78. Конструктивные виды шипов и шеек

Участок вала или оси, поддерживаемый опорой, называется цапфой. Концевая цапфа называется шипом, расположенная в средней части вала, - шейкой, торцевая – пятой. Шипы и шейки выполняются коническими, цилиндрическими, в некоторых случаях сферическими.

Конические цапфы позволяют регулировать зазор в подшипнике скольжения, сферические допускают значительный перекос вала относительно подшипника.

Оси и валы должны занимать вполне определённое положение и под действием осевых усилий не должны иметь продольного перемещения относительно опор.

Для предупреждения продольного перемещения цапфы изготовляют с буртиками, которыми они упираются в опоры ( рис.65 ).

В конструкции на рисунке 65а при переходе одного диаметра к другому сделано достаточное скругление, снижающее местные напряжения, и сохранена кольцевая опорная поверхность, обеспечивающая удержание цапфы в данном положении.

Высоту буртика е берут конструктивно: от 0,07 d + 3 мм до 0,1 d + 5 мм. Шейки делают с двумя буртиками или с одним ( рис.65в ). Два буртика делают тогда, когда продольные силы, приложенные к оси или валу, попеременно действуют в обе стороны. Для достижения той же цели у каждой шейки можно сделать по одному буртику на противоположных концах. Можно также использовать установочные кольца 1, закреплёнными винтами 2. Буртики отковывают заодно с валом или осью или приваривают и затем обрабатывают по заданным размерам.

Конические шипы и шейки ( рис.65б ) применяют в тех случаях, когда требуется точная регулировка зазора между трущимися поверхностями цапфы и вкладышем подшипника. Изменение величины зазора достигается перемещением вкладыша подшипника в продольном направлении при постоянном положением цапфы подшипника или продольным перемещением шипа относительно вкладыша.

Рис. 65. конструктивные виды шипов и шеек

79. Расчет вала на жесткость при кручении. Полые валы и оси

Расчет вала на жесткость при кручении.

На рис. 66 показан взаимный поворот на угол φ двух поперечных сечений вала, расположенных на расстоянии L друг от друга. Угол φ называется углом закручивания. Во многих случаях по условиям кинематики механизма угол закручивания вала ограничивается заранее заданной величиной, т. е. вал должен обладать необходимой жесткостью на кручение. Поскольку, как известно из курса сопротивления материалов, угол закручивания участка вала зависит от его длины, обычно расчет ведут по углу закручивания на единицу длины. Обозначая этот, как его называют, относительный угол закручивания θ, а его допускаемое значение [θ], получаем условие жесткости

.

Учитывая, что

и

можем представить условие жесткости в виде

.

Из формулы вытекает зависимость для определения диаметра вала по условию жесткости на кручение (проектный расчет на жесткость):

.

При указанных выше единицах измерения d получается в м.

Нормы жесткости (значения), принятые в различных отраслях машиностроения, отличаются большим разнообразием.

Пустотелые (полые) валы и оси

В целях уменьшения собственного веса валов и осей, а также для пропуска сквозь них других деталей их выполняют пустотелыми. На рисунке 67 изображено поперечное сечение такого вала (или оси). Штрихо­вой окружностью показана пропущенная сквозь вал деталь.

Моменты сопротивления кольцевого сечения: полярный

осевой

Для исключения одного неизвестного задаются отношением откуда .

Расчетные формулы:

1) для расчета оси:

2) для расчета вала на кручение:

Рис. 66. Взаимный поворот Рис. 67. Поперечное сечение пустотелого вала