Гнучкі вали виготовляються багатошаровою навивкою сталевого пружинного дроту на тонкий центральний стрижень. Вони зберігають достатню гнучкість лише при невеликих діаметрах, тому що при збільшення діаметра момент інерції перерізу, а, отже, і жорсткість різко зростають, Тому при всіх позитивних якостях і зручності приводу, такі вали не можуть передавати скільки-небудь значної потужності й мають порівняно вузьке застосування.
Як матеріали для валів застосовуються средньовуглецеві сталі типу Ст. 40, Ст. 45, Ст. 50, Cт. 40X, Ст.40ХН і ін., звичайно з термообробкою до середньої твердості. Шейки валів, що працюють на тертя в підшипниках ковзання, повинні мати більш тверду поверхню (НRС=50-6ПРО), що може бути досягнуто застосуванням загартування TBЧ або цементації й загартування.
Характерною рисою валів є те, що вони працюють при циклічному вигині найнебезпечнішого симетричного циклу, що виникає внаслідок того, що вал, обертаючись, повертається до діючих згинаючих навантажень то однією, то іншою стороною. При розробці конструкції вала повинне бути звернене найпильніша увага на вибір правильної його форми, щоб уникнути концентрації напруг у місцях переходів, причиною яких можуть бути втомлюючі руйнування. Із цією метою варто уникати:
а) різких переходів перетинів;
б) канавок і малих радіусів скруглень;
в) некруглих отворів;
г) грубої обробки поверхні.
Для оцінки правильного вибору геометричної форми вала користуються гідравлічною аналогією, що говорить: "Якщо контур деталі представити як трубу, у якій рухається рідина, те там, де потік турбулентний, виникне концентрація напруг".
На початку проектування відомі крутні моменти, передані валами, але ще немає даних для визначення згинальних моментів, тому що не відомі плечі навантажень; тому першим етапом є попередній, а другим - уточнений розрахунок.
Розрахунок провадиться на крутіння зі зменшенням допустимих напруг в 3 - 4 рази, тому що не враховується дія вигину.
Отриманий розрахунковий діаметр:
повинен бути збільшений на глибину шпонкового паза й округлений до найближчого стандартного значення.
Розрахунок провадиться на спільну дію вигину й крутіння; нормальні від вигину й дотичні від крутіння напруги підсумовують звичайно по III (а іноді по IV) теорії міцності.
Епюри згинальних моментів будуються окремо у вертикальній (Y) і горизонтальної (Z) площинах. Всі сили розкладаються на складові, що діють у цих площинах. Результуючого епюра згинальних моментів виходить векторним підсумовуванням моментів, що діють у площині (Y) і (Z).
Рис. 43
Розглянемо розрахунок вала на прикладі черв'яка.
Розрахунковий момент:
Розрахункова напруга:
Діаметр у небезпечному перерізі:
Розмір d потрібно збільшити на глибину шпонкового паза, а якщо вал шліцевий, те - на подвійну висоту шліців.
Тому що вали працюють на циклічний вигин, то критерієм міцності для них слугує межа утоми (витривалості) матеріалу при симетричному циклі. Існують різні методики визначення допустимих напруг, або запасу міцності у валах. Тут рекомендує добре себе метод, що виправдав, що застосовується також при розрахунку шестерень на втомлюючий вигин зубів.
Тут: n1 - запас міцності по межі утоми;
Кs - ефективний коефіцієнт концентрації напруг;
ε - масштабний фактор, тобто коефіцієнт, що показує, наскільки матеріал у даному перерізі вала слабкіше матеріалу випробовуваного зразка.
Величини e, s-1, n1, Ks - визначаються по таблицях довідників.
У деяких випадках міцний вал не задовольняє вимогам жорсткості - деформації вигину або крутіння перевищують припустимі норми. Зокрема, наприклад, великий прогин валів може приводити до перекосу зубів шестірень у зачепленні й, отже, підвищеному їхньому зношуванню. Визначення прогинів валів проводиться по відомих формулах курсу "Опір матеріалів". Спочатку визначається максимальний прогин у площині (Y)- fy, потім у площині (Z) - fz, після чого ці прогини векторно підсумуються й рівняються із припустимим.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.