Валы, валы-шестерни. Конструирование элементов валов

Конструкция вала зависит от типа и размеров расположенных на нем деталей (зубчатых колес, муфт, подшипников и т. д.) и способа закрепления этих деталей.

Конструирование элементов валов. Приведены варианты исполнения переходов между участками вала разного диаметра. Ступенчатая форма валов позволяет надежно базировать детали на валу в осевом направлении, дифференцировать требования к различным участкам вала по точности и шероховатости поверхности, упростить установку деталей с натягом за счет перемещения каждой из них по валу до своей ступени.

В массовом и крупносерийном производствах ступенчатые валы изготавливают из штампованных заготовок, что значительно сокращает объем механической обработки. В индивидуальном и мелкосерийном производствах заготовкой для вала обычно служит круглый прокат или цилиндрическая поковка. При этом следует избегать значительных различий в диаметрах ступеней, так как они приводят к обращению в стружку в процессе обточки большого количества металла.

Скругленный галтельный переход (рис. 1) при небольшой высоте уступа не вызывает значительных местных напряжений. Поэтому такой переход особенно желателен в местах, где запасы прочности не велики. Для того чтобы ширина плоской части перехода надежно фиксировала относительное положение деталей, необходимо обеспечивать для сопряжений: на рис. 1,а d₁ = d + 2c₁ + (3...5) мм; на рис. 1,б d₁ = d + 2R+ (3...5) мм; на рис.1,в d₁ = d + 2r₁ + 2с₂ + (3...5) мм.

Рис. 1. Переходы между участками вала в виде галтелей

Переходы с канавкой на рис. 2 выполняют для свободного выхода шлифовального круга без необходимости предварительного скругления заправкой его кромки. Такие переходы допустимы при достаточных запасах прочности, поскольку канавка создает несколько более высокие местные напряжения, чем галтельный переход. Канавки в соответствии с рис. 2, а или 2, б выполняются при шлифовании только цилиндрической поверхности, а по рис. 2, в при необходимости шлифования также и торца уступа.

Рис. 2. Канавки для выхода шлифовального круга

На рис. З показан вариант исполнения уступа (заплечика) вала, примыкающего к кольцу подшипника качения. Для гарантированного упора кольца подшипника в уступ вала фаска его кольца должна свободно размещаться внутри галтельного перехода вала. Координата начала г фаски кольца указана в таблицах на листах 38...43. При другом варианте вместо галтели выполняется канавка по рис.2,6 шириной на 1...2мм больше размера r фаски подшипника. Такая канавка более предпочтительна на валах небольшого диаметра, где выполнить ее проще, чем галтель малого радиуса.

Рис. 3. Уступ вала у подшипника качения

Высота h уступа должна обеспечить правильное положение подшипника на валу, причем назначать эту высоту гораздо больше номинальной не следует, потому что ширину t свободной части торцевой поверхности кольца подшипника необходимо оставлять достаточной, чтобы при демонтаже кольцо можно было захватить лапами съемника. Такую же свободную ширину желательно оставлять при упоре торца кольца не в уступ вала, а в дистанционную втулку.