16.2. Конструкции и материалы

Наиболее распространены прямые валы и оси; они могут быть постоянного диаметра (рис. 16.1, а, б) или ступенчатыми (рис. 16.1, в, г, д, е). Чаще всего валы и оси выполняют ступен­чатыми, хотя валы и оси постоянного сечения более техноло­гичны.

Форма валов и осей по длине определяется распределением действующих сил и моментов, технологией изготовления и усло­виями сборки. Эпюры изгибающих моментов и поперечных сил по длине валов и осей, как правило, не постоянны; вращающий момент передается обычно не по всей длине вала. Поэтому по условию равнопрочности целесообразно конструировать валы и оси ступенчатыми, близкими по форме к балкам равного сопро­тивления (форма балки равного сопротивления показана штрихо­вой линией на рис. 16.1, в).

В поперечном сечении валы и оси могут быть сплошными (рис. 16.2, а) или полыми (рис. 16.2,6), а по форме сечения — цилиндрическими (рис. 16.2, а, б), со шпоночными (рис. 16.2, в) или шлицевыми (рис. 16.2, г) канавками, а также профильными (рис. 16.2, ό).

Применение полых валов и осей позволяет существенно сни­зить массу, например, при равной прочности сплошного и полого валов с отношением диаметра отверстия к наружному диаметру 0,75, масса полого вала будет меньше почти в 1,5 раза [43].

Концевые опорные участки валов и осей называют цапфами или шипами. Цапфы (шейки) валов и осей, когда в опорах уста­новлены подшипники скольжения, выполняют: цилиндрическими (рис. 16.3, а, б) или коническими (рис. 16.3, в). В большинстве случаев цапфы валов и осей для подшипников скольжения имеют цилиндрическую форму с закругленным переходом (галтелью) и с заплечиком (буртиком) для односторонней фиксации в осевом направлении (см. рис. 16.3, а). В случае необходимости двусто­ронней осевой фиксации вала (оси) в одной опоре цапфа снабжает­ся дополнительным буртиком (см. рис. 16.3, б).

Цапфы валов и осей для подшипников качения выполняют цилиндрическими с заплечиком, служащим для односторонней фиксации в осевом направлении (рис. 16.4,«). Для двусторон­ней фиксации внутреннего кольца подшипника на валу или оси дополнительно предусматривают гайки (рис. 16.4, б), стопорные пружинные кольца, устанавливаемые в кольцевые канавки (рис. 16.4, в), и др.