Чертёж вала
Вал – геометрическое тело цилиндрической формы, которое в виду своих конструктивных особенностей, может передавать движение другим частям механизма.
Главное отличие вала от оси является то, что вал осуществляет передачу вращающего момента от одной детали к другой, а ось является опорной деталью, не передающей вращения.
Валы и оси самые распространённые детали, используемые в машиностроении, наряду с другими сопрягаемыми деталями они проходят определённый цикл обработки, требующий соблюдения специальных технических условий. При расчёте деталей вращения валов и осей их рассматривают как балки, свободно лежащие на двух опорах и подвергающихся силовой нагрузке, вызывающей изгиб.
Материалы для изготовления валов и осей должны выбираться с достаточно высокой степенью прочности и упругости, как правило, это углеродистые и легированные стали.
Для основной массы валов применяют среднеуглеродистые, а так же легированные стали, например: сталь 45, сталь 40Х.
Для валов испытывающих значительные нагрузки применяемых в ответственных машинах используют легированные стали такие как: сталь 40ХН, сталь 20Х, сталь 12ХНЗА.
Оси, как правило, изготавливаются из углеродистых сталей обычного качества. Как для валов, так и для осей используется круглый прокат или если этого требуется, специальные поковки.
На валах устанавливаются шкивы, зубчатые колеса, звездочки и другие детали вращения. Как и у осей у валов существуют разновидности, это могут быть трансмиссионные валы, коренные валы, шпиндели. По геометрическим параметрам валы подразделяются на следующие формы: прямые валы, гибкие и коленчатые валы.
Гладкие цилиндрические валы и оси могут быть ступенчатыми или гладкими, однако при их конструировании следует минимизировать число ступеней или по возможности обходиться без них.
Детали, собираемые на валу или оси должны свободно устанавливаться к своей посадочной поверхности и располагаться как можно ближе к опорам для повышения жёсткости кинематической конструкции. Поверхность валов и осей подвергают термической обработке с целью упрочнения и повышения несущей способности.
При вращении валы подвергаются циклически изменяемым напряжениям при работе механизма. На работоспособность деталей вращения влияет сопротивление усталости и прочностные характеристики. Из практики установлено, что в основном разрушение валов и осей происходит из-за усталости используемого материала, подвергающегося воздействию крутящих и изгибающих моментов возникающих при работе скоростных машин.
Примеры использования валов:
Карданный вал, это специальное изделие используется как в автомобилях, так и в отдельных механизмах. Карданный вал позволяет передавать крутящий момент между валами механизмов расположенными по несоосной схеме.
Распределительный вал, используется для управления потоками газов, синхронизируя цикл впуска и выпуска в двигателе внутреннего сгорания. Распределительный вал состоит из опорных частей и кулачков, между которыми имеются шейки меньшего диаметра с галтелями для снижения напряжений.
Коленчатый вал, как правило, основная деталь двигателя внутреннего сгорания, а так же некоторых иных конструкций, где используется кривошипный механизм. Коленчатый вал весьма сложная деталь, в виду своих конструктивных особенностей, требующая определённой последовательности при выборе технологического процесса.