Дефекты валов и осей

Детали типа валов и осей применяются во всех механизмах оборудования и работают при различных видах трения и нагрузках. Они изготавливаются обычно из конструкционных среднеуглеродистых и легированных сталей, а также высокопрочного чугуна. В зависимости от назначения детали данного класса могут иметь шейки, отверстия, наружную и внутреннюю резьбу, шпоночные канавки, шлицы, зубья, кулачки, фланцы и другие конструктивные элементы. Их рабочие поверхности обычно подвергают закалке токами высокой частоты или цементации с последующей закалкой и низкотемпературным отпуском. В зависимости от отношения длины к диаметру различают жесткие (отношение не более 12) и нежесткие (отношение больше 12) валы.

При эксплуатации на валы действуют переменные нагрузки и температура, силы трения при наличии абразива и разнообразных внешних факторов. Под их действием вал в целом и отдельные его поверхности подвержены деформации (изгибу, скручиванию, смятию), различным видам изнашивания (усталостному, окислительному, молекулярно-механическому, коррозионномеханическому, абразивному и др.) и разрушениям.

Деформация вала приводит к несоосности шеек, неперпендикулярности торцовых поверхностей оси вала и т.п. Основными причинами деформации являются релаксация внутренних остаточных напряжений, возникающих при изготовлении вала, а также превышение допускаемых значений рабочих усилий.

Таблица 5.2

Основные дефекты валов и методы их устранения

Характерные дефекты валов (табл. 5.2) — износ и задиры посадочных шеек, повреждение (смятие) или износ резьбовых поверхностей, шпоночных пазов, шлицов и зубьев, неплоскостность и биение привалочных поверхностей фланцев, разрушения (трещины, изломы), остаточные деформации в виде изгиба и скрученности, разупрочнение и др.

При нормальных условиях эксплуатации основной дефект валов — износ, в результате которого изменяется зазор в сопряжении вал — подшипник скольжения или характер соединения шеек вала с кольцами подшипников качения, зубчатыми колесами и другими установленными на нем деталями. Допускаемый зазор между валом и подшипником скольжения в зависимости от характера работы сопряжения в 2—5 раз превышает значение среднего зазора в нем при заданной в чертеже посадке. Учитывая, что вал и подшипник изнашиваются неравномерно, допускаемый износ вала определяется с учетом допускаемого зазора в данном сопряжении. Это же относится и к назначению допускаемого износа подшипника, что должно оговариваться в технических условиях.

Износ шеек под подшипники качения, неподвижно установленные на валу втулки, муфты, шестерни и т.д. без восстановления вала допускается до нижнего отклонения посадки, заданной чертежом на конкретное соединение.

Задиры возникают при нарушении условий трения и проявляются в виде оплавления поверхности детали, например, расплавленный антифрикционный материал вкладыша наплавляется на шейку вала.

Разрушения элементов вала возникают в результате действия нагрузок, превышающих допускаемые прочностью, а также под действием знакопеременных нагрузок, превышающих предел выносливости. Разрушения могут проявляться в качестве излома и усталостных трещин, развитие которых приводит к поломке вала. Примером разрушения является повреждение резьбы, которое возникает вследствие превышения рабочего усилия в резьбовом соединении допускаемого значения или приложения недопустимого крутящего момента при сборке или разборке.

Скрученность вала более 0,25° на 1 м длины считается недопустимой, и его выбраковывают. Валы и оси с дефектами в виде изломов, выкрашивания также выбраковываются. Трещины на шейках валов являются одной из основных причин их выбраковки. Допускаемые трещины и другие дефекты указываются в технических условиях на эксплуатацию.

Дата добавления: 2014-01-04