Конструкции валов

Материалы, применяемые для изготовления валов.

Материалы валов должны быть прочными, хорошо обрабатываться и иметь высокий модуль упругости. Основными материалами для валов служат углеродистые и легированные стали благодаря высоким механическим характеристикам, способности к упрочнению и легкости получения цилиндрических заготовок прокаткой. Для большинства валов применяют термически обработанные среднеуглеродистые и легированные стали 45, 40Х. Для высоконапряжённых валов ответственных машин применяют легированные стали 40ХН, 20Х, 12ХНЗА. Валы из этих сталей обычно подвергают улучшению, закалке с высоким отпуском или поверхностной закалке с нагревом ТВЧ и низким отпуском (шлицевые валы).

Быстроходные валы, вращающиеся в подшипниках скольжения, требуют весьма высокой твердости цапф; их изготовляют из цементуемых сталей 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ или азотируемых сталей типа 38Х2МЮА.

Высокую износостойкость имеют хромированные валы. Для валов, размеры которых определяются условиями жесткости, прочные, термически обработанные стали целесообразно применять только тогда, когда это определяется требованиями долговечности цапф, шлицев и других изнашиваемых поверхностей.

Валы больших диаметров изготовляют из труб с приварными или насадными фланцами или сварными из листов также с приварными фланцами. Применение сварных валов мощных гидротурбин приводит к экономии 20-40 % металла. Для изготовления фасонных валов — коленчатых, с большими фланцами и отверстиями — и тяжелых валов наряду со сталью применяют высокопрочные чугуны (с шаровидным графитом) и модифицированные чугуны. Меньшая прочность чугунных валов в значительной степени компенсируется более совершенными формами валов (особенно коленчатых), меньшей чувствительностью в многоопорных валах к смещению опор и меньшей динамической нагрузкой ввиду повышенной демпфирующей способности. В качестве заготовок для стальных валов диаметром до 150 мм обычно используют круглый прокат, для валов большего диаметра и фасонных валов — поковки.

Валы подвергают токарной обработке и последующему шлифованию посадочных поверхностей. Высоконапряженные валы шлифуют по всей поверхности. Шероховатость поверхности под подшипники качения в зависимости от класса точности подшипников и диаметра назначают от Rа = 0,16-0,32 мкм. Торцы валов для облегчения насадки деталей, во избежание обмятий и повреждения рук рабочих выполняют с фасками.

Входные (быстроходные) валы имеют концевые участки, участки для установки подшипников и участки, на которых нарезают зубья шестерен цилиндрических или конических зубчатых передач.

На входном валу цилиндрической передачи зубья шестерен нарезают на среднем участке. Диаметр его определен чаще всего размером dбп, значение которого находятся из условия надежного контакта торцов заплечника и внутреннего кольца подшипника. Конструкция валов на среднем участке зависит от передаточного числа и значения межосевого расстояния передачи. При небольших передаточных числах и относительно большом межосевом расстоянии диаметр df1 окружности впадин шестерни больше диаметра dвп вала (рис.7.а). При больших передаточных числах и малом межосевом расстоянии df1<dвп, тогда конструкцию вала выполняют по одному из вариантов рис.7.б-д, предусматривая участки для выхода фрезы, нарезающей зубья. Диаметр Dф фрезы принимают в зависимости от модуля m:

Длину lвых определяют графически.

Если наружный диаметр da1 шестерни оказывается меньше диаметра dвп, то обтачивается или весь вал в средней части по наружному диаметру шестерни (рис.7.г), или между нарезанной частью и торцом выполняют конические переходные участки (рис.7.д). Последний вариант несколько сложнее в изготовлении, но жесткость вала получается выше в сравнении с вариантом по рис.7.г.

Участок выхода фрезы можно распространять на торец вала, по которому базируют подшипник качения (рис.7.г,д)

Конструкцию входного вала конической передачи чаще всего выполняют по рис.8, располагая шестерню консольно относительно подшипниковых опор. Регулирование подшипников проводят перемещением по валу правого по рис.8 подшипника с помощью круглой шлицевой гайки 1. После регулирования гайку стопорят многолапчатой шайбой 2.

Для выхода инструмента при нарезании резьбы на валу предусматривают проточки.

Дата добавления: 2015-06-04