Материалы валов и осей

Цапфы– участки вала и оси, лежащие в опорах. Они подразделяются на шипы, шейки и пяты.

Шипомназывается цапфа, расположенная на конце вала или оси и передающая преимущественно радиальную нагрузку (см. рис. 1.2).

Шейкойназывается цапфа, расположенная в средней части вала или оси.

Опорами для шипов и шеек служат подшипники.

Шипы и шейки по форме могут быть цилиндрическими, коническими и сферическими. В большинстве случаев применяются цилиндрическиецапфы.

Пятойназывают цапфу, передающую осевую нагрузку (рис. 1.3). Опорами для пят служат подпятники. Пяты по форме могут быть сплошными (рис. 1.3,а), кольцевыми (рис. 1.3,б) и гребенчатыми (рис. 1.3,в). Гребенчатые пяты применяют редко.

Рис.1.3 Пяты

Посадочные поверхности валов и осей под ступицынасаживаемых деталей выполняют цилиндрическими и коническими(см. рис. 1.2). При посадках с натягом диаметр этих поверхностей принимают больше диаметра соседних участков для удобства напрессовки (см. рис. 1.2).

Рис. 1.4 Переходные участки вала

Переходные участкимежду двумя ступенями валов или осей выполняют:

а) с канавкойсо скруглением для выхода шлифовального круга (рис. 1.4, а). Эти канавки повышают концентрацию напряжений;

б) с галтелью (поверхность плавного перехода от меньшего сечения вала к большему) постоянного радиуса (рис. 1.4,б);

в) с галтелью переменногорадиуса (рис. 1.4,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. 1.5,а), увеличение радиусов галтелей, высверливание отверстий в ступенях большого диаметра (рис. 1.5,б). Деформационное упрочнение (наклеп) галтелей обкаткой роликами повышает несущую способность валов и осей.

Рис.1.5 Способы повышения усталостной прочности валов

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,Ст6; для валов с термообработкой – стали 45, 40Х. 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.