Валы

Валы

ВАЛЫ, стержни для передачи механической работы, являющиеся деталью двигателей, насосов, компрессоров и прочих или служащие для распределения энергии в мастерских (приводные валы). При работе валы подвергаются кручению и этим отличаются от осей, которые имеют назначение поддерживать вращающиеся детали и испытывают действие изгибающих моментов.

Приводные (трансмиссионные) валы разделяются по условиям своей работы на тяжелые, или сильно нагруженные, и легкие. Первые употребляются для главных передач и, под влиянием веса сидящих на них тяжелых шкивов, муфт и пр., а также натяжения ремней, подвергаются не только скручиванию, но и изгибу. При значительных диаметрах (d > 200 мм) их вытачивают из кованых болванок литого железа или стали, причем для уменьшения веса им придают фасонную форму. Легкие приводные валы изготовляются из круглого литого железа или стали; после предварительной правки их обтачивают на токарном станке и затем шлифуют.

В массовом производстве приводных валов первоначальная обработка их производится на специальном станке с вращающейся фрезерной пустотелой головкой с несколькими резцами, после чего они поступают на станок с двумя рядами стальных закаленных валков, которые придают их поверхности вполне гладкий и ровный вид; в заключение валы правят на специальном прессе. Употребляются также валы холодной прокатки, но лишь для второстепенных передач, т. к. они имеют некоторые отклонения в размерах диаметров и, при выбирании в них шпоночных канавок, обнаруживают склонность коробиться вследствие поверхностных натяжений. Легкие приводные валы делают гладкими, без ослабляющих их шеек, однако, в случае соединения двух валов различных диаметров, рационально конец вала большего диаметра обточить до диаметра меньшего, чтобы возможно было поставить нормальную муфту. Для уменьшения разнообразия в размерах подшипников, муфт и пр. в настоящее время переходят на валы нормированных диаметров; по германским нормам (DIN) в пределах диаметров 25—500 мм, установлены следующие: 25-30-35-40-45-50-55-60-70-80-90-100-110-125-140-160 и далее с интервалом по 20 мм. Длина приводных валов не должна превосходить 7 м; во избежание искривления при транспортировании и монтаже специальными заводами приняты длины валов: при диаметре до 45 мм l = 5 м, при диаметре до 55 мм l = 6 м, при диаметре сверх 60 мм l = 6,95 м. Во избежание осевого перемещения на валах закрепляются установительные кольца, предпочтительно по обе стороны одного из средних подшипников, чтобы вал мог легко изменяться по длине при значительных температурных колебаниях. При больших осевых усилиях от конических колес, фрикционных муфт и пр. на валы насаживают ординарные или двойные пояски в горячем состоянии. Число оборотов вала n желательно брать возможно высоким, но оно д. б. согласовано с характером машин, работающих от данного вала; для тяжелых металлообрабатывающих станков n = 120—150, для легких n = 150—250; в мастерских для обработки дерева n = 200—300, а для прядильных и ткацких станков n = 300—400. Вес гладких валов при диаметре в d см составляет 0,613d2 кг/п. м; нормальные цены (за п. м или 1 кг) устанавливаются для валов длиной от 2 до 7 м; при меньшей или большей длине цена увеличивается на 5—10%.

Расчет приводных валов тяжелого типа производится на изгиб и кручение по заданному расположению нагрузок и опор, а легких валов - на одно кручение по моменту:

valy 1

где kd - допускаемое напряжение на скручивание; для валов из литого железа и при kd = 208 кг/см2 пользуются формулой:

valy 2

При работе валов с ударами напряжение kd следует понижать до 120—150 кг/см2, а для толстых и равномерно нагруженных валов его нужно повышать до 300—400 кг/см2; при kd = 130 кг/см2 формула получает вид:

valy 3

Быстроходные и слабонагруженные валы, для которых N/n < 1, рассчитываются по формуле

valy 4

причем в основу расчета кладется деформация вала, не превосходящая 1/4° на п. м. Диаметр стального вала берется равным 4/5 вычисленного значения для d по указанным выше формулам. Расстояние (l см) между подшипниками можно определить по формулам: для вала только на двух опорах valy 5 а при многих опорах valy 6 если l и d выражены в см.

Шарнирные валы имеют применение в специальных случаях, когда движение от одной части вала передается другой, изменяющей свое положение в пространстве, например в автомобилях, во фрезерных станках для передачи вращения винтам стола, который перемещается и в вертикальном и в горизонтальном направлении; такие валы снабжаются на концах универсальными шарнирами.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 3 - 1928 г.

Избранное