admin
Разница между валом и осью
Перед тем как разбираться, как отличаются между собой вал и ось, нужно иметь хорошее представление про то, что, собственно, собой представляют данные детали, для чего и в которых они применяются и какие функции выполняют. Итак, как все знают, валы и оси предназначаются для удержания на них крутящихся деталей.
Обозначение
Вал — это деталь механизма, имеющая форму стержня и служащая для передачи на прочие детали данного механизма крутящего момента, таким образом создавая общее круговое движение всех размещенных на нем (на валу) деталей: шкивов, эксцентриков, колес и др.
Вал
Ось — это деталь механизма, которая предназначена для соединения и закрепления между собой деталей этого механизма. Ось воспринимает только поперечные нагрузки (напряжение изгиба).
Оси бывают недвижымые и крутящиеся.
Ось к содержанию ^
Сравнение
Главное отличие оси от вала заключается в том, что ось не выполняет передачу крутящего момента на прочие детали. На нее оказывают влияние только поперечные нагрузки, и она не испытывают сил кручения.
Вал, в отличии от оси, сообщает практичный вращающий момент деталям, которые на нем закреплены. Более того, оси бывают как крутящимися, так и неподвижными.
Вал же крутится всегда. Большинство валов можно поделить по геометрической форме оси на прямые, кривошипные (эксцентриковые) и гибкие.
Также бывают валы коленчатые или непрямые, которые служат для изменения возвратно-поступательных движений во круговые. Оси же по собственной геометрической форме бывают только прямыми.
Детали машин
Валы и оси
Зубчатые колеса, шкивы, звездочки и остальные крутящиеся детали машин монтируются на валах и осях. Между этими 2-мя элементами механизмов есть значительное отличие, заключающееся в практичном назначении и некоторым иным признакам.
Вал предназначается для передачи вращающего момента вдоль собственной оси, а еще для поддерживания размещенных на нем деталей и понимания всех действующих на данные детали внешних нагрузок.
В отличии от вала, ось только поддерживает установленные на ней детали и воспринимает действующие на них нагрузки, не считая вращающего момента, т. е. не чувствует деформацию кручения. Оси могут быть неподвижными (к примеру, неподвижная ось в виде цапфы колеса автомобиля на управляемом мосту) или подвижными, т. е. вращаться одновременно с расположенными на них деталями (ось колесной пары ЖД вагона).
Классификация валов более просторная – они различаются по ряду признаков.
Классификация валов
По назначению валы разделяют на коренные, передаточные, трансмиссионные, гибкие и торсионные.
Коренные валы несут ключевые рабочие узлы машины (коленчатый двигательный вал, ротор турбины и т. п.).
Передаточные валы несут детали передач (зубчатые колеса, шкивы, звездочки и т. п.). В отличии от коренного вала передаточные служат для выполнения переходной функции в агрегатах машины при передаче крутящего момента. Так, передаточными валами являются первичный и вторичный валы КПП, валы главной передачи, раздаточной коробки и т. п.
Трансмиссионные валы служат для передачи вращающего момента между отдельными агрегатами и рабочими узлами машины. Варианты трансмиссионных валов: карданная передача, полуоси, ведущие валы с шарнирами равных угловых скоростей в легковых автомобилях с передними ведущими колесами и т. п.
Гибкие (гибкие проволочные) валы допускают передачу вращающего момента при существенных перегибах оси. Такие валы встречаются, к примеру, в контрольно-измерительных приборах (канат стальной спидометра), механизированном инструменте (вал бормашины дантиста).
Торсионные валы (торсионы) – валы малых диаметров, работающие для передачи вращающих факторов. Такие валы допускают завинчивание относительно оси на существенные углы.
По форме геометрической оси валы разделяют на прямые и непрямые – коленчатые и эксцентриковые. Примером эксцентрикового вала послужит вал механизма газораспределения мотора внутреннего сгорания.
Оси, в основном, делают прямыми. По конструкции прямые валы и оси мало друг от друга отличаются.
Прямые валы и оси могут быть гладкими или ступенчатыми. Ступенчатая форма способствует одинаковой напряженности вала по длине, а еще облегчает монтаж деталей, размещенных на нем.
По форме поперечного сечения валы и оси бывают сплошные и пустотелые (с осевыми отверстиями). Пустотелые валы используют для уменьшения массы либо для расположения в середине них остальных деталей или элементов конструкции, а еще для подвода масла смазочной системы.
По внешнему очертанию поперечного сечения валы делят на шлицевые и шпоночные, имеющие на некоторой длине шлицевой профиль или профиль со шпоночным пазом.
Конструктивные детали осей и валов
Некоторые детали валов и осей имеют нестандартные названия. В особенности, опорные части валов и осей, т. е. участки, которыми вал или ось опирается на подшипник, называют цапфами . При этом есть такие виды цапф – шипы, шейки и пяты.
Шипом именуют цапфу, расположенную на конце вала или оси и передающую преимущественно радиальную силу.
Шейкой именуют переходную цапфу вала или оси.
Как и шип, шейка передает, преимущественно, радиальную силу. Опорами для шипов и шеек служат подшипники скольжения или качения.
Шипы и шейки по форме могут быть цилиндрическими, конусообразными или сферообразными.
Во многих случаях используют цилиндрические цапфы.
Пятой именуют цапфу, передающую осевую силу.
Опорами для пят служат подпятники.
Пяты по форме бывают кольцевыми, сплошными и гребенчатыми. Гребенчатые пяты используются нечасто.
Посадочные поверхности валов и осей под ступицы насаживаемых деталей выполняют цилиндрическими или конусообразными. Конусообразные концы валов очень часто делают с конусностью 1:10.
Конусные поверхности валов используют для облегчения монтажа устанавливаемых на вал тяжёлых деталей, быстрой их смены, для увеличения точности центрирования деталей и оснащения необходимого натяга во время сборки.
Переходные участки ступенчатых валов и осей между 2-мя ступенями разного диаметра выполняют с канавкой со скруглением шириной 3…5 мм и глубиной 0,25…0,5 мм, с галтелью постоянного максимально предпологаемого радиуса или с галтелью переменного радиуса (галтель – поверхность мягкого перехода от ступеньки меньшего сечения к большему).
Назначение переходных участков валов и осей – уменьшение концентрации стрессов в местах изменения формы сечения данных деталей. Для увеличения несущей способности валов и осей часто выполняют деформационное упрочнение плинтусов наклепом.
Показатели работоспособности валов и осей
Главными критериями работоспособности валов и осей являются надёжность и жесткость. Валы и крутящиеся оси во время работы испытывают циклически изменяющиеся напряжения.
ТРАКТОР ЮМЗ и МТЗ//ОСНОВНЫЕ ОТЛИЧИЯ//ЧАСТЬ 1
Надёжность оценивают показателем запаса прочности во время расчета валов и осей на сопротивление усталости, а жесткость – прогибом, углами поворота или завинчивания сечений в местах установки деталей.
Практикой установлено, что разрушение валов и осей быстроходных машин во многих случаях носит усталостный характер, благодаря этому ключевым считается расчет на сопротивление усталости.
Ключевыми расчетными силовыми факторами являются вращающие Т и изгибающие М моменты. Влияние растягивающих и сжимающих сил на надёжность несущественно, и их во многих случаях не берут во внимание.
Проектировочный и проверочный расчеты валов и осей
Во время проектирования валов и осей выполняют проектировочный расчет на статическую надёжность с целью ориентировочного определения диаметров ступенек. При проектировочном расчете валов редуктора в большинстве случаев формируют диаметры концевых сечений входного и выходного валов, а для промежуточных валов – диаметр в месте посадки колес.
Диаметр расчетного сечения вала формируют по формуле, популярной из курса сопротивления материалов:
где Мк = Т – вращающий момент, действующий в расчетном сечении, Нм;
[?]к – позволяемое напряжение при кручении для материала вала, МПа.
Получившийся расчетный диаметр вала округляют до близлежащего диаметра типового ряда по ГОСТ.
Проектировочный расчет осей очень часто выполняют подобно расчету балок с шарнирными опорами обыкновенными методами сопротивления материалов.
Проверочный расчет валов и осей проводят на сопротивление усталости и на жесткость. Проверочный расчет выполняют после финальной разработки конструкции вала или оси на основе проектировочного расчета.
Проверку на сопротивление усталости делают по коэффициенту запаса прочности по самой большой продолжительно работающей нагрузке без учета непродолжительных пиковых нагрузок (к примеру, в период пуска).
Расчет валов на жесткость выполняют в случае, когда деформации (линейные или угловые) плохо оказывают влияние на работу сопряженных с валом деталей (зубчатых колес, подшипников и т. п.).
Отличают изгибную и крутильную жесткость вала.
Изгибная жесткость ценится прогибом вала, крутильная – углом завинчивания.
Проверочный расчет осей на сопротивление усталости и изгибную жесткость выполняют подобно расчету валов, взяв во внимание то, что для осей Мк = 0.
При разрабатывании конструкции валов или осей рекомендуется детали, располагаемые на них, размещать если есть возможность ближе к опорам Для снижения изгибающих факторов.
С целью уменьшения мест концентрации стрессов необходимо избегать излишних ступенек, отверстий и шпоночных пазов, а еще иных отклонений формы поперечного сечения вала или оси. Переходные участки необходимо выполнять в виде плинтусов или канавок со скруглениями.
Чем отличается вал от оси?
Вал передаёт вращательное усилие (вращающий момент), ось вращательное усилие
Вал, также и коленчатый, сообщает вращение о чего-то к чему-то.
А на оси просто крутится какая-нибудь ерунда и всех делов.
А вот коленчатый вал видоизменяет круговое движение в поступательно-обратное.
На этом и стоят все двигатели автомобилей, танков, самолетов. И вообще, всей ерунды, изготовленной человеком, что нынче двигается.
И никаких щибко мудрых рассуждений вокруг этого не может быть. Ось человеческая цивилизация придумала еще около десяти тысяч лет тому назад.
Ломает шкворня-болты на осях мотоблока нева? Есть решение этой проблемы
Скорее, еще до недавнего времени. На нее как то угадали одеть колесо.
И понеслась вокруг оси и колеса вся старинная механика.
Немного позднее угадали эту ось коленчатой сделать. Движения однообразные, прямолинейные стали непростыми и во все стороны.
Вал разнится от Оси первым делом собственным практичным назначением. Отсюда и различия во внешности и качестве выполнения.
Ось смотрится вот так (в качестве образца ось велосипедного колеса) —
А вот это Вал (как пример Приводной вал автомобиля с шарнирами равных угловых скоростей) —
Теперь детальнее о их разнице.
Вал передает вращающий момент от ведущего узла к ведомому, вынуждая вращаться закрепленные на нем механизмы (шестерни, колеса, ступицы) Вал, передавая усилие, "работает" на скручивание.
Ось необходима исключительно для радиальной опоры крутящегося на ней узла (колеса, ролика, втулки).
Ось не склонна усилию радиального сворачивания, силы действующие на ось направлены на ее поперечный изгиб.
Ось может быть подвижной и жестко закрепленной.
Вал может быть только подвижным (иначе как он может передавать вращающий момент)
На Оси крутится что либо от усилия прилагаемого не ею, а Вал сам заставляет вращаться что либо,
ВАЛ — привод, а ОСЬ — опора.
ВАЛ — "организатор вращения", а ОСЬ — "пособница вращения"
Чем отличается ось от вала? Какие отличают виды осей и валов?
Из какого материала их делают?
Валом именуют деталь (в основном, гладкой или ступенчатой формы в виде цилиндра), приготовленную для поддерживания установленных на ней шкивов, зубчатых колес, звездочек, катков и т.д., и для передачи вращающего момента.
лебедка шпонка клиновая врезная
Во время работы вал чувствует изгиб и кручение, а в некоторых случаях кроме изгиба и кручения валы могут испытывать деформацию растяжения (сжатия).
Некоторые валы не поддерживают крутящиеся детали и работают исключительно на кручение.
Вал 1 имеет опоры 2, именуемые подшипниками. Часть вала, охватываемую опорой, именуют цапфой.
Замена оси коромысел Газель ЗМЗ-402
Концевые цапфы называют шипами 3, а промежуточные — шейками 4.
Прямой вал: 1 — вал; 2 — опоры вала; 3 — цапфы; 4 — шейка
Осью именуют деталь, приготовленную только для поддерживания установленных на ней деталей.
В отличии от вала ось не передает вращающего момента и работает исключительно на изгиб.
В машинах оси могут быть неподвижными либо же могут вращаться одновременно с сидящими на них деталями (двигающиеся оси).
Не путайте понятия "ось колеса", это деталь и "ось вращения", это геометрическая линия центров вращения.
Конструкции осей: а — вращающаяся ось; б — неподвижная ось
Формы валов и осей очень разнообразны от простых цилиндров до трудных коленчатых конструкций. Известны конструкции эластичных валов, которые предложил шведский инженер Карл де Лаваль ещё в 1889 г.
Форма вала определяется распределением изгибающих и крутящих факторов по его длине. Правильно спроектированый вал собой представляет балку равного сопротивления.
Валы и оси вращаются, а значит, испытывают знакопеременные нагрузки, напряжения и деформации (рис.). Благодаря этому неполадки валов и осей имеют усталостный характер.
Колебания изгибных стрессов оси колёсной пары в движении: а — на небольшой скорости; б — на эксплуатационной скорости
Классификация валов и осей
По назначению валы разделяют на валы передач (на них устанавливают детали передач) и коренные валы (на них устанавливают дополнительно еще и органы работы машины).
Типы валов: а — кривошипный вал: б — коленчатый вал; в — гибкий вал; г — телескопический вал; д — карданный вал
Форма валов и осей многообразна и зависит от осуществляемых ими функций.
Иногда, валы делаются совместно с остальными деталями, к примеру, шестернями, кривошипами, эксцентриками.
По геометрической форме валы разделяют на: прямые; кривошипные; коленчатые; гибкие; телескопические; карданные.
Кривошипные и коленчатые валы применяют для изменения возвратно-поступательного движения во вращательное (поршневые двигатели) либо наоборот (воздушные нагнетатели); гибкие — для передачи вращающего момента между узлами машин, меняющими собственное положение в работе (строительные механизмы, зубоврачебные машины и т.п.); телескопические — если понадобится осевого перемещения одного вала относительно иного.
Гибкие валы делаются многослойной навивкой стальной пружинной проволки на тонкий центральный стержень.
Они берегут достаточную гибкость лишь при маленьких диаметрах, поскольку при увеличения диаметра момент инерции сечения, а, поэтому, и жесткость резко становятся больше, Благодаря этому при всех позитивных качествах и удобстве привода, такие валы не могут передавать сколько-нибудь существенной мощности и имеют сравнительно узкое использование.
Оси в большинстве случаев изготавливают прямыми.
Очень популярны в автомобилестроении прямые валы и оси. Коленчатые и криволинейные валы относятся к специализированным деталям и в настоящем курсе не изучаются.
По конструктивным признакам: гладкие валы и оси; ступенчатые валы и оси; валы-шестерни; валы-червяки.
Для осевого фиксирования деталей на валу или оси применяются уступы, буртики, конусообразные участки, стопорные кольца, распорные втулки, которые устанавливаются в одном комплекте с остальными деталями.
Самые удобные для сборки узлов ступенчатые валы: уступы предохраняют детали от осевого смещения и фиксируют их положения во время сборки, предоставляют свободное продвижение детали по валу до места ее посадки. Неплохо бы, чтобы высота уступов позволяла разборку узла без вынимания шпонок из вала.
Диаметры посадочных участков должны быть сделаны по ГОСТ 6636-69, потому как на эти диаметры есть калибры широкого производства. Для оснащения нужного вращения деталей одновременно с осью или валом используют шпонки, шлицы, штифты, профильные участки валов и посадки с натягом.
По типу сечения валы и оси бывают; сплошные; пустотелые комбинированные. Использование пустотелых валов приводит к большому снижению массы и повышению жесткости вала при той же прочности, но изготовление пустотелых валов тяжелее сплошных.
Пустотелыми валы изготавливают и в том случае, когда через вал пропускают иную деталь, подводят масло. Участки 1 осей и валов, которыми они опираются на подшипники при восприятии осевых нагрузок, именуют пятами.
Опорами для пят служат подпятники 2. Посадочные поверхности валов и осей под ступицы насаживаемых деталей именуют цапфами и делают цилиндрическими, конусообразными или шаровыми. При этом называют промежуточные цапфы шейками, концевые — шипами.
Большое распространение в автомобилестроении получили цилиндрические цапфы; конусообразные и шаровые цапфы используют нечасто.
Опора вертикального вала: 1 — пята; 2 — подпятник
Цапфы: цилиндрические — а; конусообразные — б; шаровые — в
Переходные участки между 2-мя диаметрами выполняют:
- 1) с галтелью постоянного радиуса;
- 2) с галтелью переменного радиуса. Такая галтель понижает концентрацию стрессов и повышает долговечность. Применяется она на сильно нагруженных участках валов и осей.
Конструктивные разновидности переходных участков между ступенями валов и осей: канавка со скруглением для выхода абразивного круга; галтель постоянного радиуса; галтель переменного радиуса.
Конструктивные разновидности переходных участков вала: а — канавка; б — галтель; в — галтель переменного радиуса; г — фаска
Торцы валов и осей делают с фасками, т.е. слегка обтачивают их на конце.
Валы и оси
Посадочные поверхности валов и осей отделывают на токарных и шлифовальных станках.
Заплечики валов и осей препятствуют сдвигом лишь в одном направлении.
В случае предпологаемого осевого смещения в противоположную сторону для его исключения используют гайки, штифты, фиксирующие винты и т.д. Концы валов для установки муфт, шкивов и остальных деталей, передающих вращающие моменты, выполняют цилиндрическими или конусообразными, а их размеры стандартизованы.
Для установки шпонок вал снабжают пазом.
Главными критериями работоспособности валов и осей являются жесткость, объемная надёжность и устойчивость к износу при относительных микроперемещениях, которые вызывают коррозию.
В виде материала для осей и валов очень часто используют углеродистые и легированные стали (прокат, поковка и реже стальные отливки), так как они обладают большой прочностью, способностью к поверхностному и объемному упрочнению, легко получаются прокаткой цилиндрические заготовки и хорошо отделываются на станках, а еще высокой прочности модифицированный чугун и сплавы цветных металлов (в приборостроении). Для неответственных малонагруженных конструкций валов и осей используют углеродистые стали без обработки термическим способом.
Ответственные сложно нагруженные валы производят из легированной стали 40ХНМА, 25ХГТ и др. Без обработки термическим способом используют стали 35 и 40, Ст5, Стб, 40Х, 40ХН, ЗОХНЗА, с термообработкой — стали 45, 50 и др.
Шейки валов, которые работают на трение в подшипниках скольжения, обязаны иметь более твёрдую поверхность (НRС=50-60), что может быть достигнуто использованием закалки TBЧ или цементации и закалки.
При маленьких диаметрах зубчатых колес вал и шестерню выполняют как единое целое.
В данном случае материал для производства вала-шестерни подбирают в согласии с требованиями, предъявляемыми к материалу шестерни.
Механическую обработку валов в большинстве случаев делают в центрах, для чего заготовки валов снабжают центровыми отверстиями.
Канавки, плинтуса, шпоночные пазы на одном валу неплохо бы иметь похожих размеров, чтобы обработать их одним и тем же инструментом.
В автомобильной и тракторной промышленности коленчатые валы двигателей делают из ковкого или очень прочного чугуна.