Меню Закрыть

Назначение валов: Назначение, конструкции и материалы осей и валов.

Содержание

Назначение, конструкции и материалы осей и валов.

Назначение осей и валов.

Оси служат для поддержания вращающихся вместе с ними или на них различных деталей машин и механизмов. Вращение оси вместе с установленными на ней деталями осуществляется относительно ее опор, называемых подшипниками. Примером невращающейся оси может служить ось блока грузоподъемной машины (рис. 1, а), а вращающейся оси — вагонная ось (рис. 1, б). Оси воспринимают нагрузку от расположенных на них деталей и работают на изгиб.

Рис. 1

Конструкции осей и валов.

Валы в отличие от осей предназначены для передачи крутящих моментов и в большинстве случаев для поддержания вращающихся вместе с ними относительно подшипников различных деталей машин. Валы, несущие на себе детали, через которые передается крутящий момент, воспринимают от этих деталей нагрузки и, следовательно, работают одновременно на изгиб и кручение. При действии на установленные на валах детали (конические зубчатые колеса, червячные колеса и т. д.) осевых нагрузок.валы дополнительно работают на растяжение или сжатие. Некоторые валы не поддерживают вращающиеся детали (карданные валы автомобилей, соединительные валки прокатных станов и т. п.), поэтому эти валы работают только на кручение. По назначению различают валы передач, на которых устанавливают зубчатые колеса, звездочки, муфты и прочие детали передач, и коренные валы, на которых устанавливают не только детали передач, но и другие детали, например маховики, кривошипы и т. д.

Оси представляют собой прямые стержни (рис 1, а, б), а валы различают прямые (рис. 1, в, г), коленчатые (рис. 1, д) и гибкие (рис. 1, е). Широко распространены прямые валы. Коленчатые валы в кривошипно-шатунных передачах служат для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное или наоборот и применяются в поршневых машинах (двигатели, насосы). Гибкие валы, представляющие собой многозаходные витые из проволок пружины кручения, применяют для передачи момента между узлами машин, меняющими свое относительное положение в работе (механизированный инструмент, приборы дистанционного управления и контроля, зубоврачебные бормашины и т. п.). Коленчатые и гибкие валы относятся к специальным деталям, их изучают в соответствующих специальных курсах. Оси и валы в большинстве случаев бывают круглого сплошного, а иногда кольцевого поперечного сечения. Отдельные участки валов имеют круглое сплошное или кольцевое сечение со шпоночной канавкой (рис. 1, в, г) или со шлицами, а иногда профильное сечение. Стоимость осей и валов кольцевого сечения обычно больше, чем сплошного сечения; их применяют в случаях, когда требуется уменьшить массу конструкции, например в самолетах (см. также оси сателлитов планетарного редуктора на рис. 4), или разместить внутри другую деталь. Полые сварные оси и валы, изготовляемые из ленты, расположенной по винтовой линии, позволяют снижать массу до 60%.

Оси небольшой длины изготовляют одинакового диаметра по всей длине (рис. 1, а), а длинные и сильно нагруженные – фасонными (рис. 1, б). Прямые валы в зависимости от назначения делают либо постоянного диаметра по всей длине (трансмиссионные валы, рис. 1, в), либо ступенчатыми (рис. 1, г), т.е. различного диаметра на отдельных участках. Наиболее распространены ступенчатые валы, так как их форма удобна для установки на них деталей, каждая из которых должна к своему месту проходить свободно (валы редукторов см. в статье «Зубчатые редукторы» рис. 2; 3; и «Червячная передача» рис. 2; 3). Иногда валы изготовляют заодно с шестернями (см. рис. 2) или червяками (см. рис. 2; 3).

Рис. 2

Участки осей и валов, которыми они опираются на подшипники, называют при восприятии радиальных нагрузок цапфами, при восприятии осевых нагрузок — пятами. Концевые цапфы, работающие в подшипниках скольжения, называют

шипами (рис. 2, а), а цапфы, расположенные на некотором расстоянии от концов осей и валов, — шейками (рис. 2, б). Цапфы осей и валов, работающие в подшипниках скольжения, бывают цилиндрическими (рис. 2, а), коническими (рис. 2, в) и сферическими (рис. 2, г). Самые распространенные — цилиндрические щшфы, так как они наиболее просты, удобны и дешевы в изготовлении, установке и работе. Конические и сферические цапфы применяют сравнительно редко, например для регулирования зазора в подшипниках точных машин путем перемещения вала или вкладыша подшипника, а иногда для осевого фиксирования оси или вала. Сферические цапфы применяют тогда, когда вал помимо вращательного движения должен совершать угловое перемещение в осевой плоскости. Цилиндрические цапфы, работающие в подшипниках скольжения, обычно делают несколько меньшего диаметра по сравнению с соседним участком оси или вала, чтобы благодаря заплечикам и буртикам (рис. 2, б) оси и валы можно было фиксировать от осевых смещений. Цапфы осей и валов для подшипников качения почти всегда выполняют цилиндрическими (рис. 3, а, б). Сравнительно редко применяют конические цапфы с небольшим углом конусности для регулирования зазоров в подшипниках качения упругим деформированием колец. На некоторых осях и валах для фиксирования подшипников качения рядом с цапфами предусматривают резьбу для гаек (рис. 3, б;) или кольцевые выточки для фиксирующих пружинных колец.

Рис. 3

Пяты, работающие в подшипниках скольжения, называемых подпятниками, делают обычно кольцевыми (рис. 4, а), а в некоторых случаях — гребенчатыми (рис. 4, б). Гребенчатые пяты применяют при действии на валы больших осевых нагрузок; в современном машиностроении они встречаются редко.

Рис. 4

Посадочные поверхности осей и валов, на которых устанавливают вращающиеся детали машин и механизмов, выполняют цилиндрическими и гораздо реже коническими. Последние применяют, например, для облегчения постановки на вал и снятия с него тяжелых деталей при повышенной точности центрирования деталей.

Поверхность плавного перехода от одной ступени оси или вала к другой называется галтелью (см. рис. 2, а, б). Переход от ступеней меньшего диаметра к ступени большего диаметра выполняют со скругленной канавкой для выхода шлифовального круга (см. рис 3). Для снижения концентрации напряжений радиусы закруглений галтелей и канавок принимают возможно большими, а глубину канавок — меньшей (ГОСТ 10948-64 и 8820-69).

Разность между диаметрами соседних ступеней осей и валов для снижения концентрации напряжений должна быть минимальной. Торцы осей и валов для облегчения установки на них вращающихся деталей машин и предубеждения травмирования рук делают с фасками, т. е. слегка обтачивают на конус (см. рис. 1…3). Радиусы закруглений галтелей и размеры фасок нормализованы ГОСТ 10948-64.

Длина осей обычно не превышает 2…3 м, валы могут быть длиннее. По условиям изготовления, транспортировки и монтажа длина цельных валов не должна превышать 6…7 м. Более длинные валы делают составными и отдельные части их соединяют муфтами или с помощью фланцев. Диаметры посадочных участков осей и валов, на которых устанавливаются вращающиеся детали машин и механизмов, должны быть согласованы с ГОСТ 6636-69 (СТ СЭВ 514-77).

Материалы осей и валов.

Оси и валы изготовляют из углеродистых и легированных конструкционных сталей, так как они обладают высокой прочностью, способностью к поверхностному и объемному упрочнению, легкостью получения прокаткой цилиндрических заготовок и хорошей обрабатываемостью на станках. Для осей и валов без термообработки используют углеродистые стали Ст3, Ст4, Ст5, 25, 30, 35, 40 и 45. Оси и валы, к которым предъявляют повышенные требования к несущей способности и долговечности шлицев и цапф, выполняют из среднеуглеродистых или легированных сталей с улучшением 35, 40, 40Х, 40НХ и др. Для повышения износостойкости цапф валов, вращающихся в подшипниках скольжения, валы делают из сталей 20, 20Х, 12ХНЗА и других с последующей цементацией и закалкой цапф. Ответственные тяжелонагруженные валы изготовляют из легированных сталей 40ХН, 40ХНМА, 30ХГТ и др. Тяжелонагруженные валы сложной формы, например, коленчатые валы двигателей, делают также из модифицированного или высокопрочного чугуна.


Классификация валов и осей, сферы их применения

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМИНОВ

1.1. В настоящей Политике конфиденциальности используются следующие термины:
1.1.1. «Администрация сайта» – уполномоченные сотрудники на управления сайтом, действующие от имени ООО «СИЭНСИПАЛС», которые организуют и (или) осуществляет обработку персональных данных, а также определяет цели обработки персональных данных, состав персональных данных, подлежащих обработке, действия (операции), совершаемые с персональными данными.

1.1.2. «Персональные данные» — любая информация, относящаяся прямо или косвенно к определяемому физическому лицу (субъекту персональных данных).
1.1.3. «Обработка персональных данных» — любое действие (операция) или совокупность действий (операций), совершаемых с использованием средств автоматизации или без использования таких средств с персональными данными, включая сбор, запись, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передачу (распространение, предоставление, доступ), обезличивание, блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.
1.1.4. «Конфиденциальность персональных данных» — обязательное для соблюдения Организацией или иным получившим доступ к персональным данным лицом требование не допускать их распространения без согласия субъекта персональных данных или наличия иного законного основания.
1.1.5. «Пользователь сайта (далее Пользователь)» – лицо, имеющее доступ к Сайту, посредством сети Интернет и использующее Сайт Организации.
1.1.6. «IP-адрес» — уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной по протоколу IP.
1.1.7. «Cookies» — небольшой фрагмент данных, отправленный веб-сервером и хранимый на компьютере пользователя, который веб-клиент или веб-браузер каждый раз пересылает веб-серверу в HTTP-запросе при попытке открыть страницу соответствующего сайта.


2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Порядок ввода в действие и изменения Политики конфиденциальности:
2.1.1. Настоящая Политика конфиденциальности (далее – Политика конфиденциальности) вступает в силу с момента его утверждения приказом Руководителей Организации и действует бессрочно, до замены его новой Политикой конфиденциальности .
2.1.2. Изменения в Политику конфиденциальности вносятся на основании Приказов Руководителей Организации.
2.1.3. Политика конфиденциальности персональных данных действует в отношении информации, которую ООО «СИЭНСИПАЛС» (далее – Организация) являясь владельцем сайтов, находящихся по адресу: cncpals.ru, а также его поддоменах (далее – Сайт и/или Сайты), может получить от Пользователя Сайта при заполнении Пользователем любой формы на Сайте Организации. Администрация сайта не контролирует и не несет ответственность за сайты третьих лиц, на которые Пользователь может перейти по ссылкам, доступным на Сайтах.
2.1.4. Администрация сайта не проверяет достоверность персональных данных, предоставляемых Пользователем.
2.2. Порядок получения согласия на обработку персональных данных и их обработки:
2.2.1. Заполнение любой формы Пользователем на Сайте означает дачу Организации согласия на обработку его персональных данных и с настоящей Политикой конфиденциальности и условиями обработки персональных данных Пользователя, так как заполнение формы на Сайте Пользователем означает конклюдентное действие Пользователя, выражающее его волю и согласие на обработку его персональных данных.
2.2.2. В случае несогласия с условиями Политики конфиденциальности и отзывом согласия на обработку персональных данных Пользователь должен направить на адрес эл. почты и/или на почтовый адрес Организации заявление об отзыве согласия на обработку персональных данных.
2.2.3. Согласие Пользователя на использование его персональных данных может храниться в Организации в бумажном и/или электронном виде.
2.2.4. Согласие Пользователя на обработку персональных данных действует в течение 5 лет с даты поступления персональных данных в Организацию. По истечении указанного срока действие согласия считается продленным на каждые следующие пять лет при отсутствии сведений о его отзыве.
2.2.5. Обработка персональных данных Пользователя без их согласия осуществляется в следующих случаях:
Персональные данные являются общедоступными.
По требованию полномочных государственных органов в случаях, предусмотренных федеральным законом.
Обработка персональных данных осуществляется для статистических целей при условии обязательного обезличивания персональных данных.
В иных случаях, предусмотренных законом.
2.2.6. Кроме персональных данных при посещении Сайта собираются данные, не являющиеся персональными, так как их сбор происходит автоматически веб-сервером, на котором расположен сайт, средствами CMS (системы управления сайтом), скриптами сторонних организаций, установленными на сайте. К данным, собираемым автоматически, относятся: IP адрес и страна его регистрации, имя домена, с которого Пользователь осуществил перехода на сайты организации, переходы посетителей с одной страницы сайта на другую, информация, которую браузер Посетителя предоставляет добровольно при посещении сайта, cookies (куки), фиксируются посещения, иные данные, собираемые счетчиками аналитики сторонних организаций, установленными на сайте. Эти данные носят неперсонифицированный характер и направлены на улучшение обслуживания Пользователя, улучшения удобства использования сайта, анализа посещаемости. Эти данные собираются автоматически, отправку этих данных Пользователь может запретить, отключив cookies (куки) в браузере, в котором открывается сайт.
2.2.7. Порядок обработки персональных данных:
К обработке персональных данных Пользователей могут иметь доступ только сотрудники Организации, допущенные к работе с персональными данными Пользователей и подписавшие соглашение о неразглашении персональных данных Пользователей.
Перечень сотрудников Организации, имеющих доступ к персональным данным Пользователей, определяется приказом Руководителей Организации.
Обработка персональных данных Пользователей может осуществляться исключительно в целях установленных настоящей политикой и при условии соблюдения законов и иных нормативных правовых актов Российской Федерации.


3. ПРЕДМЕТ ПОЛИТИКИ КОНФИДЕНЦИАЛЬНОСТИ

3.1. Настоящая Политика конфиденциальности устанавливает обязательства Администрации сайта по неразглашению и обеспечению режима защиты конфиденциальности персональных данных, которые Пользователь предоставляет при заполнении любой формы на Сайте.
3.2. Персональные данные, разрешённые к обработке в рамках настоящей Политики конфиденциальности, предоставляются Пользователем путём заполнения регистрационной формы на Сайте и включают в себя следующую информацию:
3.2.1. фамилию, имя, отчество Пользователя.
3.2.2. контактный телефон Пользователя.
3.2.3. адрес электронной почты (e-mail).
3.3. Любая иная персональная информация неоговоренная выше подлежит надежному хранению и нераспространению, за исключением случаев, предусмотренных п. 2.5. настоящей Политики конфиденциальности.


4. ЦЕЛИ СБОРА ПЕРСОНАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

4.1. Персональные данные Пользователя Администрация сайта может использовать в целях:
4.1.1. Установления с Пользователем обратной связи, включая направление уведомлений, запросов, касающихся использования Сайта, оказания услуг, обработка запросов и заявок от Пользователя.
4.1.2. Осуществления рекламной деятельности с согласия Пользователя.
4.1.3. Регистрации Пользователя на Сайтах Организации для получения индивидуальных сервисов и услуг.
4.1.4. Совершения иных сделок, не запрещенных законодательством, а также комплекс действий с персональными данными, необходимых для исполнения данных сделок.


5. СПОСОБЫ И СРОКИ ОБРАБОТКИ ПЕРСОНАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ

5.1. Обработка персональных данных Пользователя осуществляется без ограничения срока, любым законным способом, в том числе в информационных системах персональных данных с использованием средств автоматизации или без использования таких средств.
5.2. При утрате или разглашении персональных данных Администрация сайта информирует Пользователя об утрате или разглашении персональных данных.
5.3. Администрация сайта принимает необходимые организационные и технические меры для защиты персональной информации Пользователя от неправомерного или случайного доступа, уничтожения, изменения, блокирования, копирования, распространения, а также от иных неправомерных действий третьих лиц.


6. ОБЯЗАТЕЛЬСТВА СТОРОН

6.1. Пользователь обязан:
6.1.1. Предоставить информацию о персональных данных, необходимую для пользования Сайтом.
6.1.2. Обновить, дополнить предоставленную информацию о персональных данных в случае изменения данной информации.
6.2. Администрация сайта обязана:
6.2.1. Использовать полученную информацию исключительно для целей, указанных в п. 4 настоящей Политики конфиденциальности.
6.2.2. Обеспечить хранение конфиденциальной информации в тайне, не разглашать без предварительного письменного разрешения Пользователя, а также не осуществлять продажу, обмен, опубликование, либо разглашение иными возможными способами переданных персональных данных Пользователя, за исключением случаев, указанных в п. 2.5. настоящей Политики Конфиденциальности.
6.2.3. Принимать меры предосторожности для защиты конфиденциальности персональных данных Пользователя согласно порядку, обычно используемого для защиты такого рода информации в существующем деловом обороте.
6.2.4. Осуществить блокирование и/или удаления персональных данных, относящихся к соответствующему Пользователю, с момента обращения или запроса Пользователя или его законного представителя либо уполномоченного органа по защите прав субъектов персональных.


7. ОТВЕТСТВЕННОСТЬ СТОРОН

7.1. Администрация сайта, не исполнившая свои обязательства, несёт ответственность в соответствии с действующим законодательством Российской Федерации, за исключением случаев, предусмотренных п.2.5. и 7.2. настоящей Политики Конфиденциальности.
7.2. В случае утраты или разглашения Конфиденциальной информации Администрация сайта не несёт ответственность, если данная конфиденциальная информация:
7.2.1. Стала публичным достоянием до её утраты или разглашения.
7.2.2. Была получена от третьей стороны до момента её получения Администрацией сайта.
7.2.3. Была разглашена с согласия Пользователя.


8. РАЗРЕШЕНИЕ СПОРОВ

8.1. До обращения в суд с иском по спорам, возникающим из отношений между Пользователем сайта и Администрацией сайта, обязательным является предъявление претензии (письменного предложения о добровольном урегулировании спора).
8.2. Получатель претензии в течение 30 календарных дней со дня получения претензии, письменно уведомляет заявителя претензии о результатах рассмотрения претензии.
8.3. При не достижении соглашения спор будет передан на рассмотрение в судебный орган в соответствии с действующим законодательством Российской Федерации.
8.4. К настоящей Политике конфиденциальности и отношениям между Пользователем и Администрацией сайта применяется действующее законодательство Российской Федерации.


9. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ

9.1. Администрация сайта вправе вносить изменения в настоящую Политику конфиденциальности без согласия Пользователя.
9.2. Новая Политика конфиденциальности вступает в силу с момента ее размещения на Сайте, если иное не предусмотрено новой редакцией Политики конфиденциальности.
9.3. Действующая Политика конфиденциальности размещена на страницах сайта находящийся по адресу: cncpals.ru, а также на его поддоменах.

Валы и оси механизмов и машин.

Валы и оси



Зубчатые колеса, шкивы, звездочки и другие вращающиеся детали машин устанавливаются на валах и осях. Между этими двумя элементами механизмов имеется существенное различие, заключающееся в функциональном назначении и некоторым другим признакам.

Вал предназначен для передачи вращающего момента вдоль своей оси, а также для поддержания расположенных на нем деталей и восприятия всех действующих на эти детали внешних нагрузок.
В отличие от вала, ось только поддерживает установленные на ней детали и воспринимает действующие на них нагрузки, кроме вращающего момента, т. е. не испытывает деформацию кручения. Оси могут быть неподвижными (например, неподвижная ось в виде цапфы автомобильного колеса на управляемом мосту) или подвижными, т. е. вращаться вместе с размещенными на них деталями (ось колесной пары железнодорожного вагона).
Классификация валов более обширная – они могут различаться по нескольким признакам.

***

Классификация валов

По назначению валы делят на коренные, передаточные, трансмиссионные, гибкие и торсионные.

Коренные валы несут основные рабочие узлы машины (коленчатый вал двигателя, ротор турбины и т. п.).

Передаточные валы несут детали передач (зубчатые колеса, шкивы, звездочки и т. п.). В отличие от коренного вала передаточные служат для выполнения промежуточной функции в агрегатах машины при передаче крутящего момента. Так, передаточными валами являются первичный и вторичный валы КПП, валы главной передачи, раздаточной коробки и т. п.

Трансмиссионные валы служат для передачи вращающего момента между отдельными агрегатами и рабочими узлами машины. Примеры трансмиссионных валов: карданная передача, полуоси, ведущие валы с шарнирами равных угловых скоростей в легковых автомобилях с передними ведущими колесами и т. п.

Гибкие (гибкие проволочные) валы допускают передачу вращающего момента при значительных перегибах оси. Такие валы встречаются, например, в контрольно-измерительных приборах (трос спидометра), механизированном инструменте (вал бормашины стоматолога).

Торсионные валы (торсионы) – валы малых диаметров, служащие для передачи вращающих моментов. Такие валы допускают закручивание относительно оси на значительные углы.

По форме геометрической оси валы подразделяют на прямые и непрямые – коленчатые и эксцентриковые. Примером эксцентрикового вала может служить вал газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания.
Оси, как правило, изготавливают прямыми. По конструкции прямые валы и оси мало отличаются друг от друга.
Прямые валы и оси могут быть гладкими или ступенчатыми. Ступенчатая форма способствует равномерной напряженности вала по длине, а также упрощает монтаж деталей, расположенных на нем.

По форме поперечного сечения валы и оси бывают сплошные и полые (с осевыми отверстиями). Полые валы применяют для уменьшения массы или для размещения внутри них других деталей или элементов конструкции, а также для подвода масла смазочной системы.

По внешнему очертанию поперечного сечения валы разделяют на шлицевые и шпоночные, имеющие на некоторой длине шлицевой профиль или профиль со шпоночным пазом.

***

Конструктивные элементы осей и валов

Отдельные элементы валов и осей имеют специфические названия. В частности, опорные части валов и осей, т. е. участки, которыми вал или ось опирается на подшипник, принято называть цапфами. При этом различают следующие виды цапф – шипы, шейки и пяты.

Шипом называют цапфу, расположенную на конце вала или оси и передающую преимущественно радиальную силу.

Шейкой называют промежуточную цапфу вала или оси. Как и шип, шейка передает, преимущественно, радиальную силу. Опорами для шипов и шеек служат подшипники скольжения или качения. Шипы и шейки по форме могут быть цилиндрическими, коническими или сферическими. В большинстве случаев применяют цилиндрические цапфы.

Пятой называют цапфу, передающую осевую силу. Опорами для пят служат подпятники. Пяты по форме бывают кольцевыми, сплошными и гребенчатыми. Гребенчатые пяты применяются редко.

Посадочные поверхности валов и осей под ступицы насаживаемых деталей выполняют цилиндрическими или коническими. Конические концы валов чаще всего изготавливают с конусностью 1:10. Конусные поверхности валов применяют для облегчения монтажа устанавливаемых на вал тяжелых деталей, быстрой их смены, для повышения точности центрирования деталей и обеспечения требуемого натяга при сборке.

Переходные участки ступенчатых валов и осей между двумя ступенями разных диаметров выполняют с канавкой со скруглением шириной 3…5 мм и глубиной 0,25…0,5 мм, с галтелью постоянного максимально возможного радиуса или с галтелью переменного радиуса (галтель – поверхность плавного перехода от ступени меньшего сечения к большему). Назначение переходных участков валов и осей – уменьшение концентрации напряжений в местах изменения формы сечения этих деталей. Для повышения несущей способности валов и осей часто выполняют деформационное упрочнение галтелей наклепом.

***



Критерии работоспособности валов и осей

Основными критериями работоспособности валов и осей являются прочность и жесткость. Валы и вращающиеся оси при работе испытывают циклически изменяющиеся напряжения. Прочность оценивают коэффициентом запаса прочности при расчете валов и осей на сопротивление усталости, а жесткость – прогибом, углами поворота или закручивания сечений в местах установки деталей.
Практикой установлено, что разрушение валов и осей быстроходных машин в большинстве случаев носит усталостный характер, поэтому основным является расчет на сопротивление усталости.

Основными расчетными силовыми факторами являются вращающие Т и изгибающие М моменты. Влияние растягивающих и сжимающих сил на прочность незначительно, и их в большинстве случаев не учитывают.

***

Проектировочный и проверочный расчеты валов и осей

При проектировании валов и осей выполняют проектировочный расчет на статическую прочность с целью ориентировочного определения диаметров ступеней. При проектировочном расчете валов редуктора обычно определяют диаметры концевых сечений входного и выходного валов, а для промежуточных валов – диаметр в месте посадки колес.
Диаметр расчетного сечения вала определяют по формуле, известной из курса сопротивления материалов:

d3≥ 103(Мк/0,2[τ]к),

где Мк = Т – крутящий момент, действующий в расчетном сечении, Нм;
[τ]к – допускаемое напряжение при кручении для материала вала, МПа.

Полученный расчетный диаметр вала округляют до ближайшего диаметра стандартного ряда по ГОСТ.
Проектировочный расчет осей чаще всего выполняют аналогично расчету балок с шарнирными опорами обычными методами сопротивления материалов.

Проверочный расчет валов и осей проводят на сопротивление усталости и на жесткость. Проверочный расчет выполняют после окончательной разработки конструкции вала или оси на основе проектировочного расчета. Проверку на сопротивление усталости производят по коэффициенту запаса прочности по максимальной длительно действующей нагрузке без учета кратковременных пиковых нагрузок (например, в период пуска).

Расчет валов на жесткость выполняют в случае, когда деформации (линейные или угловые) неблагоприятно влияют на работу сопряженных с валом деталей (зубчатых колес, подшипников и т. п.). Различают изгибную и крутильную жесткость вала. Изгибная жесткость оценивается прогибом вала, крутильная – углом закручивания.
Проверочный расчет осей на сопротивление усталости и изгибную жесткость выполняют аналогично расчету валов, с учетом того, что для осей Мк = 0.

При разработке конструкции валов или осей рекомендуется детали, располагаемые на них, размещать по возможности ближе к опорам для уменьшения изгибающих моментов.
С целью уменьшения мест концентрации напряжений следует избегать излишних ступеней, отверстий и шпоночных пазов, а также других отклонений формы поперечного сечения вала или оси. Переходные участки следует выполнять в виде галтелей или канавок со скруглениями.

***

Подшипники


Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

60. Валы и оси. & 61. Назначение и классификация

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВАЛОВ И ОСЕЙ

Назначение и классификация. Валы служат для поддержания вращающихся деталей и передачи вращающего момента от одной детали к другой (в осевом направ­лении) Их условно разделяют на: простые валы (валы) — работают в условиях кручения, изгиба и растяжения (сжатия), их применяют в передачах: зубчатых, ременных и др.; торсионные валы (торсионы) — работают лишь в условиях кручения и передают вращающий момент, соединяя обычно два вала на индивидуальных опорах; оси — поддерживающие валы, работающие лишь в условиях изгиба. В зависимости от распределения нагрузок вдоль оси вала и условий сборки прямые валы выполняют гладкимиилиступенчатыми, Гладкие валы более технологичны. Коленчатые валы используют в поршневых двигателях и компрессорах Для передачи вращающего момента между агрегатами со смещенными в пространстве осями применяют специальные гибкие валы. Такие валы обладают высокой жесткостью при кручении и малой жесткостью при изгибе. В зависимости от расположения, быстроходности и назначения различают валы входные, промежуточные, выходные, тихо- или быстроходные, распределительные.

62. Особенности конструирования.

Конструктивная форма вала (оси) зависит от нагрузки, способа фиксирования насаживаемой детали и условий сборки (разборки).

Для осевого фиксирования деталей (подшипников, зубчатых колес и др.) на валах выполняют упорные буртики или заплечики .

63. Материалы валов.

Для изготовления валов используют углеродистые стали марок 20, 30, 40, 45 и 50, легированные стали марок 20Х, 40Х, 40ХН, 18Х2Н4МА, 40ХН2МА и др., титановые сплавы ВТЗ-1, ВТ6 и ВТ9 . Выбор материала, термической и химико-термической обработки определяется конструкцией вала и опор, условиями эксплуатации. Быстроходные валы, в подшипниках скольжения, требуют высокой твердости цапф (посадочных хвостовиков), поэтому их изготовляют из цементируемых сталей 12Х2Н4А, 18ХГТ или азотируемых сталей 38Х2МЮА . Валы-шестерни также изготовляют из цементируемых легированных сталей марок 12ХНЗА, 12Х2Н4А и др.

64. Расчёт валов на прочность и жёсткость

Вал принадлежит к числу наиболее ответственных деталей машин, нарушение его формы, или разрушение влечет за собой выход из строя всей конструкции. Для обеспечения работоспособности и надежности валы и оси должны удовлетворять основным критериям : прочности и жесткости (деформативности).

65. Нагрузки на валы и расчётные схемы

66. Расчёт на прочность.

В предварительном (проектном) расчете диаметр входного вала d приближенно может быть найден по известному значению крутящего момента из условия прочности

Где Т – крутящий момент в расчётном сечении вала; [τk] — допускаемое напряжение на кручение. [τk] — =12…20 МПа для стальных валов; Р — передаваемая мощность, кВт; п — частота вращения вала, мин -1. Иногда при проектировании диаметр входного хвостовика вала (минимальный диаметр вала) принимают конструктивно (из практики проектирования) равным 0,8…1,0 d вала приводного двигателя. Наименьший диаметр промежуточного вала принимают обычно равным внутреннему диаметру подшипника. Оценку прочностной надежности вала в конструкции выполняют обычно в форме определения запасов прочности

67. Статический запас прочности. Рассчитывают по наибольшей кратковременной нагрузке (с учетом динамических и ударных воздействий), которая не может вызвать усталостного разрушения (например, по нагрузке в момент пуска установки). Валы могут быть нагружены постоянными напряжениями, например от неуравновешенности вращающихся деталей. Валы работают в основном в условиях изгиба и кручения, а напряжения от осевых сил малы, поэтому эквивалентное напряжение в точке наружного волокна: где σн и τк — наибольшие напряжения от изгиба моментом Ми и кручения моментом Т. σн=Mк/Wн; τк=T/Wk Здесь Wн и WKосевой и полярный момент сопротивления сечения вала, Так какWk = 2WН, то с учетом этих соотношений можно записать Запас прочности по пределу текучестиσТ – предел текучести материала вала. Обычно принимают допускаемый запас прочности [nT]:=1,2…1,8. Сечение (опасное сечение), в котором следует определить запас nT), находят после построения эпюр изгибающих и крутящих моментов. Если нагрузки действуют на вал в разных плоскостях, то сначала силы проецируют на координатные оси и строят эпюры моментов в координатных плоскостях. Затем геометрически суммируют изгибающие моменты, очерчивая эпюру прямыми линиями, что идет в запас прочности. Если угол между плоскостями 30°, то считают, что силы действуют в одной плоскости. Переменные напряжения в валах вызываются переменной или постоянной нагрузкой. Постоянные по величине и направлению силы передач вызывают во вращающихся валах переменные напряжения изгиба, изменяющиеся по симметричному циклу с амплитудой и средними напряжениями: В расчетах валов условно принимают, что вращающий момент и касательные напряжения от кручения изменяются по пульсационному циклу, которому соответствуют амплитуда и среднее напряжение:Условие прочностной надежности в этом случае имеет видn≥[n].Допускаемые значения запаса прочности при переменных напряжениях назначают на основе предшествующего опыта расчетов и эксплуатации [n]≥2,0. Высокооборотные валы в ряде конструкций работают в условиях изгибных, крутильных и изгибно-крутильных колебаний, вызывающих появление переменных напряжений. Эти напряжения могут быть опасными для прочности вала на резонансных режимах работы. Для предотвращения резонансных колебаний валов проводят их расчет на колебания. Для повышения сопротивления усталости валов используют различные конструктивные и технологические методы. Основной конструктивный метод повышения надежности валов — снижение концентрации напряжений в опасных сечениях путем увеличения радиусов галтелей и др. Существенное значение имеет правильный выбор материала и режима термической обработки заготовки (вала). Для повышения сопротивления усталости валов производят упрочняющую обработку зон концентрации напряжений (выточек, галтелей, шпоночных канавок, резьбы и др.) путем обдувки дробью, лучом лазера и т. п.

68. Расчёт жёсткости вала. Упругие перемещения валов оказывают неблагоприятное влияние на работу связанных с ними соединений, подшипников, зубчатых колес и других деталей : увеличивают концентрацию контактных напряжений и износ деталей, снижают сопротивление усталости деталей и соединений, точность механизмов и т. п. Большие перемещения сечений вала от изгиба могут привести к выходу из строя конструкции вследствие заклинивания подшипников. Изгибная и крутильная жесткость валов существенно влияет на частотные характеристики системы при возникновении изгибных и крутильных колебаний. При проектировании валов следует проверять прогибы и углы φ поворота сечений, зависящих от требований, предъявляемых к валу, и особенностей его работы. Допустимые величины φ Максимальный прогиб вала не должен превышать (0,0002… 0,0003) L (L — расстояние между опорами), а допустимый прогиб под колесами составляет: 0,01m — для цилиндрических и 0,005 m — для конических, гипоидных и глобоидных передач ( m — модуль зацепления). Допустимые относительные углы закручивания валов Ө зависят от требований и условий работы конструкции и лежат в пределах 0,20…1° на 1 м длины вала.

69. Общие сведения о подшипниках скольжения. Подшипник скольжения является парой вращения. Состоит из опорного участка вала (цапфы) и собственно подшипника 2, в котором скользит цапфа. Их используют в качестве опор валов и осей в случаях, когда применение подшипников качения затруднено или невозможно по ряду причин: 1)высокие вибрационные и ударные нагрузки; 2) низкие и особо высокие частоты вращения; 3)работа в воде, агрессивных средах, 4)при отсутствии или недостаточном смазывании ; 5)необходимость выполнения диаметрального разъема; 6)отсутствие подшипников качения требуемых диаметров и др. Благодаря бесшумности , указанным выше достоинствам, а также по конструктивным и экономическим соображениям опоры скольжения находят широкое применение в паровых и газовых турбинах, двигателях внутреннего сгорания, центробежных насосах, центрифугах, металлообрабатывающих станках, прокатных станах, тяжелых редукторах и пр. По виду трения скольжения различают: 1)подшипники сухого трения — работают на твердых смазках или без смазки; 2)подшипники граничного (полужидко­стного) трения; 3)подшипники жидкостного трения; 4)подшипники с газовой смазкой. По виду воспринимаемой нагрузки подшипники подразделяют на: 1)радиальные — воспринимают радиальную нагрузку; 2)упорные — воспринимают осевые силы ; 3)радиально-упорные — воспринимают радиальные и осевые нагрузки. Обычно их функции выполняют упорные подшипники, совмещенные с радиальными. Цапфу, передающую радиальную нагрузку, называют шипом — при расположении ее в конце вала и шейкой — если она находится в середине вала. Цапфу, передающую осевую нагрузку, называют пятой, а подшипник — подпятником. Рабочая поверхность подшипников и цапф может быть цилиндрической, конической и шаровой формы . Конические и шаровые подшипники применяются редко.

70. Особенности работы подшипников скольжения. Условия работы подшипников скольжения определяются основными параметрами режима работы (удельной нагрузкой р и угловой скоростью ω цапфы), наличием и типом смазочного материала, физико-механическими характеристиками контактирующих поверхностей. Для однотипных подшипников с одинаковым соотношением размеров (диаметра d и длины l цапфы) потери на трение пропорциональны коэффициенту трения f=2Tf/(Frd), где Tf — момент трения в подшипнике; Fr — радиальная сила (опорная реакция). В подшипниках сухого трения коэффициент трения обычно не слишком значительно меняется в зависимости от параметров режима работы. В подшипниках граничного трения влияние параметров режима работы весьма существенно. Коэффициент граничного трения может достигать значений 0,2…0,3. Граничное трение сопровождается износом контактирующих поверхностей. Описанные условия работы типичны для низкоскоростных подшипников с периодической или недостаточной подачей смазки и недопустимы для высокоскоростных подшипников. С увеличением ω коэффициент трения резко уменьшается в связи с переходом трения в полужидкостное и наличием одновременно граничной и жидкостной смазки .Коэффициент полужидкостного трения ниже, чем при граничном трении. Однако режим характеризуется нестабильными условиями смазывания, так как повышение температуры в зоне контакта уменьшает вязкость и вызывает разрушение граничной пленки и повышение коэффициента трения. Поэтому работа подшипника с высокой угловой скоростью в режиме полужидкостного трения также опасна. Начиная с угловой скорости ω=ωкр при которой коэффициент трения f = fmin, вал отходит от подшипника («всплывает»), смещается в направлении вращения, занимая новое положение с меньшим эксцентриситетом цапфы и подшипника. Последующее увеличение приводит к увеличению коэффициента трения в связи с увеличением толщины слоя смазки и ростом гидравлических потерь. При этом вал удерживается на «масляном клине» — осуществляется режим жидкостного трения. Так как непосредственный контакт отсутствует, то трение в подшипнике определяется законами гидродинамики. Коэффициент жидкостного трения не превышает 0,005, и износ практически отсутствует, потери на трение и тепловыделение невелики. Условия смазывания носят устойчивый характер.

Классификация валов и осей машины, их применение

Классификация валов и осей строительной машины. Какие виды валов применяются в машинах? Отличие обработки валов и осей, механизмы в виде спаренных валов.

Виды валов

Оси — поддерживают вращающиеся части машин. Они могут быть вращающимися и неподвижными.

Валы — не только поддерживают, но и передают вращение.

Бывают: прямые, кривошипные и коленчатые.

Валы рассчитывают на одновременное действие крутящего и изгибающего моментов.

Оси рассчитывают только на изгиб.

  1. вал с прямой осью;
  2. коленчатый вал;
  3. гибкий вал;
  4. карданный вал.

Виды осей

  1. неподвижные;
  2. подвижные.

Оси и валы отличаются от прочих деталей машины тем, что на них насаживаются зубчатые колёса, шкивы и другие вращающиеся части. По условиям работы оси и валы отличаются друг от друга.

Осью называют деталь, которая лишь поддерживает насаженные на неё детали. Ось не испытывает кручения, поскольку нагрузку на неё идёт от расположенных на ней деталей. Она работает на изгиб и не передаёт вращающий момент.

Что же касается вала, то он не только поддерживает детали, но и передаёт момент вращения. Поэтому вал испытывает как изгиб, так и кручение, иногда также сжатие и растяжение. Среди валов выделяют торсионные валы (или просто торсионы), которые не поддерживают вращение деталей и работают исключительно на кручение. Примеры — это карданный вал автомобиля, соединительный валик прокатного стана и многое другое.

Виды концов валов

  1. конический;
  2. цилиндрический.

Участок в опоре вала или оси называется цапфой, если воспринимает радиальную нагрузку, или пятой, если на него осуществляется осевая нагрузка. Концевая цапфа, принимающая радиальную нагрузку, называется шипом, а цапфу, находящуюся на некотором расстоянии от конца вала, называют шейкой. Ну а та часть вала или оси, которая ограничивает осевое перемещение деталей, называется буртиком.

Посадочная поверхность оси или вала, на которую, собственно, и устанавливаются вращающиеся детали, часто делают цилиндрическими и реже — коническими, чтобы облегчить постановку и снятие тяжёлых деталей, когда требуется высокая точность центрирования. Поверхность, обеспечивающая плавный переход между ступенями, носит название галтели. Переход может выполняться с использованием канавки, которая делает возможным выход шлифовального круга. Концентрация напряжения может быть уменьшена за счёт уменьшения глубины канавок и увеличения закругления канавок и гантелей, насколько возможно.

Чтобы сделать установку вращающихся деталей на ось или вал проще, а также предотвратить травмы рук, торцы делают с фасками, то есть немного обтачивают на конус.
Виды осей и валов

Ось может быть вращающейся (например, ось вагона) или не вращающейся (например, ось блока машины для подъёма грузов).

Пример валов на мяльной машине

В качестве хорошего примера использования различных видов валов и осей можно привести мяльную машину. В ней действительно совмещается большое количество этих деталей и наглядно можно все рассмотреть.

Ну а вал может быть прямым, коленчатым или гибким. Прямые валы распространены шире всего. Коленчатые находят применение в кривошипно-шатунных передачах насосов и двигателей. Они преобразовывают возвратно-поступательные движения во вращательные, либо наоборот. Что касается гибких валов, то они являются, по сути, мног заходными пружинами кручения, витыми из проволок. Их используют, чтобы передавать момент между узлами машины, если они при работе меняют положение относительно друг друга. И коленчатые, и гибкие валы классифицируются как специальные детали и изучаются на специальных учебных курсах.

Чаще всего ось или вал имеют круглое сплошное сечение, но могут они иметь и кольцевое поперечное сечение, которое позволяет уменьшить общую массу конструкции. Сечение некоторых участков вала может иметь шпоночную канавку или шлицы, а может быть и профильным.

При профильном соединении детали между собой скрепляются с помощью контакта по круглой не плавной поверхности и могут, помимо крутящего момента, передавать и осевую нагрузку. Несмотря на надёжность профильного соединения, его нельзя назвать технологичным, так что применение у них ограничено. Шлицевое же соединение классифицируют по форме профиля зубьев — оно может быть прямобочным, эвольвентным или треугольным.

Дата публикации статьи: 31 июля 2013 в 18:40
Последнее обновление: 2 августа 2021 в 12:11
Загрузка…

Характеристика и назначение валов и осей

Сборка и ремонт валов и осей

Курсовая работа

Специальность:   Квалификации: 3-36 01 53 Техническая эксплуатация оборудования 3-36 01 51 Технология сварочных работ 3-36 01 53-54 Слесарь механосборочных работ 3-36 01 53-55 Слесарь-ремонтник 3- 36 01 51-55 Электросварщик ручной сварки
Выполнил учащийся группы ЭС-20   Карпенко Артём Дмитриевич
  Проверила преподаватель     Л.Е. Ковалёва

Гомель 2017

Содержание

Ведение ………………………………………………………………………..  
1. Характеристика и назначение валов и осей………………………………..  
2. Сборка валов и осей. Проверка соосности………………………………..  
3. Ремонт валов и осей…………………………..…………………………….  
4.  
5.  
6.  
Охрана труда  
Литература  

Введение

Слесарь – одна из распространенных профессий металлистов. Он выполняет различные слесарные работы, под которыми обычно понимают обработку металлов з холодном состоянии, производимую вручную слесарными инструментами. К таким работам относятся, например, разметка, рубка, правка и гибка, резка ножовкой и ножницами, опиливание металла, сверление, нарезка резьбы, клепание, шабрение, сборка и другие операции. С большинством из них вы, очевидно, знакомы.

Люди стали пользоваться металлом примерно семь тысяч лет тому назад. Золотые изделия производили еще в новом каменном веке (в неолите). Затем наступил медный век; люди научились применять медь, но высокая температура плавления затрудняла ее обработку.

Около третьего тысячелетия до нашей эры медный век сменился бронзовым: люди употребляли для изготовления орудий труда, оружия, украшении и других предметов бронзу – сплав меди и белого металла (олово, алюминий, свинец, кремнии, марганец и многие другие). На смену бронзовому веку в начале первого тысячелетия до нашей эры пришел железный век. Твердое и пластичное железо, а затем полученная из него сталь начали вытеснять бронзу. Железо и сталь прочно вошли в обиход человека.

Первоначально человек обрабатывал самородные металлы холодным способом, после того как он познакомился с огнем, металлы стали выплавлять из руды, отливать и ковать в горячем состоянии.

Металлические изделия изготовляли ремесленники – кузнецы. Но развитие кузнечного дела привело к разделению труда. Одни кузнецы выполняли крупные работы, другие – мелкие и тонкие. Возникла новая отрасль кузнечного ремесла – холодная ковка металлов.

Профессия слесаря очень долго оставалась универсальной. Слесари изготовляли всё, начиная от ножей и дверных скоб и кончая машинами. Позже они уступили производство деталей машин рабочим-станочникам, но за ними остались сборка вручную машин и механизмов, подгонка их деталей, наладка и ремонт машин, изготовление инструментов. Иными словами, от слесарей по-прежнему требовалось умение выполнять все операции по обработке металлов.

Бурное развитие машинной техники, возникновение новых способов обработки металлов – штамповки, электрической и ультразвуковой технологии, химической технологии и других – привели к подразделению профессии слесарей-универсалов по специализированным видам работ.

Благодаря появлению механизированных и электрифицированных инструментов, приспособлений и станочного оборудования профессия слесаря значительно приблизилась к профессиям рабочих-станочников. Например, от слесаря по ремонту оборудования теперь требуется умение работать на станках – токарном, строгальном, фрезерном, шлифовальном.

Характеристика и назначение валов и осей

Зубчатые колеса, шкивы, звездочки и другие вращающиеся детали машин устанавливают на валах или осях.

Рисунок 1.

Деталь, на которую насаживают неподвижно или подвижно вращающееся устройство называется осью или валом.
Вал – вращающаяся деталь машины, предназначенная для поддержания установленных на нём деталей или для передачи вращающегося момента. При работе вал испытывает изгиб и кручение, в отдельных случаях растяжение и сжатие.

Рисунок 2.

1- Шип.

2- Шейка

3- Подшипник

Ось – деталь машины, предназначенная только для поддержания установленных на ней деталей. Ось не передаёт вращающегося момента и следовательно не испытывает кручения. Оси могут быть подвижными и неподвижными.

Рисунок 3.

По геометрической форме валы делятся на прямые, коленчатые и гибкие. Оси, как правило, изготовляют прямыми.

Рисунок 4.
Оси служат для поддержания вращающихся вместе с ними или на них различных деталей машин и механизмов. Оси бывают вращающиеся и неподвижные.

Валы в отличие от осей предназначены для передачи крутящих моментов и в большинстве случаев для поддержания вращающихся вместе с ними относительно подшипников различных деталей машин (зубчатых колес, шкивов и т.п.).

По назначению различают:

1) Валы передач, на которых устанавливают зубчатые колеса, звездочки, муфты и прочие детали передач .

2) Коренные валы, на которых устанавливают не только детали передач, но и другие детали, например, маховики, шатуны, кривошипы.

3) Валы могут быть прямые, коленчатые и гибкие. Широко распространены прямые валы. Коленчатые валы в кривошипно — шатунных передачах служат для преобразования возвратно — поступательного движения во вращательное или наоборот и применяются в двигателях, насосах

4) Гибкие валы, представляющие собой многозаходные витые из проволок пружины кручения, применяют для передачи момента между узлами машин, меняющих свое положение в работе. По форме сечения валы и оси бывают гладкие, шлицевые, со шпоночными канавками, сплошные и кольцевые.

5) Оси небольшой длины изготовляют одинакового диаметра по всей длине, а длинные и сильно нагруженные — фасонными.

6) Прямые валы в зависимости от назначения делают либо постоянного диаметра, либо ступенчатыми различного диаметра на отдельных участках.

7) Наиболее распространены ступенчатые валы, так как их форма удобна для установки на них деталей, каждая из которых должна к своему месту проходить свободно (валы редукторов). Иногда валы изготавливают заодно с шестернями или червяками. Опорную часть валов и осей называют цапфой.

8) Цапфы, расположенные по концам валов, осей и воспринимающие радиальную нагрузку, носят название шипов, а расположенные по середине шеек. Цапфы, воспринимающие осевую нагрузку, называются пятами.

9) По конструктивной форме различают шипы: цилиндрические, конические, сферические. Самые распространенные — цилиндрические шипы, которые для облегчения сборки и фиксации осевого положения вала обычно делают значительно меньше диаметра, чем соседний участок вала. На некоторых осях и валах для фиксации подшипников качения рядом с шипом предусматривают резьбу для гаек, Поверхность плавного перехода от одной ступени оси или вала к другой называют галтелью. Для снижения концентрации напряжений радиусы закруглений галтелей, принимают возможно большими.

назначение, конструкция, нагружение, разрушение, материалы. проектные расчеты валов и осей.

Детали, на которые насаживают вращающиеся детали машин (например, шкивы, зубчатые колеса), называют валами и осями. Различают валы и оси по условиям нагружения: валы передают крутящий момент вдоль своей оси вращения и испытывают напряжения изгиба, сжатия, растяжения и кручения; оси не передают крутящий момент и нагружаются только изгибающими напряжениями. Валы и оси имеют общую функцию поддерживать насажанные на них детали Гладкие валы более технологичны, чем ступенчатые. Валы и оси выполняют полыми как с целью снижения массы, так и с целью установки внутрь вала других деталей вра­щения. Полый вал с соотношением диаметра внутреннего отверстия к наружному диаметру вала, равным 0,75, легче сплошного равнопрочного вала почти в 2 раза.

ВАЛЫ
По условиям нагружения По конструкции По форме оси вала По расположению в механизме По частоте вращения
Валынагружены крутящими и изгибающими моментами Гладкие   Ступенчатые С прямой осью (трансмиссионные) Входные Тихоходные n<1500 об/мин Быстроходные n>1500 об/мин
Торсионные валы (нагруженные только крутящим моментом) С ломаной осью (коленчатые валы) Промежуточные
Оси (нагруженные только изгибающим моментом) С криволинейной осью (гибкие валы) Выходные

В массовом производстве иногда используют полые сварные валы из стальной ленты, намотанной по винтовой линии. При этом экономится до 60% металла

По конструкции оси делят на 2 основные группы:

1) подвижные оси, вращающиеся в опорах вместе с насажанными на них деталями

2) неподвижные оси, слу­жащие опорами для вращающихся на них деталей

Оси и валы конструируют обычно в виде брусьев состоящих из ряда цилиндрических участков различных диаметров. Насаживаемые на оси и валы детали крепят посредством шпонок либо шлицев. В осевом направлении детали относительно валов и осей фиксируют при помощи распорных колец (или втулок), а также благодаря наличию на валах буртиков и заплечиков.Ступенчатая форма вала или оси определяется также стремлением приблизить их очертания к форме балки равного соп­ротивления изгибу. В поршневых двигателях и компрессорах применяют коленчатые валы, имеющие ломаную ось вращения.

Для передачи крутящего момента между агрегатами со смещенными в пространстве осями входного и выходного валов применяют гибкие валы, имеющие криволинейную геометрическую ось при работе. Эти валы обладают высокой жесткостью на кручение и малой изгибной жесткостью. Примером служит гибкий вал бормашины в стоматологии.

Материалы валов и осей

Выбор материала, термической и химико-термической обработки определяется конструкцией вала и опор, нагружением и условиями эксплуатации вала.

Для изготовления валов используют:

· углеродистые стали марок 20, 30, 40, 45 и 50;

· легированные стали марок 20Х, 40Х, 40ХН, 12Х26ЧА, 40ХН2МА;

· титановые сплавы ВТЗ-1, ВТ6 и ВТ9 [2, с. 266].

Быстроходные валы-шестерни, требующие высокой поверхност­ной твердости, выполняют из цементируемых сталей марок 12ХНЗА, 12Х264А и др.

Валы под насадные зубчатые колеса серийных редукто­ров изготовляют из улучшенной стали 45 (Н=255 … 285 НВ) и стали 40Х

(Н = 269 … 302 НВ).

Для изготовления фасонных (коленчатых и с большими фланцами) и тяжелых валов применяют, как стали, так и высокопрочные (с шаровидным графитом) и модифицированные чугуны. Чугунные валы облада­ют:

· меньшей прочностью, но

· более совершенными формами (особенно коленчатые),

· меньшей чувствительностью к смещению опор; особенно в многоопорных валах: благодаря меньшему, чем у стали, модулю упругости;

· повы­шенной демпфирующей способностью благодаря структуре чугуна, поэтому эти валы лучше работают в условиях динамических нагрузок.

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 мест (высоконапряженные валы шлифуют по всей длине).

Шероховатость поверхностей цапф валов под подшипники качения нормального класса точности назначают не менее Ra=1,6…2,5мкм .Участки валов, контактирую­щие с уплотнительными манжетами, имеют твердость поверхности не менее 30…50HRC, а шероховатость Rа = 0,25…0,40 мкм .

Торцы валов выполняют с фасками для облегчения посадки насажива­емых деталей и во избежание повреждения рук рабочих.

Расчет осей

Основными критериями работоспособности осей являются статическая прочность и жесткость. Поскольку оси работают только на изгиб, то условие их прочности следующее:

sизг[sизг]или

где М – изгибающий момент в опасном сечении; Н × мм; Wx осе­вой момент сопротивления изгибу опасного сечения оси; для круга WX = pd 3/32 » 0.1d 3;sизг, [sизг] – фактические и допускаемые напряжения изгиба, МПа.

Расчет неподвижных осей выполняют при допущении, что напря­жения изгиба изменяются по отнулевому циклу, самому неблагоприятному из всех знакопостоянных циклов напряжений.

Для осей, изготовленных из среднеуглеродистых сталей, допускаемые напряжения изгиба [sизг]0 = 100…160 МПа (меньшие значения напряжений следует выбирать для ступенчатых осей с концентраторами напряжений).

Напряжения изгиба, возникающие в материале вращающихся осей, изменяются по симметричному циклу. Для них принимают [4, с. 305]: [sизг] –1 = (0,5…0,6) [sизг ]0 .

Из ф. может быть получена зависимость для проектного расчета, т.е. определения диаметра оси, мм:

, мм (1.2)

Если ось в расчетном сечении имеет шпоночную канавку, то по­лученное значение диаметра оси увеличивают на (8…10)% и округ­ляют до ближайшего большего стандартного значения по нормальным рядам чисел.

Проверочный расчет осей на сопротивление усталости и изгибную жесткость выполняют аналогично расчету валов, но при условии, что крутящий момент равен нулю.

Расчеты валов

Валы относят к числу наиболее ответственных деталей машин. Существенное изменение формы вала, в результате его радиальной податливости или действия колебаний, а тем более – разрушение вала приводят к выходу из строя всей машины. Поэтому к валам предъявляют высокие требования как по точности изготовления и монтажа, так и по прочности, жесткости и устойчиво­сти к колебаниям.

Все расчеты валов могут бить представлены в виде классификации, приведённой в табл.

Основными критериями работоспособности валов являются:

1) сопротивление усталости, которое оцени­вается коэффициентом запаса прочности S

2) жесткость, контролируемая прогибом вала в местах посадок на него деталей “у”, а также углом наклона “θ” или углом закручивания “φ” сечений вала.

Расчет валов на прочность

Валы испытывают напряжения изгиба и кручения, изменяющиеся соответственно по симметричному и отнулевому циклам. Поэтому валы рассчитывают на усталость по совместному действию нормальных и касательных напряжений. При наличии осевых нагрузок на вал они могут испытывать дополнительно напряжения сжатия и растяжения.

Расчеты на прочность для всех валов обязательны. Расчеты валов на жесткость, чаще всего, носят вспомогательный характер. Вместе с тем, для некоторых типов передач расчеты валов на жесткость могут иметь первостепенной важности. Например, в червячной передаче расчет червяка на изгибную жесткость обязателен.

РАСЧЕТЫ ВАЛОВ
на прочность на жесткость на колебания
Ориентировочный tКР[tКР]   Изгибную Θ0[Θ0], y ≤ [y]   n ¹ nкрит или w ¹ wкрит
Приближенный sЭКВ [sИ]
Уточненный S ³ [S] Крутильную j 0[j 0] (только для трансмиссионных валов)

Примечание. Ориентировочный и приближенный расчеты являются проектным а уточненный расчет — проверочным

Конструкция вала — обзор

4.1 Введение

Целью данной главы является ознакомление с концепциями и принципами конструкции вала. Особое внимание уделяется расположению элементов и элементов машины на валу, соединению валов, определению прогиба валов и критических скоростей, а также указанию размеров вала для обеспечения прочности и устойчивости при колебаниях нагрузки. Представлена ​​общая процедура проектирования вала, включая рассмотрение установки подшипников и компонентов, а также динамики вала для трансмиссионного вала.

Термин «вал» обычно относится к компоненту круглого поперечного сечения, который вращается и передает мощность от приводного устройства, такого как двигатель или двигатель, через машину. Валы могут нести шестерни, шкивы и звездочки для передачи вращательного движения и мощности через сопряженные шестерни, ремни и цепи. В качестве альтернативы вал может просто соединяться с другим посредством механической или магнитной магнитной муфты. Вал может быть неподвижным и поддерживать вращающийся элемент, такой как короткие валы, которые поддерживают неприводные колеса автомобилей, часто называемые шпинделями.Выбор обычных валов представлен на рис. 4.1 (см. Решетов, 1978), а некоторые примеры показаны на рис. 4.2–4.4.

Рисунок 4.1. Некоторые типичные валы. Слева направо: коленчатый вал, невращающаяся ось грузовика, вращающаяся ось рельса, шпиндель станка, ступенчатый вал, простая трансмиссия.

Рисунок 4.2. Пример машинного вала с различными ступенями и элементами на валу для размещения элементов машины.

Рисунок 4.3. Пример зубчатых валов для семиступенчатой ​​спортивной трансмиссии.

Предоставлено Daimler AG, дата выпуска 8 сентября 2015 г.

Рисунок 4.4. Пример автомобильного коленчатого вала и сборки AMG 4.0 L V8.

Предоставлено Daimler AG, дата выпуска 25 июля 2018 г.

При проектировании вала учитывается следующее:

1.

размер и расстояние между компонентами (как на общем сборочном чертеже)

2.

допуски

3.

выбор материала, обработка материалов

4.

прогиб и жесткость

a.

прогиб при изгибе

б.

крутильный прогиб

c.

уклон подшипников

d.

прогиб при сдвиге

5.

напряжение и прочность

a.

статическая прочность

б.

усталость

c.

надежность

6.

частотная характеристика

7.

производственные соображения

Валы обычно состоят из ряда ступенчатых диаметров, вмещающих опоры подшипников и обеспечивающих выступы для таких устройств, как шестерни, звездочки и шкивы для стыковки, а также шпонки часто используются для предотвращения вращения этих «дополнительных» компонентов относительно вала. Типичная компоновка, иллюстрирующая использование секций и заплечиков постоянного диаметра, показана на рис.4.5 для трансмиссионного вала, поддерживающего шестерню и шкив.

Рисунок 4.5. Типичное расположение вала, включающее секции постоянного диаметра и заплечики для размещения дополнительных компонентов.

Валы должны быть спроектированы таким образом, чтобы прогиб находился в допустимых пределах. Слишком большой прогиб может, например, ухудшить характеристики шестерни и вызвать шум и вибрацию. Максимально допустимое отклонение вала обычно определяется ограничениями, установленными для критической скорости, минимальными отклонениями, необходимыми для работы редуктора, и требованиями к подшипникам.Как правило, изгибы не должны приводить к разделению зубьев ответной шестерни более чем на 0,13 мм, а наклон осей шестерен не должен превышать примерно 0,03 градуса. Прогиб шейки вала относительно подшипника скольжения должен быть небольшим по сравнению с толщиной масляной пленки. Критическая скорость (см. Раздел 4.4) — это скорость вращения, при которой динамические силы, действующие на систему, заставляют ее вибрировать с собственной частотой. Работа вала на этой скорости может вызвать резонанс и значительные вибрации, которые могут серьезно повредить машину и, следовательно, являются ключевым моментом при проектировании вращающейся машины.И крутильное, и поперечное отклонение способствуют снижению критической скорости. Кроме того, угловой прогиб вала в подшипниках качения не должен превышать 0,04 градуса, за исключением самоустанавливающихся подшипников качения.

Валы могут подвергаться различным комбинациям осевых, изгибающих и крутильных нагрузок, которые могут колебаться или изменяться со временем (Beswarick, 1994a). Вращающийся вал, передающий мощность, обычно подвергается воздействию постоянного крутящего момента вместе с полностью обращенной изгибающей нагрузкой, создавая среднее напряжение скручивания и переменное напряжение изгиба, соответственно.Типичная нагрузка на вал указана на рис. 4.6.

Рисунок 4.6. Схема типичной нагрузки и прогиба вала машины.

Как указывалось ранее, валы должны быть спроектированы таким образом, чтобы избегать работы на критических или близких к ним скоростях. Обычно это достигается за счет обеспечения достаточной поперечной жесткости, так что минимальная критическая скорость значительно превышает рабочий диапазон. Если присутствуют крутильные колебания, например, в коленчатых валах двигателей, распределительных валах и компрессорах, собственные частоты крутильных колебаний вала должны значительно отличаться от входной крутильной частоты.Это может быть достигнуто за счет обеспечения достаточной жесткости на кручение, чтобы самая низкая собственная частота вала была намного выше, чем самая высокая входная частота скручивания.

Вращающиеся валы, как правило, должны опираться на подшипники. Для простоты изготовления желательно использовать всего два комплекта подшипников. Если требуется больше подшипников, необходимо точное выравнивание подшипников. Обеспечение способности выдерживать осевую нагрузку и осевое расположение вала обычно обеспечивается только одним упорным подшипником, воспринимающим тягу в каждом направлении.Важно, чтобы элементы конструкции, поддерживающие подшипники вала, были достаточно прочными и жесткими.

В следующем списке представлена ​​процедура расчета вала для вала, испытывающего постоянную нагрузку. Технологические схемы, представленные на рис. 4.7 и 4.8 могут использоваться для определения конструкции вала для обеспечения прочности и жесткости, а также способности выдерживать колебания нагрузки, соответственно (см. Beswarick, 1994a, b). Pyrhonen et al. (2008) дают обзор конструкции вала с особым упором на конструкцию электрических машин.

Рисунок 4.7. Блок-схема процедуры расчета прочности и жесткости вала.

Рисунок 4.8. Технологическая схема расчета вала с переменной нагрузкой.

1.

Определите скорость вращения вала.

2.

Определите мощность или крутящий момент, передаваемые валом.

3.

Определите размеры устройств передачи энергии и других компонентов, которые будут установлены на валу.

4.

Укажите осевое положение вдоль вала для каждого устройства и компонента. Как правило, валы должны быть как можно короче. По возможности размещайте концентраторы напряжений подальше от участков вала, подверженных сильным нагрузкам.

5.

Укажите расположение подшипников для поддержки вала.

6.

Предложите общую компоновку геометрии вала с учетом того, как каждый компонент будет расположен в осевом направлении и как будет происходить передача мощности.Как правило, используйте большие радиусы скругления.

7.

Определите величину крутящего момента на валу.

8.

Определите силы, действующие на вал.

9.

Создайте диаграммы усилия сдвига и изгибающего момента, чтобы можно было определить распределение изгибающих моментов в валу.

10.

Выберите материал вала и укажите термическую обработку и т. Д.

11.

Определите соответствующее расчетное напряжение с учетом типа нагружения (плавное, ударное, повторяющееся, обратное).

12.

Проанализируйте все критические точки на валу и определите минимально допустимый диаметр в каждой точке, чтобы гарантировать безопасность конструкции.

13.

Определите прогиб вала в критических местах и ​​оцените критические частоты.

14.

Укажите окончательные размеры вала. Это лучше всего достигается с помощью подробного производственного чертежа в соответствии с признанным стандартом (см., Например, Руководство по британским стандартам в области проектирования и проектирования чертежей), и чертеж должен включать всю информацию, необходимую для обеспечения желаемого качества. Как правило, это включает спецификации материалов, размеры и допуски (двусторонние, биение, базовые значения и т. Д.; См. Главу 11 «Допуски и прецизионное проектирование»), отделку поверхности, обработку материалов и процедуры проверки.

При проектировании вала можно учитывать следующие общие принципы:

Валы должны быть как можно короче, а подшипники должны приближаться к приложенным нагрузкам. Это уменьшит прогиб вала и изгибающие моменты и увеличит критические скорости.

По возможности размещайте концентраторы напряжений, такие как острые радиусы, пазы и изменения диаметра, вдали от участков вала, подверженных сильным нагрузкам. Используйте большие радиусы скругления и гладкую поверхность, а также подумайте об использовании местных процессов поверхностного упрочнения, таких как дробеструйная обработка и холодная прокатка.

Если вес имеет решающее значение, используйте полые валы.

Обзор методов соединения вала со ступицей приведен в разделе 4.2, методы соединения вала с валом — в разделе 4.3, а определение критических скоростей — в разделе 4.4. В разделе 4.5 представлены аналитические методы определения диаметра в конструкции трансмиссионных валов.

Валы: определение, типы и применение

Что такое вал?

Вал определяется как вращающийся элемент машины, обычно круглой формы в поперечном сечении, который используется для передачи энергии от одной части к другой или от машины, которая вырабатывает энергию, к машине, которая поглощает энергию.

Вал является важным элементом машин. Они поддерживают вращающиеся детали, такие как шестерни и шкивы, и сами поддерживаются подшипниками, установленными в жестком корпусе машины.

Валы выполняют функцию передачи мощности от одного вращающегося элемента к другому, поддерживаемому им или соединенному с ним. Таким образом, они подвергаются воздействию крутящего момента из-за передачи мощности и изгибающего момента из-за реакций на элементы, которые ими поддерживаются.

Валы следует отличать от осей, которые также поддерживают вращающиеся элементы, но не передают мощность.

Валы всегда имеют круглое поперечное сечение и могут быть сплошными или полыми. Валы бывают прямыми, коленчатыми, гибкими и шарнирно-сочлененными. Прямые валы чаще всего используются для передачи энергии.

Такие валы обычно проектируются как ступенчатые цилиндрические стержни, то есть они имеют различный диаметр по длине, хотя валы постоянного диаметра было бы легко изготовить. Ступенчатые валы соответствуют величине напряжения, которое изменяется по длине.

Кроме того, валы с одинаковым диаметром несовместимы со сборкой, разборкой и техобслуживанием, такие валы усложнили бы крепление установленных на них деталей, особенно подшипников, которые имеют ограничение от скольжения в осевом направлении.

При определении формы ступенчатого вала следует учитывать, что диаметр каждого поперечного сечения должен быть таким, чтобы каждая деталь, установленная на вал, имела удобный доступ к своему гнезду.

Материал, используемый для вала s

Материал, используемый для обычных валов, — это низкоуглеродистая сталь.Когда требуется высокая прочность, используется легированная сталь, такая как никелевая, никель-хромовая или хромованадиевая сталь. Валы обычно формируются горячей прокаткой и доводятся до нужного размера путем холодного волочения или точения и шлифования.

Материал, используемый для валов, должен иметь следующие свойства:

  • Он должен иметь высокую прочность.
  • Он должен иметь хорошую механизацию.
  • Он должен иметь низкий коэффициент чувствительности.
  • Он должен иметь хорошие свойства термообработки.
  • Он должен обладать высокими износостойкими свойствами.

В качестве материала для изготовления обычных валов используется углеродистая сталь марок 40 C8, 45 C8, 50 C4 и 50 C12.

Изготовление вала ts

Валы обычно изготавливаются горячей прокаткой и подготавливаются к формованию путем холодного волочения или точения и шлифования. Холоднокатаные валы прочнее горячекатаных валов, но имеют более высокие остаточные напряжения.

Остаточное напряжение может вызвать деформацию валов при механической обработке, особенно при прорезании пазов или шпонок.Валы большего диаметра обычно кованые и им формуют токарный станок.

Типы валов

Валы в основном подразделяются на два типа:

  • Передаточные валы используются для передачи энергии между источником и машиной, поглощающей мощность. например, промежуточные валы, трансмиссионные валы и все заводские валы.
  • Валы машины являются неотъемлемой частью самого станка. например, коленчатый вал
  • Полуоси используются в транспортных средствах.
  • Вал шпинделя представляет собой вращающийся вал с приспособлением для удержания инструмента или заготовки.

Стандартные размеры валов:

Стандартные размеры приводных валов :

  • от 25 до 60 мм с шагом 5 мм
  • от 60 до 110 мм с шагом 10 мм
  • 110 мм до 140 мм с шагом 15 мм и
  • от 140 мм до 500 мм с шагом 20 мм
  • Стандартная длина валов составляет 5 м, 6 м и 7 м.

Стандартные размеры Машинные валы :

  • Шаги 0,5 мм до 25 мм

Преимущества валов:
  • Система вала менее подвержена заклиниванию.
  • Меньше обслуживания, чем цепная система, когда к приводному валу прикреплена труба.
  • Полый вал имеет меньший вес, чем сплошной вал, для той же передачи крутящего момента.
  • У полого вала внутренняя форма полая, поэтому материалов требуется меньше.
  • Вал более прочный и имеет низкую вероятность выхода из строя.
  • Высокий полярный момент инерции
  • Высокая прочность на скручивание

Недостатки валов:
  • Потери мощности из-за слабого сцепления.
  • Валы могут вибрировать во время вращения.
  • Издает постоянный шум
  • Затраты на техническое обслуживание и производство были высокими.
  • Процесс изготовления сложный.
  • Время простоя увеличилось из-за механических проблем.
  • Использование упругих муфт, таких как муфта с листовой пружиной, может вызвать потерю скорости между валами.
  • Изменить скорость оказалось не так-то просто.
  • Капание масла из верхнего вала.

Читайте также

Часто задаваемые вопросы.

1. Что такое вал?

Вал — это вращающийся элемент машины с длинной рукояткой копья или подобного оружия, обычно круглой формы в поперечном сечении, который используется для передачи энергии от одного вращающегося элемента к другому, поддерживаемому им или соединенному с ним.

2. Какие бывают типы вала?

Типы валов:
1. Передаточные валы используются для передачи энергии между источником и машиной, поглощающей мощность. например, промежуточные валы, трансмиссионные валы и все заводские валы.
2. Валы машины являются неотъемлемой частью самого станка. например, коленчатый вал
3. Полуоси используются в транспортных средствах.
4
. Вал шпинделя — это вращающийся вал с приспособлением для удержания инструмента или заготовки.

Какое определение для Shaft?

Вал определяется как вращающийся элемент машины, обычно круглого сечения, который используется для передачи энергии от одной части к другой или от машины, которая вырабатывает энергию, к машине, которая поглощает энергию.

СВЯЗАННЫЕ СТОЛБЫ

Что такое приводной вал? | Как работает приводной вал?

Что такое приводной вал?

Приводной вал является наиболее важной частью транспортного средства, которое передает крутящий момент от трансмиссии на дифференциал , а затем дифференциал передает этот крутящий момент на передние колеса для запуска транспортное средство.Приводной вал также известен как карданный вал , карданный вал , карданный вал или карданный вал .

Проще говоря, основное назначение гребного винта или приводного вала — передача крутящего момента двигателя от дифференциала к колесу транспортного средства.

Схема приводного вала

Положение карданного вала изменяется в зависимости от модели автомобиля и конфигурации автомобиля: передний привод, полный привод и задний привод с передним двигателем.Многие другие транспортные средства, такие как лодки, локомотивы, мотоциклы, грузовики и фургоны, также имеют карданные валы.

Эти валы имеют разное количество призматических шарниров, пластинчатых шарниров, универсальных шарниров или кулачковых муфт для изменения расстояния и выравнивания между ведущими и ведущими частями.

Работа приводного вала

Основное назначение приводного или карданного вала — передача крутящего момента двигателя от дифференциала или коробки передач на колеса автомобиля.Кроме того, любые изменения угла или длины, вызванные манипуляциями или отклонением, должны быть компенсированы, чтобы обеспечить отличную синхронизацию между шарнирами валов.

Приводной вал с приводом на передние колеса имеет соединительный вал, внутренний шарнир равных угловых скоростей и внешний неподвижный шарнир. У него также есть некоторые другие детали, такие как крутильные демпферы и кольца антиблокировочной системы.

Автомобиль имеет гибкие подшипники или опоры, которые используются для соединения блока трансмиссии и двигателя.Однако пружина подвески используется для соединения колес, дифференциала и задней оси.

Посмотрите на расположение выше; входной вал трансмиссии и выходной вал картера заднего моста находятся в нескольких плоскостях. Такое расположение помогает приводному валу соединять входной и выходной валы под наклоном.

Когда задние колеса ударяются о неровную поверхность, задние оси движутся вниз и вверх, расширяются и сжимаются пружиной подвески. Это изменяет угол между карданным валом и выходным валом трансмиссии.

Из-за этого процесса длина карданного вала меняется. Это изменение возникает из-за того, что ведущий вал и задний мост вращаются по дуге вместе с точкой их оси вращения.

Детали приводного вала

Карданный вал состоит из следующих основных частей:

  1. Фланцы
  2. Хомут скольжения и трубчатый хомут
  3. Хомут концевой
  4. Вал миделя
  5. Шарнир карданный
  6. Центральный подшипник
  7. Трубка
1) Трубка

Автомобили с задним приводом и автомобили с передним расположением двигателя также имеют камеры.Он используется для поддержания положения или размещения задней части во время торможения и ускорения.

Читайте также: Различные типы двигателей

2) Фланцы

Фланец используется для соединения карданного вала с дифференциалом, раздаточной коробкой и трансмиссией. Они также используются для соединения карданных валов с гидравлическими насосами, коробками отбора мощности и многими другими компонентами транспортного средства.

3) Центральный подшипник

Центральный подшипник используется для соединения двух частей карданного вала.Таким образом, центральный подшипник обеспечивает точное положение деталей приводного вала и снижает гармоническую вибрацию во время движения автомобиля.

4) Универсальный шарнир (карданный шарнир)

Карданный шарнир — важнейшая часть карданного вала. Универсальный шарнир также известен как карданный шарнир. Он соединяет вращающиеся валы автомобиля.

В настоящее время карданные валы с карданными шарнирами чаще всего встречаются в полноприводных и заднеприводных автомобилях.

5) Торцевая вилка

Концевая вилка используется для обеспечения прочности и точности карданного вала.

Основное назначение концевой вилки — уменьшение вибрации и шума при ускорении транспортного средства. Таким образом обеспечивается комфортное вождение.

6) Вал миделя

Это основной компонент приводного вала и соединительного вала, соединенного с корпусом на центральных подшипниках.

7) Трубная вилка и скользящая вилка

Хомут напрямую соединяется с приводным валом через универсальный шарнир.Это ярмо скользит внутрь и наружу раздаточной коробки для передачи мощности. Трубная вилка также требует успешного вращения карданного вала и карданного шарнира.

Читайте также: Работа планетарной коробки передач

8) Трубчатый вал

Этот вал используется для корректировки коэффициента расстояния между задней осью и коробкой передач. Приводной вал может иметь более одного трубчатого вала в зависимости от типов приводных валов и типов транспортных средств.

Длина этого вала зависит от расстояния вала от коробки передач.Короткий трубчатый вал используется для привода на передние колеса, а длинный трубчатый вал используется для привода на задние колеса.

Трубчатое поперечное сечение обеспечивает превосходную гибкость и прочность, чем заполненное поперечное сечение. Эти валы имеют легкий вес.

Типы приводных валов

Приводной вал имеет следующие основные типы:

  1. Цельный вал
  2. Вал из двух или трех частей

1) Цельный вал

Эти типы приводных валов используются в полноприводных автомобилях и многих других транспортных средствах, которые имеют небольшое расстояние между осью и двигателем.Применяется сварка трением для повышения долговечности, качества и прочности цельного приводного вала.

Этот тип гребного вала изготовлен из легкого материала, такого как алюминий, которому требуется больший диаметр для достижения такой же превосходной прочности, как и у стального вала. Ниже приведены некоторые проблемы с этим подходом:

  1. Его легче повредить.
  2. Большой зазор необходим для размещения вала и его гармоник.
  3. Цельный вал имеет высокую стоимость изготовления.

2) Двух- или трехкомпонентный гребной вал

Эти валы используются для предотвращения повреждения карданного вала из-за изгиба на высокой скорости. Двух- или трехкомпонентный вал используется для полноприводных автомобилей и автомобилей с большим расстоянием между осью и двигателем. Снизить скорость можно, разделив карданный вал на две или три части.

Когда вал не изгибается, пол или трансмиссионный туннель над валом опускается, чтобы освободить больше места для пассажиров или багажа.

3) Передний привод (FWD)

Прежде всего, вам нужно знать, что в переднеприводном автомобиле не используется карданный вал. В автомобилях с передним приводом переднее колесо обеспечивает привод автомобиля в движение.

В отличие от длинных приводных валов в заднеприводных автомобилях, все части трансмиссии переднеприводного автомобиля расположены в передней части автомобиля. Вал привода колеса использует шарниры равных угловых скоростей (ШРУС) вместо универсальных шарниров.

В переднеприводном транспортном средстве ось и трансмиссия соединены в одно целое, известное как трансмиссия.

Распространенные признаки неисправности приводного вала

Правильная работа приводного вала слишком важна для правильной работы автомобиля или любого другого транспортного средства. В случае выхода из строя карданного вала его необходимо немедленно заменить.

Ниже приведены наиболее частые признаки неисправного приводного вала. Если вы наблюдаете указанные ниже симптомы, вам необходимо немедленно заменить гребной винт или приводной вал.

  1. Вибрация
  2. Стук
  3. Скрип
  4. Карданный шарнир
  5. Проблемы с поворотом
1) Вибрация

Износ втулки ведущего вала может вызвать вибрацию. Втулка обычно предотвращает вибрацию вала на ранней стадии.

Как только вы обнаружите эту проблему в своем автомобиле, вам необходимо быстро ее исправить; в противном случае вибрации будут наихудшими.

В случае сильной вибрации вам и вашим пассажирам будет неудобно.В худшем случае другие компоненты системы трансмиссии также могут быть повреждены. Следуйте инструкциям производителя в руководстве пользователя, чтобы решить эту проблему.

2) Детонационный шум

Если во время движения вы слышите стук или необычный шум, возможно, проблема в приводном валу, и вам следует проверить это заранее. В максимальных случаях этот шум возникает из-за плохого скольжения ярма.

Прочтите руководство производителя и следуйте его указаниям, чтобы устранить лязгающий звук.Если вы не можете определить или устранить проблему, немедленно обратитесь к профессиональному специалисту, чтобы исправить ее.

3) Скрипящий шум

Если вы продолжаете слышать скрип под автомобилем во время движения, это признак неисправности или повреждения приводного вала. Если вы не устраните эту проблему как можно скорее, это может привести к дисбалансу или износу других. Это также может привести к полному выходу из строя других частей двигателя.

5) Универсальное совместное движение

Если карданный шарнир приводного вала вращается очень быстро или не может вращаться, значит, проблема с вашим валом.Это связано с тем, что со временем крышка уплотнения подшипника может заржаветь. В таком случае транспортное средство больше не может двигаться, и приводной вал необходимо заменить как можно скорее.

6) Проблемы с поворотом

Если передние колеса вашего автомобиля не поворачиваются быстро или вращаются очень медленно при попытке управлять автомобилем, это один из наиболее распространенных симптомов неисправного гребного винта или приводного вала. В таких условиях вам нужно будет приложить большое усилие к гидроусилителю руля, чтобы повернуть колеса.

Вам необходимо немедленно исправить эту проблему; в противном случае вам может стать хуже.

Если рулевое колесо создает проблемы с управлением колесами, возможно, необходимо проверить насос рулевого управления с гидроусилителем.

Подробнее: симптомы плохой системы рулевого управления с усилителем

Преимущества и недостатки приводного вала

Приводной или гребной вал имеет следующие достоинства и недостатки:

Преимущества приводного вала
  • Потери мощности отсутствуют или очень низкие.
  • Эти валы обладают высокой прочностью.
  • Приводной вал не имеет сложной конструкции.
  • Очень низкий уровень шума при высоком крутящем моменте.
  • Они требуют меньшего обслуживания по сравнению с цепной системой.
  • Система привода не заклинивает.

Недостатки приводного вала
  • Этот вал имеет больший вес, чем цепная система.
  • Цепная система более эффективна, чем карданный вал.
  • Карданный вал имеет много повреждений при очень высокой скорости.
  • У них есть проблемы с утечкой масла на шлице.
  • Полый карданный вал имеет высокую стоимость.
  • Это не самые лучшие валы для противодействия изгибающим силам.

Применение гребных валов
  • Приводные валы используются в различных тяжелых машинах.
  • Применяются для различных конструкционных автомобилей.
  • Они также используются в коммерческих автомобилях.
  • Приводной вал также использовался в более ранних самолетах.
  • Они также используются на кораблях.

Как узнать, нуждается ли мой приводной вал в ремонте?

Если вы наблюдаете в своем автомобиле какие-либо из перечисленных ниже симптомов, вам необходимо отремонтировать приводной вал:

  1. Сильная вибрация при вождении автомобиля.
  2. Стук
  3. Сильная вибрация от половиц автомобиля.
  4. Ржавчина вокруг ярма.
  5. Проблемы с рулевым управлением

Стоимость ремонта приводного вала

Стоимость ремонта приводного вала зависит от региона, в котором вы живете, и от части, которую вы хотите отремонтировать. Стоимость замены приводного вала варьируется от 490 до 1100 долларов. Если вы не замените его самостоятельно и не наймете рабочую силу, она также может потребовать до 250 долларов. Даже за простой ремонт вам придется заплатить от 1400 до 1800 долларов за процесс ремонта.

Если вы хотите отремонтировать только половину секции вала, вам нужно будет заплатить за этот процесс от 340 до 860 долларов, а затраты на рабочую силу — от 140 до 260 долларов.

В случае с полным приводом цена ремонта вырастет. За такой ремонт вам нужно будет заплатить от 650 до 1850 долларов в зависимости от вашего жилого района.

Раздел часто задаваемых вопросов

Для чего нужен приводной вал?

Основная функция приводного вала — передача крутящего момента от коробки передач к дифференциалу.

Какие условия необходимы для хорошего карданного вала?

Карданный вал требует следующих условий для безупречной работы;

  • Низкая осевая нагрузка
  • Динамически сбалансированная
  • Высокая прочность на скручивание
  • Высокая твердость
  • Высокая прочность

Из каких материалов сделан гребной вал?

Наиболее часто используемые материалы для изготовления карданного вала:

  • Термопластический полиамид
  • Стекловолокно
  • Кевлар
  • Углеродное волокно
  • Эпоксидный композит

Что происходит, когда трансмиссия выключается?

Распространенным признаком неисправного карданного вала является сильная тряска под автомобилем.Автомобиль также может начать вибрацию из-за износа втулок или кардана. Если не отремонтировать изношенные втулки или карданный шарнир, это может привести к полному отказу или повреждению других частей трансмиссии.

Сколько времени нужно для замены приводного вала?

Время замены приводного вала зависит от того, какую деталь вы хотите заменить. Этот временной масштаб меняется в зависимости от времени замены деталей приводного вала. В максимальных случаях работа такого типа выполняется всего за 1 день или менее чем за 8 часов работы.

Что вызывает поломку приводного вала?

Приводной вал ломается по следующим причинам:

  • Изношены карданные шарниры
  • Изношены втулки
  • Дефицит смазки
  • Поврежден шланг
  • Отсутствует балансировка
Подробнее
  1. Типы двигателей
  2. Работа системы рулевого управления
  3. Различные типы насосов
  4. Для чего предназначена жидкость для гидроусилителя руля?

Приводной вал | Mein Autolexikon

Приводной вал передает крутящий момент двигателя от коробки передач или дифференциала на колеса.Он также должен компенсировать все отклонения угла или длины, возникающие в результате …

Функция

Функция приводного вала заключается в передаче крутящего момента двигателя от коробки передач или дифференциала на колеса. Он также должен компенсировать все изменения угла или длины, возникающие в результате маневрирования и отклонения, для идеальной синхронизации между суставами.

Приводные валы автомобилей с передним приводом состоят из внешнего неподвижного шарнира, внутреннего шарнира равных угловых скоростей и соединительного вала.В их состав также входят такие элементы, как кольцо антиблокировочной системы и демпфер крутильных колебаний. Базовая конструкция подвесного неподвижного шарового шарнира, шарнира равных угловых скоростей, датируется 1930-ми годами.

В большинстве случаев внутренний CVJ имеет форму скользящего соединения, позволяющего приводному валу следовать за движениями подвески колеса. На передней оси (ведущей оси) подвесной шарнир должен эффективно передавать крутящий момент под большим углом (до 52 градусов). На задней оси углы подвесных шарниров значительно меньше.

Приводные валы постоянной скорости подвергаются максимальным нагрузкам все время, пока автомобиль находится в эксплуатации. Помимо чрезвычайно значительных углов смещения и поступательного движения, шарниры и сильфон должны выдерживать температуры от минус 40 до плюс 120 ° C, а также скорости до 2800 об / мин. Чтобы передавать требуемый крутящий момент во всех диапазонах частоты вращения и скорости двигателя с надежной стабильностью (в идеале на протяжении всего срока службы автомобиля), все компоненты не должны обслуживаться.

Безопасность

Приводные валы и шарниры равных угловых скоростей являются составными частями современных автомобилей, которые требуют максимальной безопасности.

Большинство проблем с приводным валом проявляется в виде стуков при прохождении крутых поворотов, ускорении или при сжатии и растяжении подвески. Чтобы не подвергать риску безопасность автомобиля, запишитесь на прием в специализированный гараж, если возникнут какие-либо из этих симптомов. Можно положиться на специалистов, которые обнаружат повреждение приводного вала и своевременно окажут необходимую помощь.

Причины повреждений

Износ с течением времени — одна из наиболее частых причин повреждения подвесных и внутренних шарниров. Повреждение также может быть вызвано неисправными втулками, использованием некачественной смазки и во многих случаях несоблюдением правильных процедур установки и снятия.

Признаки поломки

Большинство проблем с приводным валом проявляются в виде

  • стуков при прохождении крутых поворотов
  • при разгоне или
  • при сжатии и растяжении подвески.

Чтобы не подвергать риску безопасность автомобиля, запишитесь на прием в специализированный гараж при появлении любого из этих симптомов. Можно положиться на специалистов, которые обнаружат повреждение приводного вала и своевременно окажут необходимую помощь.

Амортизация

Чтобы продлить срок службы, приводные валы необходимо регулярно проверять в специализированной мастерской. Такие проверки проводятся в рамках регулярных сервисных проверок, предписываемых производителями автомобилей.Еще один хороший момент для проверки состояния приводных валов — переход с летних шин на зимние или наоборот.

Поврежденные втулки

Специалист проверяет надежность посадки и чистоту приводного вала, а также исправность втулок. Поврежденные втулки необходимо немедленно заменить, чтобы предотвратить повреждение соединения из-за проникновения грязи или выхода смазки. Если рукава ослаблены или изношены, существует риск того, что грязь или влага уже проникли в стык.Если есть сомнения, по соображениям безопасности следует заменить поврежденную втулку и весь шарнир.

Гильза из ТПЭ

Большинство шарнирных втулок на новых автомобилях изготавливается из ТПЭ. Как правило: втулку из ТПЭ нельзя заменять на резиновую. Соответствующая спецификация также должна соблюдаться при доливе смазки. Высокоэффективные консистентные смазки способны кратковременно выдерживать температуры до 160 ° C; Стандартные смазочные материалы для шарниров рассчитаны на кратковременную выдержку только при 110 ° C.Использование стандартной консистентной смазки в высокоэффективном применении может вызвать выделение газа из консистентной смазки и, в конечном итоге, привести к полному выходу из строя соединения.

Охрана окружающей среды

На рынке доступны как новые сменные карданные валы для легковых автомобилей, так и профессионально отремонтированные приводные валы. При ремонте использованных приводных валов (большинство из которых было повреждено) старые детали забираются из автомобильных гаражей для профессиональной утилизации на специальных производственных предприятиях в соответствии со стандартами, установленными для оригинального оборудования.

В рамках этого процесса повторно используются все пригодные для использования стальные детали. Старые валы осматриваются, разбираются, очищаются, повторно обрабатываются, а затем снова собираются для продажи на рынке ремонта автомобилей. Другие материалы, полученные в процессе ремонта (например, старая смазка, металлическая стружка или изношенные стальные детали), утилизируются правильным и надлежащим образом в соответствии с применимыми директивами по охране окружающей среды. Переработка значительно снижает потребление сырья и энергии и вносит значительный вклад в активную защиту окружающей среды.

  • Приводной вал

ПРОПЕЛЛЕРНЫЙ ВАЛ: НАЗНАЧЕНИЕ, ТИПЫ, КОМПОНЕНТЫ И ТРЕБОВАНИЯ

Распространите любовь, поделившись этим .. !!

Приводной вал (также называемый карданным валом или карданным валом) является частью трансмиссии в транспортном средстве с целью передачи крутящего момента от трансмиссии к дифференциалу, который в этой точке передает этот крутящий момент на колеса, чтобы переместить автомобиль. Приводной вал в основном используется для обмена крутящим моментом между частями, которые изолированы за счет разделения, поскольку различные сегменты должны находиться в разных частях транспортного средства.Транспортное средство с передним приводом на задние колеса должно иметь длинный приводной вал, соединяющий задний шарнир с трансмиссией, поскольку эти части находятся на противоположных сторонах транспортного средства.

Приводные валы используются по-разному в различных транспортных средствах, значительно различаются в автомобилях с особыми настройками для переднего привода, полного привода и недавно упомянутого переднего привода заднего двигателя. В разных транспортных средствах также используются приводные валы, как в круизерах, поездах и морских судах. Ниже приведено расположение приводного вала для типичного автомобиля с задним приводом с передним мотором (у некоторых автомобилей трансмиссия находится сзади).

 Вал гребного винта — это штанга, передающая управление от коробки передач к дифференциальному такелажу транспортного средства с двигателем от двигателя к гребному винту судна или летательного аппарата.

 Карданный вал, иногда называемый карданным валом, передает управление от коробки передач на задний шарнир. Часто столб имеет цилиндрический сегмент и, возможно, состоит из пары частей.

 План игры, состоящий из двух частей, поддерживается в средней точке универсальным установленным подшипником.Короткие приводные валы консолидированы для передачи интенсивности от последнего ведущего узла на уличные колеса как в переднем, так и в заднем приводе.

ФУНКЦИИ ГРЕБНОГО ВАЛА

В большей части легковых автомобилей двигатель расположен спереди, а задние колеса транспортного средства приводятся в движение. Этот план предусматривает использование более удлиненного карданного вала. В некоторых планах для увеличения длины используется несколько гребных валов.

В некоторых автомобилях двигатель находится спереди, а передние колеса находятся в движении. В некоторых других транспортных средствах двигатель находится сзади, а задние колеса приводятся в движение. Для таких действий используется короткий карданный вал для привода каждого колеса.

Двигатель и трансмиссия соединены с контуром автомобиля с помощью некоторого адаптируемого крепления. Задний шарнир с дифференциалом и колесами соединены с контуром автомобиля пружинами подвески.

Из-за описанного выше действия, выходной вал трансмиссии и информационный вал в основании заднего шарнира находятся в различных плоскостях. Это заставляет карданный вал, который соединяет эти два вала, оставаться наклонным.

Кроме того, в любой момент, когда задние колеса не работают нормально на улице, задняя ступица поднимается и опускается, сжимая и растягивая пружины подвески. При этом кромка между выходным валом трансмиссии и карданным валом изменяется.Кроме того, аналогичным образом изменяется длина карданного вала.

Различная длина карданного вала обусловлена ​​тем фактом, что карданный вал и опора задней ступицы вращаются на круглых сегментах с различными фокусами в качестве центров вращения.

Опора заднего шарнира перемещается в более коротком круговом сегменте, чем у карданного вала. Это связано с тем, что фокус изгиба опоры заднего шарнира является целью соединения задней пружины или рычага управления с контуром транспортного средства.Эта перспектива вызывает уменьшение длины карданного вала по мере увеличения точки между трансмиссией и карданным валом.

ТИПЫ ГРЕБНОГО ВАЛА:

  • Цельный гребной вал:

 Используется в автомобилях с коротким расстоянием между двигателем и осями, а также в полноприводных автомобилях на базе MR.

 Эрозионная сварка, применяемая на пересечении, повышает качество, качество и прочность пересечения.

  • Карданный вал, состоящий из 2/3 частей:

 Используется в качестве элемента транспортных средств с большим расстоянием между двигателем и осями, а также с передним приводом с передним приводом. транспортных средств.

 Разделение карданного вала на несколько секций позволяет снизить базовое число преобразований, предотвращая возникновение вибрации при увеличении общей длины полюса.

КОМПОНЕНТЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ВАЛА:

 Карданный вал передает крутящий момент двигателя на задний шарнир, по крайней мере, через одно широкое соединение.

 Шлицы на отделке карданного вала безупречно входят в шлицы втулки. Это позволяет незначительно изменять разницу в длине между ведущим и определяемым блоком без ущерба для урожайности и информационного заголовка.

 Первичный подшипник помогает и направляет карданный вал.

 Шипы соединяют карданный вал с коробкой передач.

ТРЕБОВАНИЯ К ГИДРАВЛИЧЕСКОМ ВАЛУ:

Для достижения производительной мощности следующие нормальные характеристики карданного вала

 Высокое качество скручивания: поэтому они изготавливаются из прочного или пустого круглого поперечного сегмента.

 Закаленные и закаленные. затвердевшие: Таким образом, они изготовлены из широко распространенной качественной стали и закалены.

 Динамическая регулировка: поскольку чудо вращения может быть основным при более высоких темпах, соответственно, гребные валы испытываются на электронной регулировочной машине.

 Пониженные толкающие нагрузки: поскольку реверберация опасна для срока службы вала. Кроме того, он передает необычайно уникальную силу на концевые опоры шеста, поэтому его событие должно поддерживаться на стратегическом расстоянии от него.

ПРИМЕЧАНИЕ: Поскольку конец втулки карданного вала вытаскивается из гнезда трансмиссии при еще смонтированной трансмиссии, может произойти разлив трансмиссионного масла, повреждение кромки сальника или канал для остатков, если автомобиль будет поднят выше по направлению к его передней части. конец.Будьте особенно внимательны при снятии карданного вала.


Распространите любовь, поделившись этим .. !!

Механическая конструкция вала

Ссылки на статьи: Материалы вала, компоновка вала, передача крутящего момента, расчет статических напряжений, динамических напряжений и усталости, определение критических напряжений, прогиб, критическая скорость

Вал — это механическая часть, обычно имеющая круглое поперечное сечение. Он используется для передачи энергии посредством вращения.Он обеспечивает ось вращения для множества прикрепленных к нему механических компонентов, таких как звездочки, шестерни, шкивы, маховики и кулачки. Наконец, он используется для управления геометрией их движения во время вращения.

Вал не следует путать с осью, которая фактически по определению является невращающимся элементом, не несущим крутящего момента, а вместо этого используется для поддержки колес и других вращающихся объектов. Автомобильная ось — это не настоящая ось, а по определению является валом.При анализе истинной оси вам нужно будет только посмотреть на статическую балку и выполнить статический анализ на ней. С другой стороны, валу также необходимо выполнить динамический анализ, чтобы определить усталостное напряжение.

Материалы вала

Ссылки на статьи: Материалы вала, компоновка вала, передача крутящего момента, расчет статических напряжений, динамических напряжений и усталости, определение критических напряжений, прогиб, критическая скорость

Как правило, для большинства применений сталь является наиболее популярным материалом для изготовления валов.Однако можно было использовать алюминий, а также такие экзотические материалы, как титан. В этой статье я собираюсь в основном обсудить сталь.

При выборе материала необходимо учитывать два основных критерия. Это сила и жесткость. Жесткость связана с модулем Юнга материала, а прочность зависит от предела текучести и предела прочности выбранного материала.

Сначала поговорим о жесткости. Как упоминалось выше, жесткость является функцией модулей Юнга материалов.Теперь для большинства сталей модуль Юнга по существу постоянен. Это означает, что жесткость вала, если в качестве материала выбрана сталь, не зависит от модуля Юнга, а зависит от геометрии вала.

Большинство нагрузок на вал будет перпендикулярно оси вала. Это означает, что необходимо будет использовать анализ балки для расчета полного прогиба вала. Однако могут быть случаи, когда на вал также будут действовать осевые силы. Например, если используется упорный подшипник.Наконец, у большинства валов будет торсионный аспект, на который необходимо обратить внимание, поскольку они используются для передачи крутящего момента от одного компонента к другому.

Однако разные марки стали влияют на предел текучести и предел прочности материала. Многие валы в большинстве случаев изготавливаются из низкоуглеродистой, холоднотянутой или горячекатаной стали. Причина этого в том, что упрочнение стали термической обработкой или использованием высоколегированной стали обычно не требуется и лишь умеренно снижает усталостное разрушение вала.Вместо этого лучше всего начинать проектирование с недорогой стали, когда вы впервые начинаете выкладывать свою конструкцию, а затем определять позже, нужно ли вам заменить ее на другой материал.

Как упоминалось выше, вы также можете выбрать термическую обработку стали для повышения ее прочности. Некоторые стали, которые можно подвергать термической обработке, следующие. ANSI 1340-50, 3140-50, 4140, 4340, 5140 и 8650.

Также могут быть случаи, когда потребуется поверхностная закалка вала. Примером может служить вал, одновременно являющийся цапфой подшипника.В этих случаях вы можете использовать следующие материалы ANSI 1020, 4320, 4820 и 8620.

Если вы выбрали холоднокатаную сталь. Обычно вам нужно, чтобы наибольший диаметр вала не превышал 3 дюймов. Хотя, если вы решите использовать горячекатаную сталь, все ее поверхности необходимо будет обработать, чтобы она работала правильно. Наконец, для валов больших размеров, требующих удаления большого количества материала путем механической обработки, остаточные напряжения, которые будут накапливаться в процессе обработки, могут вызвать его деформацию.Лучше всего сначала выполнить черновую резку детали, подвергнуть ее термообработке для снятия остаточных напряжений, а затем выполнить чистовой рез на детали для достижения желаемых размеров.

Также рекомендуется спроектировать вал, который будет использовать наименьшее количество материала, но при этом близок к размерам заготовки, так что в процессе обработки необходимо удалить лишь небольшое количество материала. Это по экономическим причинам.

Наконец, также могут быть случаи, когда вам нужно будет выбрать нержавеющую сталь вместо углеродистой стали.Эти случаи обычно связаны с факторами окружающей среды, такими как среда с высоким содержанием соли.

Расположение вала

Ссылки на статьи: Материалы вала, компоновка вала, передача крутящего момента, расчет статических напряжений, динамических напряжений и усталости, определение критических напряжений, прогиб, критическая скорость

В самом начале вашей конструкции вам нужно определиться с раскладкой на валу. Вам нужно решить, где все шестерни, подшипники, шкивы и т. Д. Будут контактировать с валом.Далее необходимо определить, какую нагрузку объект будет прикладывать к валу. После этого вы можете создать диаграмму свободного тела, чтобы увидеть, как будут взаимодействовать силы, что позволит вам определить, где будут возникать максимальное напряжение и смещение. Это также позволит вам создать диаграмму сдвига и момента, которую затем можно использовать для определения касательных напряжений и изгибающих напряжений в любой точке балки.

Обычно вал представляет собой ступенчатый цилиндр. Это поможет расположить компоненты.Это также поможет поддерживать компоненты при наличии осевой силы из-за осевой нагрузки. Примером компонента, создающего осевую нагрузку, является червячная передача. Ступеньки на валу удерживают компонент только с одной стороны. Если необходимо поддерживать обе стороны, необходимо добавить стопорное кольцо, проставку или зажим, чтобы удерживать компонент с обеих сторон. Наличие надежной опоры для компонента не только способствует выравниванию, но и помогает уменьшить вибрацию и дребезжание компонента во время его работы.Ниже приведен пример ступенчатого вала цилиндра.

На изображении выше вал поддерживается двумя подшипниками с каждой стороны, и на нем есть шкив с проставкой, чтобы удерживать шкив на месте. Обратите внимание, что ступенчатый цилиндр используется для размещения подшипников и шкива в определенном месте. Это упрощает сборку и предотвращает перемещение компонентов.

Лучше всего поддерживать компоненты, несущие нагрузку, между подшипниками, а не консольно.Однако для упрощения сборки иногда может потребоваться консольное закрепление компонентов, например звездочек и шкивов. Это упростит сборку цепи или ремня. Когда вы устанавливаете консоль для компонента, лучше всего делать консоль как можно короче, чтобы минимизировать прогиб.

Большинство валов также должны иметь только два поддерживающих его подшипника, по одному подшипнику на каждом конце вала. Однако для очень длинных валов, несущих несколько несущих компонентов, может потребоваться установка дополнительных подшипников в ключевых областях, чтобы минимизировать изгибающие моменты и прогиб.

Также будут случаи, когда осевое нагружение нетривиально. Как упоминалось выше, одним из случаев может быть установка на вал червячной передачи. В этом случае вам потребуется обеспечить путь для передачи осевой нагрузки через подшипник на землю. Вы можете сделать это, используя стопорное кольцо, буртик на валу или штифты, чтобы удерживать компонент на месте, чтобы осевая нагрузка передавалась на вал. Подшипник, на который передается осевая нагрузка, должен быть упорным.Подшипник также должен иметь заплечик позади него для поддержки, чтобы он не двигался.

Наконец, помните, что при проектировании всегда важно думать о том, как вы будете собирать и разбирать компоненты на валу и снимать с него. Как правило, компоненты, которые собираются в центре вала, имеют больший диаметр ступицы, который будет постепенно уменьшаться к концу вала. Как упоминалось выше, если вам нужны уступы с каждой стороны компонента, вам потребуется какое-то стопорное кольцо или зажим.Наконец, если вы используете запрессованные компоненты, вам нужно будет обратить внимание на свои допуски. Вам также нужно будет подумать о том, как вы собираетесь надавливать на компоненты во время сборки и как вы будете снимать компоненты, если вам когда-либо придется разбирать сборку.

Передача крутящего момента

Ссылки на статьи: Материалы вала, компоновка вала, передача крутящего момента, расчет статических напряжений, динамических напряжений и усталости, определение критических напряжений, прогиб, критическая скорость

В дополнение к разметке компонентов вам также потребуется спроектировать функцию передачи крутящего момента на валу и компоненты, которые устанавливаются на вал.Некоторые из примеров — шпоночные пазы, установочные винты, штифты, штифты или прессовая посадка. При проектировании этих элементов вы можете захотеть спроектировать эти элементы так, чтобы они вышли из строя, если крутящий момент превысит критическое значение. Это поможет защитить важные компоненты. На изображении ниже показано различие между шлицами, шпоночными пазами, штифтами и установочными винтами.

Использование шпоночной канавки — один из наиболее эффективных способов передачи крутящего момента от компонента на вал. Это еще и экономично.Компоненты с ключом легко собирать и разбирать, поскольку они обычно надеваются друг на друга с помощью скользящей посадки. Они также способны выдерживать крутящий момент от умеренного до высокого, в зависимости от размера ключа. Наконец, если важна синхронизация, можно использовать шпонки для обеспечения определенной угловой ориентации компонента, установленного на валу. Шлицы

похожи на шпонки, за исключением того, что вместо одной точки передачи на вал существует несколько точек, в которых крутящий момент может передаваться на вал.Шлицы представляют собой короткие зубья шестерни, образованные снаружи вала и внутри детали. Шлицы могут быть намного дороже в производстве, чем ключи, и, как правило, не требуются для простой передачи крутящего момента. Обычно они необходимы для приложений с высоким крутящим моментом.

Наконец, если вам нужно передать только низкий крутящий момент, можно использовать штифты, установочные винты или прессовую посадку. Все три случая могут стать причиной отказа, если уровни крутящего момента станут слишком высокими.Однако штифты — лучший компонент для использования, если вы хотите, чтобы произошел сбой, если вы ожидаете изменения, когда уровни крутящего момента могут стать слишком высокими. Причина в том, что установочные винты и прессовая посадка могут испортить поверхность вала, вызывая проблемы позже, когда вы попытаетесь починить сборку.

Расчет статических напряжений

Ссылки на статьи: Материалы вала, компоновка вала, передача крутящего момента, расчет статических напряжений, динамических напряжений и усталости, определение критических напряжений, прогиб, критическая скорость

Давайте посмотрим на простой пример.Допустим, колесо, показанное на изображении ниже, поддерживает объект весом 500 фунтов, а 25 фут-фунт передаются через вал на колесо, чтобы переместить объект, который поддерживает колесо.

Первым шагом к решению проблемы является построение схемы свободного тела. Сначала давайте посмотрим на вес в 500 фунтов. Предполагая, что объект, поддерживающий вал, бесконечно жесткий, указанную выше проблему можно рассматривать как консольную балку. На основании этого может быть построена диаграмма свободного тела, а также диаграммы сдвига и момента.См. Изображение ниже.

Обратите внимание, что если эту проблему рассматривать как консольную балку, поперечная сила постоянна по всей длине вала. С другой стороны, результирующий момент достигает максимума в том месте, где вал соприкасается со своей опорой. Чтобы узнать больше о том, как рассчитать диаграммы момента и сдвига, перейдите сюда.

Для расчета напряжения из-за момента, вызванного изгибом, будет использоваться следующее уравнение. Обратите внимание, напряжение, вызванное моментом, — это нормальное напряжение.

(уравнение 1) $ σ = \ frac {Mc} {I} $

$ M $ = Момент

$ C $ = расстояние до нейтральной оси

$ I $ = момент инерции площади

Для расчета напряжения сдвига из-за изгиба, также известного как поперечный сдвиг, можно использовать следующее уравнение.

(уравнение 2) $ τ = \ frac {VQ} {IW} $

$ V $ = Сила сдвига

$ I $ = момент инерции площади

$ w $ = ширина площади поперечного сечения.

(уравнение 3) $ Q = y’A ’

долларов США

Q представляет собой площадь над интересующей точкой по отношению к центроиду этой области и центроиду основного поперечного сечения.

Все вышеперечисленное — это то, что можно было бы использовать, чтобы справиться с весом в 500 фунтов, приходящимся на колесо. Нам все еще нужно говорить о крутящем моменте в 25 фут-фунт.Крутящий момент 25 фут-фунт представляет собой крутящую силу. На следующем изображении представлена ​​диаграмма свободного тела.

Торсионные силы будут постоянными по всему валу. Обратитесь к приведенному ниже уравнению, чтобы определить напряжение сдвига из-за кручения.

(уравнение 4) $ τ_ {max} = \ frac {Tr_o} {J}

$

$ T $ = Крутящий момент

$ r_o $ = Внешний радиус

$ J $ = Полярный момент инерции

Обратите внимание, что в приведенном выше примере можно определить 3 различных напряжения. Есть нормальное напряжение из-за изгиба, есть поперечное напряжение сдвига из-за изгиба и есть напряжение сдвига из-за кручения.Также может быть четвертое напряжение, которое не было показано в примере. Это нормальное напряжение из-за осевой силы. См. Изображение ниже.

Приведенное ниже уравнение используется для определения нормального напряжения из-за осевой нагрузки.

(уравнение 5) $ σ = \ frac {F} {A} $

$ F $ = Осевая нагрузка

$ A $ = Площадь поперечного сечения

Теперь, когда были обсуждены все четыре различных типа напряжения, следующим шагом является определение максимального нормального и максимального напряжения сдвига, возникающего в результате разнонаправленных нагрузок.2}

долларов США

Второй способ — использовать Круг Мора. См. Изображение ниже.

Третий метод, который можно использовать, — это критерии максимального напряжения. См. Изображение ниже.

Все три метода можно использовать для определения максимального напряжения на валу в конкретной интересующей точке. Это значение затем можно использовать, чтобы определить, поддается ли вал.

Важно отметить, что напряжение может варьироваться в поперечном сечении вала в зависимости от приложенного напряжения.См. Изображение ниже.

При сложении напряжений обязательно обращайте внимание на направление различных сил, чтобы знать, следует ли складывать напряжения вместе или вычитать их. Также важно понимать, что уровень напряжения зависит от того, на какую часть поперечного сечения вы смотрите.

Наконец, последний тип напряжения, который может возникнуть на валу, — это концентрация напряжений. Концентрация напряжения — это когда напряжение усиливается из-за изменения геометрии.Это может произойти на валу, диаметр которого изменился, имеет шпоночную канавку или паз для стопорного кольца. В таблице ниже представлен список концентраций напряжений для некоторых конкретных примеров.

Гибка Торсионный осевой
Скругление плеча — острое
(r / d = 0,02)
2,7 2,2 3,0
Филе лопатки — хорошо закругленное
(r / d = 0,1)
1.7 1,5 1,9
Шпонка концевой фрезы
(п / д -0,02)
2,14 3,0 НЕТ
Шпоночное гнездо для салазок 1,7 НЕТ НЕТ
Канавка стопорного кольца 5,0 3,0 5,0

Чтобы использовать значения в таблице выше, необходимо умножить номинальное напряжение в области, на которую влияет концентрация напряжений, на значение концентрации напряжений.Как видите, концентрация стресса может привести к экспоненциальному росту ожидаемого стресса, в зависимости от того, насколько резким будет изменение.

Динамические напряжения и усталость

Ссылки на статьи: Материалы вала, компоновка вала, передача крутящего момента, расчет статических напряжений, динамических напряжений и усталости, определение критических напряжений, прогиб, критическая скорость

Выше я говорил о том, как найти напряжения от статической нагрузки. Однако, поскольку вал будет вращаться вместе со своими компонентами, это фактически динамическая проблема.Это означает, что осевое напряжение, напряжение изгиба и скручивание может иметь чередующиеся среднечастотные компоненты. Это может со временем привести к усталости детали, что приведет к ее выходу из строя, даже если статический анализ показывает, что вал не достигает предела текучести материалов. Например, подумайте, что происходит, когда вы сгибаете канцелярскую скрепку вперед и назад. Со временем он сломается. То же самое может случиться с валом после определенного количества циклов, обычно от тысяч до миллионов. Вот почему со временем вам обычно приходится заменять компоненты в вашем автомобиле, даже если деталь выглядит так, как будто она все еще исправна.Чтобы найти средние и переменные напряжения, можно использовать следующие уравнения.

Стресс средних частот

(уравнение 9) $ σ_m = \ frac {σ_ {max} + σ_ {min}} {2}

$

Переменное напряжение

(уравнение 10) $ σ_a = \ frac {σ_ {max} -σ_ {min}} {2}

$

Давайте вернемся к приведенному выше примеру, где у нас есть колесо, поддерживающее вес в 500 фунтов, и постоянный крутящий момент 25 фут-фунт, передаваемый через вал.

Первоначально я рассматривал эту проблему как статическую, однако на самом деле это проблема динамическая, потому что колесо вращается.Отдельные напряжения, обнаруженные в статической задаче, все еще можно использовать, но вам нужно будет определить, являются ли они напряжениями среднего уровня или переменными напряжениями.

Во-первых, давайте посмотрим на крутящий момент. Для этой проблемы крутящий момент постоянный, что означает, что он не меняется из-за вращения колеса. Из-за этого результирующее напряжение сдвига от крутящего момента будет рассматриваться только как напряжение сдвига среднего уровня без переменного напряжения. Теперь давайте посмотрим на вес в 500 фунтов. Вес в 500 фунтов всегда будет отталкиваться от колеса.Однако, поскольку вал вращается, а вес в 500 фунтов не следует за вращением, поля напряжений из-за изгиба будут вращаться по мере вращения вала. Это приведет к чередованию нормального напряжения изгиба и поперечного напряжения сдвига на валу. Оба будут иметь максимальное и минимальное напряжение и напряжение среднего диапазона, которые необходимо будет найти с помощью приведенных выше уравнений.

Затем мы можем использовать теорию разрушения энергии искажения, чтобы найти результирующее напряжение среднего диапазона по Мизесу и переменное напряжение, используя следующие уравнения.{, 2}

долларов США

В следующей статье подробно обсуждается, как найти все значения, необходимые для определения предела выносливости для приведенного выше уравнения.

Наконец, когда вы знаете, каков предел выносливости и что вы знаете о напряжениях фон Мизеса, вы можете решить вопрос о запасе прочности. Существуют разные методы, которые можно использовать для определения коэффициента безопасности, и каждый из них даст несколько разный ответ.

Первый критерий — это критерий Содерберга, который представлен приведенным ниже уравнением.

(уравнение 14) $ \ frac {σ’_a} {S_e} + \ frac {σ’_m} {S_y} = \ frac {1} {n}

долларов США

$ S_y $ = предел текучести материала

Другой критерий, который можно использовать, — это модифицированный критерий Гудмана. 2 = 1 $

Четвертый критерий, который можно использовать, — это эллиптический критерий ASME, который представлен приведенным ниже уравнением.2 = 1 9000 долларов США

Наконец, последний критерий — статический критерий Лангера.

(уравнение 18) $ σ’_a + σ’_m = \ frac {S_y} {n}

$

Для соответствия вышеуказанным критериям n должно быть больше или равно 1, если оно меньше 1, то предполагается, что деталь выйдет из строя. Консервативные дизайнеры будут использовать модифицированный критерий Гудмана. В любом случае, хотя деталь должна соответствовать статическим критериям Лангера, в противном случае прогнозируется статический отказ детали.

Наконец, предел выносливости можно использовать для прогнозирования усталостного напряжения по отношению к определенному количеству циклов с помощью следующих уравнений.2} {S_e}

долларов

(уравнение 21) $ b = — \ frac {1} {3} log \ left (\ frac {fS {ut}} {S_e} \ right) $

$ f $ = доля усталостной прочности

Долю усталостной прочности можно найти с помощью следующего графика.

Вы также можете использовать диаграмму S-N для конкретного материала, чтобы определить необходимое усталостное напряжение для достижения заданного количества циклов. См. Изображение ниже, чтобы увидеть схему S-N для стали UNS G41300.

Определение критических напряжений

Ссылки на статьи: Материалы вала, компоновка вала, передача крутящего момента, расчет статических напряжений, динамических напряжений и усталости, определение критических напряжений, прогиб, критическая скорость

При анализе валов вам не нужно анализировать каждую точку вала, и из двух вышеупомянутых разделов вы можете видеть, что это было бы сложной задачей.Вместо этого вам следует сосредоточиться только на нескольких критических местах.

Эта первая область, на которой вы должны сосредоточиться, — это внешняя поверхность вала, на которой момент вала наибольший. Для вала, который является опорой наподобие консольной балки, момент будет максимальным там, где балка поддерживается. Для вала, поддерживаемого с обоих концов, вам нужно будет создать диаграмму моментов, чтобы определить, где находится наибольший момент.

Вы также захотите сосредоточиться на областях, где присутствует крутящий момент.Как упоминалось выше, один крутящий момент будет постоянным между компонентом, передающим крутящий момент, и компонентом, которому передается крутящий момент. Однако могут возникнуть ситуации, когда на валу действуют несколько крутящих моментов. Это может привести к тому, что одни крутящие моменты будут компенсировать друг друга, а другие — суммироваться. Опять же, чтобы определить, где на валу будет максимальный крутящий момент, вам нужно будет создать диаграмму свободного тела.

Кроме того, вам следует сосредоточить внимание на областях вала с высокими концентрациями напряжений, которые могут усилить то, что может считаться незначительным напряжением, до напряжения, которое может вызвать отказ.

Когда есть изгибающий момент, возникает напряжение сдвига, а также нормальное напряжение из-за момента. Как правило, напряжение сдвига, вызванное моментом, незначительно по сравнению с нормальным напряжением, вызванным моментом. В связи с этим вам может даже не потребоваться учитывать это напряжение сдвига в своем анализе. Единственный случай, который вы хотели бы рассмотреть, — это когда изгибающий момент находится на короткой короткой балке, что в этих случаях напряжение сдвига может быть значительным по сравнению с нормальным напряжением из-за изгибающего момента.Также помните, что если вы анализируете напряжение сдвига из-за изгибающего момента, максимальное напряжение сдвига будет присутствовать в центре тяжести вала, в то время как на поверхности вала им можно будет пренебречь. Это обратное для нормального напряжения из-за изгиба, а также для напряжения сдвига из-за кручения. В этих случаях максимальное напряжение будет на поверхности вала и незначительно в центре тяжести вала.

Наконец, последний тип силы, которая может взаимодействовать с валом, — это осевая сила из-за осевой нагрузки.Это, как правило, можно считать незначительным по сравнению с напряжением из-за изгибающего момента и напряжением из-за кручения. Однако это зависит от ситуации, и вам нужно будет принять обоснованное решение, основываясь на текущей информации, которая у вас есть на данный момент.

Прогиб

Ссылки на статьи: Материалы вала, компоновка вала, передача крутящего момента, расчет статических напряжений, динамических напряжений и усталости, определение критических напряжений, прогиб, критическая скорость

Помимо напряжений, вас также может заинтересовать прогиб, вызванный этими напряжениями.Одна из основных причин, по которой вам может быть интересно определить отклонение вала, — это обеспечение привязки к северу. Помните, что вал может воспринимать осевую нагрузку, крутящую нагрузку, изгибающий момент или комбинацию всех трех.

Проще всего рассчитать прогиб из-за осевой нагрузки и прогиб из-за крутильной нагрузки. Приведенное ниже уравнение будет использоваться для расчета прогиба из-за осевой нагрузки.

(уравнение 22) $ δ = \ frac {FL} {AE} $

$ L $ = Длина между силой и землей

$ E $ = модуль Юнга

$ A $ = площадь поперечного сечения

Уравнение, приведенное ниже, будет использоваться для расчета угла скручивания из-за крутильной нагрузки.

(уравнение 23) $ Φ = \ frac {TL} {JG} $

$ L $ = расстояние, на которое крутящий момент приложен к

$ G $ = Модуль сдвига

$ J $ = Полярный момент инерции

Затем может потребоваться определение прогиба из-за изгибающего момента. Это намного сложнее, и одно уравнение не может быть использовано, чтобы найти это. Вместо этого вам нужно будет вывести уравнения на основе диаграмм сдвига и момента. На изображениях ниже представлены шесть различных примеров, которые можно использовать для расчета полного прогиба вала и его наклона.Однако вы можете получить свои собственные уравнения для уникальных ситуаций, используя отклонение путем интегрирования или функции разрывов.

Критическая скорость

Ссылки на статьи: Материалы вала, компоновка вала, передача крутящего момента, расчет статических напряжений, динамических напряжений и усталости, определение критических напряжений, прогиб, критическая скорость

Когда вал вращается, его жесткость EI противостоит центробежным силам, вызванным вращением валов.2 \ sqrt {\ frac {EI} {m}}

долл. США

$ м $ = масса на единицу длины

Чтобы найти критические скорости более высокого порядка, вам нужно будет использовать матричную алгебру, которую я не буду обсуждать в этой статье, или использовать компьютерное моделирование.

Карданный вал / приводной вал, универсальный шарнир

Карданный вал или приводной вал

Карданный вал соединяет вал трансмиссии с валом шестерни на оси колеса. Карданный вал также называют карданным валом или приводным валом.

Карданный вал передает мощность от двигателя, сцепления и трансмиссии к ведущим колесам автомобиля через главную передачу и блок дифференциала.

Когда автомобиль, например, поворачивает направо, его внутренние колеса должны пройти меньшее расстояние, и скорость автомобиля будет уменьшена. Однако по сравнению с внутренними колесами крайние колеса должны будут пройти большее расстояние и с большей скоростью. Это можно сделать с помощью дифференциала.

Функции карданного вала

В большинстве автомобильных транспортных средств двигатель расположен спереди, а задние колеса транспортного средства приводятся в движение. Такое расположение требует использования более длинного карданного вала. В некоторых случаях для увеличения длины используются два или три гребных вала.

Карданный вал Типы:

1. Карданный вал цельного типа:

  • Используется для автомобилей между двигателем и осями с ограниченным расстоянием
  • Сварка трением в месте соединения помогает повысить прочность, эффективность и надежность соединения карданного вала.

2. Карданный вал из 2 частей / 3 частей:

  • Используется в составе автомобилей с большим расстоянием от двигателя до оси и с полным приводом Передний двигатель.
  • Разделение карданного вала на две или три части позволяет уменьшить критическое число оборотов, чтобы избежать проблемы вибрации, если общая длина вала увеличена.

Где установлен карданный вал?

В некоторых транспортных средствах двигатель находится спереди, а передние колеса находятся в движении.В некоторых других транспортных средствах двигатель находится сзади, а задние колеса приводятся в движение. Для таких устройств используется короткий карданный вал для привода каждого колеса.

Двигатель и трансмиссия крепятся к раме автомобиля с помощью гибких опор. Корпус заднего моста с дифференциалом и колеса прикреплены к раме автомобиля пружинами подвески.

Из-за вышеупомянутой компоновки выходной вал трансмиссии и входной вал картера заднего моста находятся в разных плоскостях.Это заставляет карданный вал, соединяющий эти два вала, оставаться в наклоне.

Кроме того, всякий раз, когда задние колеса сталкиваются с неровностями дороги, картер задней оси перемещается вверх и вниз, сжимая и расширяя пружины подвески. При этом изменяется угол между выходным валом трансмиссии и карданным валом. Кроме того, изменяется и длина карданного вала.

Схема карданного вала / Детали карданного вала

Изменение длины карданного вала происходит из-за того, что карданный вал и корпус заднего моста вращаются по дугам с разными точками в качестве их центров вращения.

Картер заднего моста перемещается по более короткой дуге, чем дуга карданного вала. Это связано с тем, что центр дуги картера заднего моста является точкой крепления задней пружины или рычага управления к раме автомобиля. Этот аспект вызывает уменьшение длины, занимаемой гребным валом, поскольку угол между трансмиссией и гребным валом увеличивается.

Итак, карданный вал выполняет следующие функции:

1. Он передает вращательное движение выходного вала коробки передач на дифференциал, а затем на колеса через полуоси.

2. Передает движение под часто меняющимся углом.

3. Он учитывает изменения длины между коробкой передач и задней осью.

В случае автомобилей, где общая длина транспортного средства не слишком велика, карданный вал имеет одну длину. С другой стороны, расстояние между валом трансмиссии и валом-шестерней дифференциала больше в случае грузовиков, автобусов и легковых автомобилей с длинными шасси. В таких случаях один или несколько промежуточных карданных валов соединены с главным валом коробки передач, а другой конец — с главным карданным валом.

Промежуточный карданный вал поддерживается подшипниковым узлом. Подшипниковый узел состоит из кронштейна, резиновой подушки и шарикового подшипника. Кронштейн подшипника крепится к поперечине рамы автомобиля. Расположение промежуточного вала уменьшает длину главного карданного вала.

Почему карданный вал полый?

Полый и цельный валы — это два типа валов. Полые валы значительно легче цельных валов и могут передавать тот же крутящий момент, что и цельные валы сопоставимого размера.Кроме того, для ускорения и замедления полых валов требуется меньше энергии. В результате полые валы имеют большие перспективы в автомобильном секторе для передачи энергии. Полые валы традиционно изготавливают методом ковки и глубокого сверления. К сожалению, из-за большого количества материала, необходимого для изготовления, это чрезвычайно дорогостоящая операция.

Карданный вал и ведущий вал

Вал карданный

Этот вал должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать скручивающее действие крутящего момента, а также достаточно прочным, чтобы поглощать крутильные удары.Поскольку вибрация возникает, когда центр тяжести не совпадает с осью вала, она должна преодолевать естественную тенденцию изгибаться под собственным весом.

Обычно используется карданный вал трубчатого сечения, поскольку он имеет малый вес, высокую устойчивость к перекосам (особенно носовой части), высокую прочность на скручивание и низкое инерционное сопротивление изменениям угловой скорости, возникающим при использовании универсального шарнира. муфта часто используется для привода вала.

Вал прогибается под действием собственного веса (т.е.е. образует дугу) рядом с центром даже после идеального статического выравнивания. Из-за центробежного удара, когда это провисание становится серьезным, вращение вала заставляет лук подниматься. Это искажение или биение вала вызывает значительную вибрацию, когда он достигает скорости вращения. Скорость вращения или критическая скорость, при которой возникает эта ситуация, определяется двумя ключевыми аспектами: средним диаметром полой трубы и длиной полого вала. Материал подвергается изгибающим нагрузкам, превышающим напряжения сдвига, вызванные передаваемым крутящим моментом.

Приводной вал

Валы имеют относительно небольшую длину и прочную конструкцию, позволяющую перемещать подвеску в случае возникновения проблем в пространстве. Небольшое расстояние между опорным колесом и картером главной передачи при значительном перемещении опорного колеса из-за отклонения подвески обеспечивает максимальный угол поворота карданных шарниров и большой разброс длины вала. По обе стороны от ведущего вала требования по углу удовлетворяются за счет шарнира равных угловых скоростей (ШРУС), а изменение длины регулируется плунжером ШРУСа.Опорное колесо соединено приводным валом с неподвижным бортовым приводом с независимой задней подвеской в ​​автомобилях с задними колесами.

Из какого материала следует сделать карданный вал?

Алюминий, композитные материалы, углеродное волокно или смесь этих материалов могут использоваться для гребных валов и приводных валов. Тип выбранного материала определяется автомобилем, его размером и предполагаемым использованием.

Методы центровки гребного вала

Признаки несоосности

Несоосность карданного вала можно определить различными методами.Ниже приведены некоторые признаки несоосности:

  • Валы качающиеся
  • Слишком сильная вибрация
  • Температура подшипника слишком высокая.
  • Сделать много шума
  • Форма износа подшипников
  • Износ муфты

Несоосность может принимать самые разные формы.

Параллельное и угловое смещение — две наиболее распространенные формы смещения. И в вертикальной, и в горизонтальной плоскости можно найти обе формы.В обоих направлениях часто встречается беспорядок из параллельного и углового смещения.

Циферблатные индикаторы, параллельные блоки, калибры конуса, щупы, рулетка, 6-дюймовая линейка и крошечное зеркало — все это важно при выполнении центровки, поскольку каждый из них выполняет свою роль.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *