Что такое вал?

Вал-это в основном вращающаяся часть любой машины, имеющая круглое поперечное сечение, которое используется для передачи мощности от одной части к другой или от генерирующей энергии машины к энергопоглощающей машине. Для передачи мощности один конец вала подключен к источнику питания, а другой конец-к машине. Валы могут быть твердыми или полыми согласно требованию, полые валы помогают в уменьшении веса и обеспечивают преимущества.

Валы являются одним из очень важных компонентов, используемых в машинах. Они используются для поддержки вращающихся частей, таких как шкивы и шестерни, которые поддерживаются подшипниками, расположенными в жестких корпусах машин, а шестерни и шкивы, расположенные на валу, помогают передавать движение.

Многие другие вращающиеся элементы монтируются на валах с помощью ключей. Они подвергаются изгибающим моментам и крутящим моментам из-за сил реакции элементов, поддерживаемых валом, и крутящего момента, создаваемого передачей энергии.

Валы всегда имеют круглое поперечное сечение и могут быть полыми или сплошными. Валы могут быть кривошипными, линейными, шарнирно-сочлененными или гибкими, но линейные валы обычно используются для передачи энергии.

Валы обычно проектируются как круто ступенчатые цилиндрические стержни, поэтому они имеют разные диаметры по всей их длине, хотя валы с постоянными диаметрами легко производить.

Количество напряжений в ступенчатом валу зависит от его длины. Валы с равномерным диаметром не подходят для разборки, сборки и обслуживания, и эти валы создают осложнения при креплении установленных на них деталей, особенно подшипников.

1. Типы валов

01 、 Приводные валы

Приводные валы-это ступенчатые валы, используемые для передачи энергии от одного источника к другому в машинах, которые поглощают энергию. Они устанавливаются на ступенчатых секциях шестерен вала, ступиц или шкивов для передачи движения. Как надземные валы, линия валы, под валы и все валы фабрики.

02 、 Механический вал

Механические валы расположены внутри компонента и являются неотъемлемой частью машины, например, коленчатый вал в автомобильном двигателе является валом машины.

03 、 Ось вала

Валы осей поддерживают вращающиеся элементы, например колеса, и могут быть установлены в корпусах с подшипниками, но валы являются невращающимися элементами и в основном используются в транспортных средствах, например, оси в автомобилях.

04 、 шпиндель

Шпиндель-это вращающаяся часть станка, которая удерживает инструмент или рабочее пространство и используется в качестве короткой оси станка, например, шпиндель на токарном станке.

2. Материалы используемые для валов

Валы, как правило, сделаны из мягкой стали. Если требуется высокая прочность, используются легированные стали, такие как никель-хромовые, никелевые и хромованадиевые стали. Они образуются путем горячей прокатки и холодного волочения и шлифования. Материалы нормально используемые для обычных валов стали углерода рангов 50C12, 50C4, 45C8, 40C8.

Материал, используемый для валов, должен обладать следующими свойствами:

Материал должен обладать высокой прочностью.
Материал должен обладать высокой износостойкостью.
Материал должен иметь свойства термической обработки.
Материал должен обладать хорошими механическими свойствами.
Материал должен иметь низкий коэффициент чувствительности к зазубринам.

3. Стандартные размеры валов

Механические валы до 25 мм с шагом 0,5 мм.
Стандартные размеры для трансмиссионных валов-длина шага:
От 25 мм до 60 мм-шаг 5 мм.
Шаги от 60 мм до 100 мм-10 мм.
Шаги от 110 мм до 140 мм-15 мм.
Шаги от 140 мм до 500 мм-20 мм.

Для валов машины, стандартные размеры до 25 мм с длиной шага 5 мм. Для валов, стандартные длины 5 м, 6 м и 7 м, но вообще 1 м до 2 м принято.

4. Стрессы в валах

Напряжения, индуцированные в валу:

Сдвиговые напряжения из-за передачи крутящего момента (крутящий момент из-за крутящих нагрузок).
Гибочные напряжения из-за сил, действующих на механические элементы (например, шкивы и шестерни), и собственного веса вала, которые являются сжимающими или растягивающими по своей природе.
Комбинированные напряжения из-за изгибающих и торсионных нагрузок.

Максимально допустимое напряжение сдвига для проектного напряжения составляет:

56000КН/М2 для вала, с учетом шпоночного паза.
Вал 42000KN/m2 без припуска шпоночного паза.

Максимально допустимое напряжение изгиба составляет:

112000 кН/м2 для вала с припуском шпоночного паза.
84000 кН/м2 для валов без припуска шпоночного паза.

5. Изготовление валов

Вал изготовлен методом горячей прокатки. Прочность валов выше при холодной прокатке по сравнению с горячей прокаткой, но холодная прокатка приводит к высоким остаточным напряжениям, которые вызывают деформацию валов во время обработки. Процесс ковки используется для изготовления валов больших диаметров.

После того, как прокатка завершена, валы обрабатываются концом, с одним концом вала, установленного на проверке, а другой конец вала поддерживается токарной башней. Для чистовой обработки вала инструмент фиксируется в держателе инструмента, и при включении питания патрон начинает вращать вал.

Микрометр используется для проверки концентричности вала перед обработкой иНастраиваемый токарный станок с ЧПУ, Облицовка, калибровка, конусность поворота и многие другие операции в зависимости от использования. Такие приложения, как большой объем и ЧПУ, лучше всего подходят для процессов окончательной обработки. Механическая обработка также может быть выполнена на двухсторонних станках с ЧПУ, где вал зажат между вращением инструмента и приспособлением.

Для достижения концентричности и округлости вращающиеся инструменты должны быть напротив друг друга по осевой линии. Приводные валы и двигатели обычно изготавливаются с использованием этого процесса.

6. Передача вала

Мы знаем, что валы используются для передачи энергии, поэтому уравнение, используемое для расчета передачи энергии, таково: P = 2 πnT/ 60. Где P-передаваемая мощность (Вт); n-число оборотов в минуту (об/мин); и T-крутящий момент в Нм.

Скорость валов, используемых для различных применений:

Механический: 100 ~ 200
Деревообрабатывающее оборудование: 250 ~ 700
Текстиль: 300 ~ 800
Легкий механический цех: 150 ~ 300
Подводн-валы: 200 до 600

7. Конструкция вала

Валы могут быть спроектированы с помощью двух различных процессов в зависимости от нагрузок, которые необходимо учитывать:

01. Конструкция вала на основе прочности Валы трансмиссии обычно подвержены изгибам, крутящим моментам, осевым растягивающим силам и их комбинациям. Как правило, подшипники подвергаются комбинированным нагрузкам крутильных и изгибающих напряжений.

Подшипники подвержены растягивающим напряжениям: растягивающее напряжение = P/A. где A = (π/4) x D2 и D-диаметр вала в мм.

Подшипник, подвергаемый изгибающему моменту: напряжение изгиба = (MbxY)/ I. Где Mb = изгибающий момент; Y = D/2, где D-диаметр; I = момент инерции = (πxD4)/ 64

Пеленг, подверженный крутящему моменту: крутящее напряжение = Mt x R/J. где Mt = крутящий момент; R = D/ 2, где D-диаметр; J = полярный момент инерции = (πxD4)/ 32

02. Конструкция вала на основе жесткости

Говорят, что приводной вал жесток на основе жесткости на кручение, если вал не будет слишком сильно скручиваться.

{Mt/J} = {(G x)/ L}. Где, Mt = крутящий момент в Н в мм; J = полярный момент инерции = (πxD4)/32; D = диаметр вала в мм; ө = угол кручения; G = модуль жесткости Н/мм2

8. Преимущества и недостатки валов

Преимущества валов:

Они менее склонны к варению.
Они требуют меньше обслуживания, чем цепные системы.
Они обладают высокой прочностью на кручение.
Они имеют высокие значения полярных моментов инерции.
Они очень прочные и вряд ли потерпят неудачу.
Полые валы имеют полую внутреннюю форму, поэтому они требуют меньше материала.
Полые валы легче, чем твердые валы для того же значения передачи крутящего момента.
Они имеют большой радиус вращения.

Недостатки валов:

Они имеют потери мощности из-за ослабления сцепления.
Они вибрируют во время вращения.
Они создают постоянный шум.
Более высокие производственные и эксплуатационные расходы.
Производство очень сложно.
Изменить скорость вала непросто.
Время простоя долгое из-за механических проблем.
Масло капает из приподнятых валов.
Использование гибких муфт (например, муфты с листовой пружиной) приводит к потере скорости между валами.
Если вал выходит из строя, на ремонт уходит много времени.

В сегодняшней статье мы подробно рассмотрим различные типы валов, материалов, напряжений, производства и проектирования, а также их важность в машиностроении и промышленности. Валы играют ключевую роль в подключении и передаче энергии в качестве вращающейся части машины, поэтому они должны быть спроектированы и изготовлены с тщательным учетом и инженерными практиками.

КакТочная производственная компания, Richconn специализируется на обеспечении точности высокого качестваУслуги фрезерования ЧПУИ обычайУслуги листового металла. Наша команда профессионалов имеет опыт, чтобы удовлетворить ваши конкретные потребности и гарантировать, что предоставленные валы соответствуют самым высоким стандартам. Если вы ищете надежного партнера для ваших потребностей изготовления, то рассмотрите Рихконн и мы будем счастливы обеспечить вас с исключительным обслуживанием.

Если вы имеете любые вопросы о валах или других обслуживаниях изготовления, или заинтересованы в наших обслуживаниях, то пожалуйста чувствуйте свободным связаться мы. Мы с нетерпением ждем возможности помочь вам и работать вместе, чтобы привести ваш проект к успеху. Спасибо за чтение этой статьи, и мы желаем вам успехов в ваших будущих производственных начинаниях!