Валы служат для поддержания вращающихся деталей (зубчатые колеса, шкивы, звездочки, барабаны и другие) и передают крутящий момент. Оси крутящего момента не передают. Вал вращается всегда, а ось может быть вращающейся или невращающейся.
Классификация валов :
1. По назначению:
а) коренные валы (вал электродвигателя, вал турбины и т.д.)
б) передаточные валы (все остальные)
2. По форме оси вращения:
а) прямые валы
б) коленчатые валы
в) гибкие валы
Наибольшее распространение имеют прямые валы. Коленчатые валы применяются в поршневых машинах. Гибкие валы допускают передачу вращения при больших перегибах оси вращения (в зубоврачебных бормашинах). Коленчатые и гибкие валы относятся к специальным деталям и не изучаются в курсе деталей машин.
Образование ступеней на валу связано с закреплением деталей в осевом направлении, а также с возможностью монтажа деталей при посадках с натягом.
Полые валы изготавливаются для уменьшения веса или в тех случаях, когда через вал пропускается другая деталь. Без ослабления прочности вала рекомендуется отношение 0,5; 0,6; 0,7, соответственно экономия в весе 20%; 30%; 39%.
Материалы валов.
Прямые валы изготавливаются из углеродистых и легированных сталей:
сталь 5 – для валов без термообработки;
сталь 45 или 40Х – для валов с термообработкой (улучшение);
сталь 20 или 20Х – для быстроходных валов на подшипниках скольжения, у которых цапфы цементируются для повышения износостойкости. Если нет специальных указаний, то вал изготавливаются из стали 45, которая называется ”валовой сталью”.
Расчет и конструирование валов.
Расчет и конструирование вала рассмотрим на примере промежуточного вала редуктора (рис. 4).
Расчет валов базируется на тех разделах
Fr1’ В курса сопротивления материалов, в
которых рассматриваются применение
Ft1’гипотез прочности и расчет при
Fr2 переменных напряжениях. При этом
Fa2 действительные условия работы вала
Ft2 заменяются условными и приводятся к
w2 A одной из известных расчетных схем. При
переходе от конструкции к расчетной
Рис.4 схеме производится схематизация нагрузок, опор и формы вала. Вследствие такой схематизации расчет валов становится приближенным.