Валы, оси и шестерни являются основополагающими элементами любого механизма, без них невозможно полноценное взаимодействие деталей, их техническое и функциональное единство. Точность проектировки и качество изготовления этих элементов играет важнейшую роль в исправности и долговечности агрегатов, а значит – в надежности машин, для которых они предназначены.
Конструктивные и технологические особенности валов
Основной функцией валов и осей является обеспечение неподвижности деталей относительно одной или нескольких плоскостей при сохранении возможности их осевого вращения. Разница между осью и валом заключается в том, что первая лишь поддерживает деталь, в то время как второй сообщает ей крутящий момент и/или воспринимает его. Условно на валу можно выделить такие элементы:
- тело – представляет собой стержень, трубу или прокатный профиль определенного сечения, выполняющий основные технологические функции;
- опорные поверхности – зоны, воспринимающие нагрузки или передающие их, что обусловлено соответствующими конструктивными особенностями (наличие шлицов, цапф, фланцев и т.п.);
- внешние узлы и детали – конструктивные элементы, сообщающиеся с валом разъемными или неразъёмными соединениями.
Как правило, валы устанавливаются на корпусных деталях посредством подшипников качения или скольжения. Количество и расположение опорных поверхностей диктуется конструктивными особенностями механизма и его эксплуатационными свойствами.
Классификация валов
Понятие «вал» охватывает очень широкую номенклатуру сборочных единиц, применяемых в промышленных и бытовых механизмах, на транспорте, в электромеханических машинах и многих других отраслях хозяйства. Единой системы классификации валов не существует, но, в зависимости от выбранных критериев, эти детали можно разбить на несколько групп. Так, по форме и типу поверхности валы делят на:
- гладкие – сохраняют равный диаметр на всей длине тела. Симметричны относительно продольной оси;
- ступенчатые – состоят из участков разного диаметра с плавными или резкими переходами, однако, как и гладкие, сохраняют осевую симметричность;
- коленчатые – детали сложной зигзагообразной формы, рассчитанные на работу в кривошипно-шатунных механизмах. Для этого в коленчатых валах предусмотрены специальные шатунные шейки, смещенные относительно оси опорных шеек. Коленчатые валы ассиметричны, однако сбалансированы для предотвращения биения и вибраций.
В зависимости от типа материалов и технологии производства валы делятся на жесткие и гибкие. Задача гибких валов – передача крутящего момента под углом относительно его источника. Той же цели служат и жесткие карданные валы, в которых предусмотрена система шарниров и шлицевая поверхность для компенсации разницы в длине детали при работе под разными углами.
Виды соединений вала с шестерней
Шестерни устанавливаются на валах редукторов, в механизмах привода пневматических, гидравлических или электрических узлов и агрегатов, а также во многих других механических системах. Выделяют несколько основных способов их крепления:
- посадка с натягом – шестерня устанавливается на опорную поверхность с термическим зазором (например, посредством одновременного нагревания отверстия и охлаждения шестерни), который исчезает после нормализации температуры;
- шпоночное соединение – на опорной поверхности вала и посадочной поверхности шестерни прорезаются пазы, в которые устанавливается шпонка;
- шлицевое соединение – на валу имеются несколько выступов (шлицов), как правило, равноудаленных друг от друга, а на шестерне в соответствующих местах расположены пазы такой же формы и размера;
- резьбовое соединение – выполняется посредством фланца или пяты с отверстиями для болтов или шпилек, которым соответствуют отверстия в шестерне;
- неразъемные соединения – включают сварку, пайку и другие виды стыковки (на практике используются редко ввиду малой точности и риска термического ослабления металла).
Выбор конкретного типа соединения зависит от назначения и особенностей эксплуатации механизма, а также величины воспринимаемых нагрузок.
Применение в машинах и механизмах
Без валов не обходится ни один механизм, передающий или преобразующий крутящий момент. Ярким примером являются двигатели внутреннего сгорания, электродвигатели, редукторы, коробки переменных передач. На транспорте повсеместно используются карданные валы, отвечающие за передачу крутящего момента от КПП или раздаточной коробки к ведущим мостам, системам-потребителям или внешнему оборудованию.
В электромеханических узлах и агрегатах валы служат основой для обмоток и сердечников, вращающихся под действием магнитных полей.
Требования, предъявляемые к валам
Конкретные требования всегда продиктованы воспринимаемыми нагрузками (фактическими и критическими), а также средой эксплуатации. Вне зависимости от типа и конструктивных особенностей механизма, вал должен обеспечить:
- полную и бесперебойную передачу крутящего момента на протяжении всего периода эксплуатации с его преобразованием или без такового;
- сохранение механической прочности, отсутствие физических, термических, усталостных и прочих разрушений при соблюдении установленных норм;
- беспрепятственное функционирование всех деталей, работа которых связана с работой вала.
К валам, работающим в специфических условиях, предъявляются дополнительные требования. Это может быть сохранение гибкости и упругости, стойкость к агрессивным химическим средам, сохранение электропроводности или, напротив, диэлектрических свойств. Такие требования оговариваются отдельно в процессе проектирования детали.
Процесс изготовления валов, шестерней, звездочек
Изготовление валов и осей, шестерен, прочих элементов зубчатых, цепных или ременных передач проводится на высокоточных металлорежущих станках с соблюдением установленных размеров, допусков и квалитетов. При этом обязательно контролируется балансировка деталей, их технические, технологические и эксплуатационные свойства.
Мы предлагаем производство высококачественных изделий с многоуровневым контролем качества на самом совершенном оборудовании. Наши специалисты всегда готовы помочь с проектировкой и расчетом узлов и механизмов, а изготовленные ими детали отличаются высокой прочностью, износостойкостью и долговечностью. При этом ценовая политика компании приятно удивит не только оптовых заказчиков, но и обычных клиентов. Всегда рады помочь Вам!
Изготовим валы длинной до 3000 мм и диаметром до 400 мм с термообработкой и необходимой точностью, в том числе и для импортного оборудования. Шестерни и звездочки до 10 модуля из любого материала (40Х, латунь, бронза и др)
.jpg)
