Проекция силы на ось Уравнения равновесия плоской системы сходящихся сил Способ сравнения деформаций Элементы кинематики Кинематические пары и цепи Понятие о трении Основные понятия сопративления материалов Расчеты на срез и смятие

Теоретическая механика, сопромат Курс лекций и примеры решения задач

Конструктивные формы осей и валов

Детали, на которые насажены вращающиеся части (шкивы, зубчатые колеса и т. п.), называются осями или валами. Оси и валы различаются между собой по условиям работы. Оси, несущие на себе вращающиеся части, не передают моментов и подвергаются только изгибу; валы, являясь, как и оси, поддерживающими деталями, помимо того, передают момент и работают не только на изгиб, но и на кручение.

Поддерживая детали передач, оси и валы, в свою очередь, сами опираются на неподвижные опорные части — подшипники и подпятники. Участки осей и валов, лежащие в опорах, носят название цапф. Концевые цапфы именуются шипами, а промежуточные— шейками (рис. 218).

Торцовые части (ступы) вала или оси, упирающиеся в неподвижную опору и препятствующие осевому смещению, называются пятами. Пяты могут иметь плоскую, шаровую или коническую форму.

По конструкции оси можно разделить на две основные группы: Основные типы подшипников качения Радиальные однорядные шарикоподшипники получили наибольшее распространение в машиностроении. При одинаковых размерах с другими подшипниками имеют наименьшие потери на трение и допускают наибольшую частоту вращения. Такие подшипники могут воспринимать не только радиальные, но и осевые нагрузки, действующие в обоих направлениях вдоль оси вала и не превышающие 70 % использованной допустимой радиальной нагрузки. Для восприятия чисто осевой нагрузки применяют шарикоподшипники с увеличенными радиальными зазорами между шариками и дорожкой качения.

оси, вращающиеся в опорах вместе с насаженными на них деталями (рис. 219, а);

неподвижные оси, являющиеся опорой вращающихся на них деталей (рис. 219, б).

По конструкции валы делятся на сплошные и полые с прямой осью (см. рис. 218) и коленчатые (рис. 220, а и б) с изменяемой формой геометрической оси (гибкие — рис. 220, в).

Оси и валы конструируют обычно в виде стержней, состоящих из ряда цилиндрических участков различных диаметров.

Соединение оси или вала с деталями передач, насаживаемыми на них, производится при помощи шпонок, шлицев и т. п. С этой целью на валу делают шпоночные канавки или шлицы. Насаживаемые на вал детали удерживаются от сдвига в осевом направлении с помощью специальных установочных колец, клиновых шпонок (редко), распорных втулок, а также благодаря наличию на валах буртиков или уступов. Для удобства сборки валы приходится делать ступенчатыми, чтобы не протаскивать с усилием деталь через предшествующий месту посадки участок вала.

Сопряжение участков вала различных диаметров желательно осуществлять плавным переходом (галтелью), очерченным дугой с возможно большим радиусом (рис. 221, а). Таким образом удается значительно снизить концентрацию напряжений в месте перехода, особенно опасную в связи с тем, что вал и вращающаяся ось испытывают переменные напряжения. Еще больше

концентрацию напряжений можно снизить, применяя галтели, очерченные по дуге эллипса или дугами двух различных радиусов. Переход от одного диаметра вала (оси) к другому, выполненный, как показано на рис. 221, б, нерационален, так как выточка является острым концентратором напряжений. Влияние выточки можно несколько смягчить, если сделать ее закругленной (рис. 221, в).

Для повышения прочности — объемной для вала в целом и поверхностной для цапф, работающих на истирание, — валы подвергают объемной (сплошной или местной) или поверхностной термической обработке.

Длинные валы выполняют составными. Для облегчения вала или оси их иногда делают полыми. Оси и валы изготовляют из углеродистой стали марок Ст5 (без термообработки),35, 40, 45 (с термообработкой) и легированной стали марок 40Х, ЗОХГТ и др.

Один или два бурта (выступа) на шипе предназначены для восприятия небольших осевых нагрузок, действующих соответственно на одном или двух противоположных направлениях.

На рис. 222 показана шейка вала. Уменьшение диаметра шейки по отношению к диаметрам соседних участков вала недопустимо, так как в ее поперечных сечениях возникают крутящие и изгибающие моменты, не меньшие, чем в прилегающих участках вала,

  -

Оси и валы рассчитывают на прочность и жесткость как брусья круглого поперечного сечения, работающие на изгиб или изгиб и кручение.

Системы дифференциальных уравнений (3.2) и (3.3) могут использоваться для решения всех задач динамики материальной точки.

Система (3.2) может использоваться для решения задач, в которых точка совершает как прямолинейное, так и криволинейное движение. При криволинейном движении точки, когда ее положение в пространстве определяется тремя координатами нам понадобятся все три уравнения данной системы. Если точка движется в плоскости, то для описания такого движения достаточно двух уравнений. Очевидно, что при прямолинейном движении будет достаточно одного уравнения, если соответствующую координатную ось направить в сторону движения точки. Систему  (3.3) обычно используют в в тех случаях, когда проекции сил на оси естественного трехгранника остаются постоянными при движении точки.


Понятие о деформации и упругом теле