Критерии работоспособности валов.

Материалы для изготовления валов.

Валы и оси.

Оси предназначены для поддержания вращающихся деталей, нагружены поперечными силами и изгибающими моментами и не передают полезных крутящих моментов.

Оси бывают как вращающиеся (оси ж/д вагонов), так и неподвижные.

Валы – это детали, предназначенные для передачи крутящих моментов вдоль своей оси для поддержания вращающихся деталей машин.

Вал всегда вращается и отличается от оси тем, что помимо изгибающей нагрузки он передает крутящий момент, а так же может испытывать и действие осевой нагрузки.

Валы и оси по конструкции подразделяются на:

1. Гладкие или постоянного диаметра;

2. Ступенчатые или переменного диаметра;

3. Валы могут быть круглыми и фасонными;

4. Валы могут быть сплошные или полые, последние применяются в конструкциях, когда предъявляются жесткие требования к весу или по конструктивным соображениям;

5. Для поддержания вращающихся деталей валы могут быть шпоночные или шлицевые;

6. Валы могут быть профильные.

Валы и оси имеют участки, которые ограничивают свободу их перемещения. Эти участки называются цапфами. Как правило, на цапфы вала устанавливаются подшипники.

В зависимости от направления, действующей на цапфу опорной реакции, различают 2 вида цапф:

- цапфа, у которой опорная реакция перпендикулярна оси вращения;

- цапфа, у которой опорные реакции совпадают с осью их вращения. Такие цапфы называются пятами.

При разработке конструкций валов необходимо соблюдать требования:

1. валы должны обеспечивать хорошую разборку или сборку;

2. так как валы нагружены неравномерно, то их необходимо выполнять по конструкции ступенчатыми, т.е. большие значение диаметров применять к зоне больших усилий и наоборот. Это поможет, не снижая прочности уменьшить металлоемкость вала и всей конструкции в целом.

Для изготовления валов применяются либо конструкционные стали (Сталь 40,45). Для более ответственных конструкций валы делаются из легированных сталей
(Сталь 40Х, 40ХН, 45ХГСА).

Допускается для малонагруженных валов в качестве материала использовать чугуны. Иногда по конструктивным соображениям или по условиям эксплуатации делаются неметаллические.

Как правило, в процессе работы валы испытывают динамические нагрузки. Основной причиной их разрушения примерно в 40-50% случаев является недостаточная усталостная прочность.

При работе с большими перегрузками может проявляться малоцикловая усталость. Для тихоходных валов ограничивающим критерием может быть так же статическая прочность.

Для валов, изготовленных из хрупких и малопластичных материалов, критерием разрушения может быть недостаточная сопротивляемость хрупкому разрушению. Отрицательным критерием в этом случае может быть так же работа при низких температурах.

У валов, работающих с подшипниками скольжения, критерием нагружения может быть износ цапф.

Валы с диаметром до 150 мм, изготавливаются из стандартного проката большего диаметра из специальных головок.