция вала — обзор

4.1 Введение

Цель этой главы — представить концепции и принципы конструкции вала. Особое внимание уделяется расположению элементов и элементов машины на валу, соединению валов, определению прогиба валов и критических скоростей, а также указанию размеров вала на прочность и целостность при колебаниях нагрузки. Представлена ​​общая процедура проектирования вала, включая рассмотрение монтажа подшипников и компонентов, а также динамики вала для трансмиссионного вала.

Термин «вал» обычно относится к компоненту круглого поперечного сечения, который вращается и передает мощность от приводного устройства, такого как мотор или двигатель, через машину. Валы могут нести шестерни, шкивы и звездочки для передачи вращательного движения и мощности через сопряженные шестерни, ремни и цепи. В качестве альтернативы один вал может просто соединяться с другим через механическую или магнитную муфту. Вал может быть неподвижным и поддерживать вращающийся элемент, такой как короткие валы, поддерживающие неприводные колеса автомобилей, часто называемые шпинделями.На рис. 4.1 (см. Решетов, 1978) проиллюстрирован ряд распространенных валов, а некоторые примеры показаны на рис. 4.2–4.4.

Рисунок 4.1. Некоторые типичные расположения валов. Слева направо: коленчатый вал, невращающаяся ось тележки, рельсовая вращающаяся ось, шпиндель станка, ступенчатый вал, простая передача.

Рисунок 4.2. Пример вала машины с различными ступенями и элементами на валу для размещения элементов машины.

Рисунок 4.3. Пример зубчатых валов семиступенчатой ​​спортивной коробки передач.

Предоставлено Daimler AG, дата выпуска 8 сентября 2015 г.

Рисунок 4.4. Пример автомобильного коленчатого вала и сборки AMG 4.0 L V8.

Предоставлено Daimler AG, дата выпуска 25 июля 2018 г.

3.

выбор материала, обработка материала

4.

прогиб и жесткость

а.

прогиб

b.

кручение

c.

наклон в опорах

d.

прогиб при сдвиге

5.

напряжение и прочность

а.

статическая прочность

б.

усталость

c.

Надежность

59

606662
60658

40658

70659

70658

Соображения добычи

валов обычно состоят из серии ступенчатых диаметров, размещающихся подшипников, а также предоставлять плечи для нахождения устройств, таких как шестерни, звездочки и шкивы, чтобы упираться в них, а шпонки часто используются для предотвращения вращения относительно вала этих «добавленных» компонентов. Типичная компоновка, иллюстрирующая использование секций и заплечиков постоянного диаметра, показана на рис.4.5 для трансмиссионного вала, поддерживающего шестерню и шкив.

Рисунок 4.5. Типичная компоновка вала, включающая секции постоянного диаметра и выступы для размещения дополнительных компонентов.

Валы должны быть сконструированы таким образом, чтобы отклонения находились в допустимых пределах. Слишком большой прогиб может, например, ухудшить работу редуктора и вызвать шум и вибрацию. Максимально допустимый прогиб вала обычно определяется ограничениями, установленными для критической скорости, минимальными прогибами, необходимыми для работы редуктора, и требованиями к подшипникам.Как правило, отклонения не должны приводить к расхождению зубьев сопрягаемой шестерни более чем на 0,13 мм, а наклон осей шестерни не должен превышать примерно 0,03 градуса. Прогиб шейки вала через подшипник скольжения должен быть мал по сравнению с толщиной масляной пленки. Критическая скорость (см. раздел 4.4) — это скорость вращения, при которой динамические силы, действующие на систему, заставляют ее вибрировать с собственной частотой. Работа вала на этой скорости может вызвать резонанс и значительные вибрации, которые могут серьезно повредить машину и поэтому являются ключевым фактором при проектировании вращающейся машины.Как кручение, так и боковое отклонение способствуют снижению критической скорости. Кроме того, угловой прогиб вала в подшипниках качения не должен превышать 0,04 градуса, за исключением самоустанавливающихся подшипников качения.

Валы могут подвергаться различным сочетаниям осевых, изгибающих и скручивающих нагрузок, которые могут колебаться или меняться со временем (Beswarick, 1994a). Вращающийся вал, передающий мощность, обычно подвергается постоянному крутящему моменту вместе с полностью реверсивной изгибающей нагрузкой, создавая соответственно среднее напряжение кручения и переменное напряжение изгиба.Указание типичной нагрузки на вал дано на рис. 4.6.

Рисунок 4.6. Схема типичной нагрузки и отклонения вала машины.

Как указывалось ранее, конструкция валов должна исключать работу на критических или близких к ним скоростях. Обычно это достигается за счет обеспечения достаточной поперечной жесткости, так что самая низкая критическая скорость значительно превышает рабочий диапазон. Если присутствуют крутильные колебания, например, в коленчатых валах двигателей, распределительных валах и компрессорах, собственная частота крутильных колебаний вала должна значительно отличаться от входной крутильной частоты.Этого можно достичь, обеспечив достаточную жесткость при кручении, чтобы самая низкая собственная частота вала была намного выше, чем самая высокая входная частота при кручении.

Вращающиеся валы обычно должны опираться на подшипники. Для простоты изготовления желательно использовать сразу два комплекта подшипников. Если требуется больше подшипников, необходимо точное выравнивание подшипников. Способность выдерживать осевую нагрузку и осевое расположение вала обычно обеспечивается только одним упорным подшипником, воспринимающим осевое усилие в каждом направлении.Важно, чтобы элементы конструкции, поддерживающие подшипники вала, были достаточно прочными и жесткими.

В следующем списке описана процедура расчета вала для вала, подвергающегося постоянной нагрузке. Блок-схемы, представленные на рис. 4.7 и 4.8 можно использовать для определения прочности и жесткости конструкции вала, а также устойчивости к колебаниям нагрузки соответственно (см. Бесварик, 1994а,б). Пирхонен и др. (2008) дают обзор конструкции вала с конкретной ссылкой на конструкцию электрических машин.

Рисунок 4.7. Блок-схема процедуры расчета прочности и жесткости вала.

Рисунок 4.8. Блок-схема процедуры проектирования вала с переменной нагрузкой.

1.

Определите скорость вращения вала.

2.

Определите мощность или крутящий момент, которые должны передаваться валом.

3.

Определите размеры устройств передачи мощности и других компонентов, которые должны быть установлены на валу.

4.

Укажите осевое расположение вдоль вала для каждого устройства и компонента. Как правило, валы должны быть как можно короче. По возможности располагайте концентраторы напряжения вдали от сильно нагруженных участков вала.

5.

Укажите расположение подшипников для поддержки вала.

6.

Предложите общую компоновку геометрии вала с учетом осевого расположения каждого компонента и способа передачи мощности.Как правило, используйте большие радиусы скругления.

7.

Определите величину крутящего момента по всему валу.

8.

Определите силы, действующие на вал.

9.

Изготовьте диаграммы поперечной силы и изгибающего момента, чтобы можно было определить распределение изгибающих моментов в валу.

10.

Выберите материал для вала и укажите термообработку и т.д.

11.

Определите соответствующее расчетное напряжение с учетом типа нагружения (гладкое, ударное, повторяющееся, реверсивное).

12.

Проанализируйте все критические точки вала и определите минимально допустимый диаметр в каждой точке, чтобы обеспечить безопасность конструкции.

13.

Определите отклонения вала в критических местах и ​​оцените критические частоты.

14.

Укажите окончательные размеры вала. Это лучше всего достигается с помощью подробного производственного чертежа в соответствии с признанным стандартом (см., например, Руководство по британским стандартам в области проектирования и проектирования чертежей), и чертеж должен включать всю информацию, необходимую для обеспечения желаемого качества. Как правило, это включает спецификации материалов, размеры и допуски (двусторонние, биение, точки отсчета и т. д.; см. главу 11 «Допуски и точное проектирование»), отделку поверхности, обработку материалов и процедуры контроля.

При проектировании валов следует учитывать следующие общие принципы:

Валы должны быть как можно короче, а подшипники должны находиться близко к приложенным нагрузкам. Это уменьшит прогиб вала и изгибающие моменты и повысит критические скорости.

По возможности размещайте источники напряжения, такие как острые радиусы, пазы и изменения диаметра, вдали от сильно нагруженных участков вала. Используйте большие радиусы галтелей и гладкую поверхность, а также рассмотрите возможность использования процессов локального упрочнения поверхности, таких как дробеструйная обработка и холодная прокатка.

Если вес имеет решающее значение, используйте полые валы.

Обзор способов соединения вала со ступицей приведен в разделе 4.2, способов соединения вал-вал — в разделе 4.3, а определение критических скоростей — в разделе 4.4. В разделе 4.5 представлены аналитические методы определения диаметра при расчете трансмиссионных валов.

Может потребоваться дополнительное тестирование

Валы являются ключевым компонентом большинства вращающихся устройств.Выбор лучшего материала для вала вашего электродвигателя. Есть несколько соображений: стоимость и недостаток материалов.

Самый распространенный материал вала

Большинство производителей двигателей используют SAE 1045 либо в холоднокатаной (CRS), либо в горячекатаной (HRS) стали. Кованая или нормализованная сталь C1045 представляет собой среднеуглеродистую сталь со средним пределом прочности. Эта сталь показывает хорошую прочность, ударную вязкость и износостойкость.

Оси, болты, кованые шатуны, коленчатые валы, торсионы, легкие шестерни, направляющие стержни и т. д. используют

Зубофрезерная обработка

Другие материалы включают осерненные SAE 1117, SAE 1137, SAE 1144, горячекатаные SAE 1035 и холоднокатаные SAE 1018.Заготовка из любого материала используется на специальных токарных станках Swiss с ЧПУ.

Преимущества CRS

Как правило, холоднокатаная и сульфурированная сталь увеличивает затраты примерно на 15% по сравнению с HRS и лучше обрабатывается. Необходимо провести испытания механической обработки, чтобы оправдать дополнительные затраты. Поскольку все токарные станки работают по-разному, не существует установленного материала или практики обработки.

Преимущества горячекатаной стали

Горячекатаная обычная углеродистая сталь в пересчете на фунт дешевле, чем холоднокатаная сернистая сталь.Но есть компромиссы. Горячекатаный материал должен иметь больший размер, чем холоднокатаный, из-за отсутствия контроля внешнего диаметра (НД) в процессе прокатки.

Производители электродвигателей оценивают, является ли горячекатаный прутковый прокат большего размера и с меньшей стоимостью материала более или менее дорогостоящим, чем холоднокатаный прутковый прокат.

Ступенчатые валы

Горячекатаный материал по самой природе своей обработки имеет твердые и мягкие участки, остаточные напряжения, пустоты и другие недостатки материала, затрудняющие его механическую обработку.Проблема с некоторыми высокопрочными сталями заключается в том, что самая твердая часть — это только внешние слои, поэтому при механической обработке вала вы теряете прочность.

Производители материалов для валов

Вот неполный список производителей заготовок валов.

Сплавы Wingate

Склад металлов

Металлический супермаркет

Связанные темы

Вот несколько тем и страниц на этом веб-сайте, связанных с выбором материала вала.

Валы двигателя

Якоря и катушки возбуждения

Щетки двигателя

Коммутаторы

Пластины

Необходимы испытания машины при выборе материала вала

Необходимо провести машинные испытания, чтобы определить наилучший вариант между CRS, HRS, несульфурированными и сульфурированными материалами. (Из-за трудностей с HRS большинство производителей двигателей будут использовать сульфурированный CRS.)

Как изготавливаются валы для гольфа

 

Производство клюшек для гольфа зависит от типа используемого материала.Стальные валы либо вытягиваются, либо прокатываются и свариваются. Графитовые валы состоят из нескольких слоев материала, намотанных на оправку. Композитные валы (сочетание стали и углеродного волокна) изготавливаются в соответствии с дизайном и игровыми характеристиками производителя.

Производство стальных валов – True Temper:

Рукоятки

True Temper Dynamic Gold были стандартом для стальных рукоятей, начиная с таких игроков, как Джек Никлаус. Бренды True Temper, включая Project X, по-прежнему доминируют в железных валах, сыгранных в PGA Tour: 122 из 144 игроков использовали бренды True Temper в Tampa Bay Classic.Технология True Temper VWT (переменная толщина стенки) — это запатентованный процесс, который позволяет изменять толщину стенки по длине вала. Это дает разработчикам валов возможность изменять характеристики вала. Например, древко может быть спроектировано с более тонкой стенкой в ​​торцевой части для улучшения ощущения, но с более толстой стенкой в ​​концевой части для лучшего контроля и точности.

Производство графитовых валов – валы MATRIX:

Графитовые валы изготавливаются путем намотки листов графитового композитного материала на стальную оправку.Композитные листы разрезаются на различные размеры и формы в зависимости от конструкции вала. Эти вырезанные части называются флажками. Эти листы оборачиваются вокруг вала в разных направлениях (прямо, под углом 45 градусов, под углом 90 градусов к оси и т. д.), опять же, в зависимости от конструкции вала. Процесс обмотки выполняется вручную, но с использованием выравнивающих роликов, управляемых компьютером. Готовый стержень затем заворачивают в термоусадочную пленку из виолончельного материала и нагревают в печи примерно до 250 градусов, чтобы соединить отдельные обертки вместе.Затем вал охлаждают, обертку удаляют и вал шлифуют до точных допусков CPM (частоты). Затем валы окрашиваются и при необходимости наносятся наклейки.

Каждый производитель валов имеет свои особенности конструкции. Одним из лидеров отрасли является Matrix Shafts с несколькими уникальными методами проектирования. Подробнее здесь…

Производство композитных валов – Aerotech:

стержни Aerotech Steefiber имеют уникальную конструкцию, которая сочетает в себе прочность и стабильность стали с ощущением и производительностью углеродного волокна.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.