§ 22.3. Критерии работоспособности валов и осей
Пятой называют цапфу, передающую осевую нагрузку (рис. 22.3). Опорами для пят служат подпятники. Пяты по форме могут быть сплошными (рис. 22.3, а), кольцевыми (рис. 22.3, б)
|
Рис. 22.4. Переходные участки вала |
и гребенчатыми (рис. 22.3, в). Гребенчатые пяты применяют редко.
Посадочные поверхности валов и осей под ступицы насаживаемых деталей выполняют цилиндрическими и коническими (см. рис. 22.2). При посадках с натягом диаметр этих поверхностей принимают больше диаметра соседних участков для удобства напрессовки (см. рис. 22.2). Диаметры посадочных поверхностей выбирают из ряда нормальных линейных размеров (см. § 22.4), а диаметры под подшипники качения — в соответствии с ГОСТами на подшипники.
Переходные участки между двумя ступенями валов или осей выполняют:
а) с канавкой со скруглением для выхода шлифовального круга (рис. 22.4, а). Эти канавки повышают концентрацию напряжений;
б) с галтелью[1] постоянного радиуса (рис.
22.4, б);
в) с галтелью переменного радиуса (рис. 22.4, в), которая способствует снижению концентрации напряжений, а потому применяется на сильно нагруженных участках валов или осей.
Эффективными средствами для снижения концентрации напряжений в переходных участках являются выполнение разгрузочных канавок (рис. 22.5, а), увеличение радиусов галтелей, высверливание отверстий в ступенях большого диаметра (рис.
22.5, б). Деформационное упрочнение (наклеп) галтелей обкаткой роликами повышает несущую способность валов и осей.
Материалы валов и осей. Материалы валов и осей должны быть прочными, хорошо обрабатываться и иметь высокий модуль упругости. Валы и оси изготовляют преимущественно из углеродистых и легированных сталей. Для валов и осей без термообработки применяют стали Ст5, Стб; для валов с термообработкой — стали 45, 40Х (см. табл. 8.4). Быстроходные валы, работающие в подшипниках скольжения, изготовляют из сталей 20, 20Х, 12ХНЗА. Цапфы этих валов цементируют для повышения износостойкости.
Валы и оси обрабатывают на токарных станках с последующим шлифованием цапф и посадочных поверхностей.
§ 22.3. Критерии работоспособности валов и осей
Валы и вращающиеся оси при работе испытывают циклически изменяющиеся напряжения. Основными критериями работоспособности являются сопротивление усталости и жесткость.