Раздел третий ВАЛЫ, ПОДШИПНИКИ, МУФТЫ
Глава 15 ВАЛЫ и оси
§ 15.1. Общие сведения


На валах и осях размещают вращающиеся детали: зубчатые колеса, шкивы, барабаны и т. п. Вал отличается от оси тем, что передает вращающий момент от одной детали к другой, а ось не передает. Например, на рис. 15.1 момент от полумуфты 3 к шестерне 1 передается валом 2, а на рис. 15.2, где изображен барабан грузоподъемной машины, момент от зубчатого вен¬ца передается канату са¬мим барабаном. Вал все¬гда вращается, а ось мо¬жет быть вращающейся (рис. 15.2, а) или невра- щающейся (рис. 15:2, б).
 
Различают валы пря¬мые, коленчатые и гиб¬кие. Наибольшее распро¬странение имеют прямые валы. Коленчатые валы применяют в поршневых машинах. Гибкие валы допускаю! передачу вращения при больших перегибах (например, в зубоврачебных бормашинах). Коленчатые и гибкие валы относят к специаль¬ным деталям и не изучают в настоящем курсе.

По конструкции различают валы и оси гладкие (рис. 15.2), фасонные, или ступенчатые (см. рис. 15.1), а также сплошные и полые. Образование ступеней на валу связано с закреплением деталей или самого вала в осевом направлении, а также с возможностью монтажа детали при посадках с натягом. Полыми валы изготовляют для уменьшения массы или в тех случаях, когда через вал пропускают другую деталь, подводят масло и пр.
Прямые валы изготовляют преимущественно из углеродис¬тых и легированных сталей. Чаще других применяют сталь Ст5 для валов без термообработки; сталь 45 или 40Х для валов с термообработкой (улучшение); сталь 20 или 20Х для быстроходных валов на подшипниках скольжения, у которых цапфы цементируют для повышения износостойкости. Меха¬нические характеристики материалов см. в табл. 8.8.
§ 15.2. Проектный расчет валов
При проектном расчете обычно известны крутящий момент Τ или мощность Ρ и частота вращения η, нагрузка и размеры основных деталей, расположенных на валу (например, зубчатых колес). Требуется определить размеры и материал вала.
Валы рассчитывают на прочность, жесткость и колебания. Основной расчетной нагрузкой являются моменты Τ и А/, вызывающие кручение и изгиб. Влияние сжимающих или растягивающих сил обычно мало и не учитывается. Расчет осей является частным случаем расчета валов при Т= 0.
Для выполнения расчета вала необходимо знать его кон¬струкцию (места приложения нагрузки, расположение опор и т. п.). В то же время разработка конструкции вала невоз¬можна без хотя бы приближенной оценки его диаметра. На практике обычно используют следующий порядок проектного расчета вала: