В работе большинства современных машин и механизмов широко применяется вращательное движение деталей. Для осуществления такого вращения применяются специальные элементы – валы и оси, обеспечить высокую точность которых помогает выполнение токарно-фрезерных работ.
Виды валов и осей, области эксплуатации элементов
Вал – востребованный элемент различных устройств. Данные детали передают крутящий момент вдоль своей оси, а также поддерживают вращающиеся узлы приспособлений. В большинстве случаев валы работают в паре с движущимися деталями – зубчатыми колесами, звездочками, шкивами и т. д.
Валы подвергаются следующим видам воздействия:
- крутящий момент;
- поперечные силы;
- изгибающий момент.
В основе классификации валов может лежать: их назначение, форма геометрической оси, конструктивное исполнение.
В зависимости от цели валы делятся на:
- передаточные валы – несущие детали механических передач (зубчатых, фрикционных, червячных и т. д.);
- коренные валы – несущие основные рабочие элементы машин, наиболее часто встречаются в конструкции кривошипно-шатунного механизма;
- трансмиссионные – служат для распределения механической энергии по отдельным рабочим механизмам.
По геометрической форме валы могут быть:
- прямые;
- кривошипные;
- коленчатые;
- телескопические;
- карданные;
- гибкие – во время эксплуатации такой вал способен передавать крутящий момент между осями, значительно меняющими ориентацию.
Исходя из конструктивных особенностей, валы бывают сплошными и полыми. Вторые – более сложные по исполнению, они обладают меньшей массой и используются преимущественно в ситуациях, когда через вал требуется пропустить другой элемент.
Оси представляют собой детали, отвечающие только за поддержание вращающихся элементов, без передачи крутящего момента. Классификация осей разделяет их на вращающиеся и неподвижные.
Валы и оси применяются в таких устройствах, как:
- кривошипно-шатунные механизмы;
- роликовые конвейеры (рольганги);
- промышленные трансмиссии;
- опоры конвейеров;
- редукторы силовых и подъемных машин;
- намоточные узлы;
- прижимные и приводные конструкции.
Этапы изготовления
Металлообработка на заказ позволяет изготавливать различные виды валов, учитывая индивидуальные габариты детали, сферу эксплуатации и конструктивные особенности изделия. Производство валов заключается в нескольких основных этапах:
- расчет и проектирование конструкции;
- подбор материала заготовки в соответствии с необходимыми параметрами детали;
- обточка и заточка поверхностей вала;
- сварка отдельных элементов вала и фрезерование каналов на токарно-фрезерном оборудовании;
- финальная шлифовка конструкции;
- динамическая балансировка вала;
- покрытие защитным слоем функциональных поверхностей изделия.
Материалы для заготовок
Для производства валов и осей различных модификаций применяется сталь – твердый металл, сплав железа и углерода. Изготовление валов по чертежам заказчика часто требует задействования в качестве основного материала среднеуглеродистых и легированных сталей марки 45 или 40Х, подлежащих термической обработке. Высоконагруженные валы изготавливаются на основе сталей марок 40ХН, 40ХН2МА, 30ХГТ или 30ХГСА. Также в производстве валов могут быть задействованы цементуемые или азотируемые стали, они необходимы при создании деталей, работающих на износ и подвергающихся действию переменных и ударных нагрузок.