19.11.2015

Валы и оси используются в машиностроении для фиксации различных тел вращения (это могут быть шестерни, шкивы, роторы и другие элементы, устанавливаемые в механизмах).

Есть принципиальное отличие валов от осей: первые осуществляют передачу момента силы, создаваемого вращением деталей, а вторые испытывают напряжение изгиба под действием внешних сил. При этом валы всегда являются крутящимся элементом механизма, а оси могут быть как крутящимися, так и неподвижными.

С точки зрения металлообработки валы и оси – это металлические детали, чаще всего имеющие круглое поперечное сечение.

Виды валов

Валы различаются между собой по конструкции оси. Выделяют следующие виды валов:

• прямые. Конструктивно не отличаются от осей. В свою очередь, различают гладкие, ступенчатые и фасонные прямые валы и оси. Наиболее часто в машиностроении используются ступенчатые валы, которые отличает простота установки на механизмы
• коленчатые, состоящие из нескольких колен и коренных шеек, которые опираются на подшипники. Составляют элемент кривошипно-шатунного механизма. Принцип действия заключается в преобразовании возвратно-поступательного движения во вращательное, либо наоборот.
• гибкие (эксцентриковые). Применяются для передачи момента вращения между валами со смещенными осями вращения.

Производство валов и осей – одно из наиболее динамичных направлений в металлургической промышленности. На основе этих элементов получают следующие изделия:

1. элементы передачи вращательного момента (детали шпоночного соединения, шлицы, соединений с натягом и т.д.);
2. опорные подшипники (качения или скольжения);
3. уплотнения концов валов;
4. элементы, регулирующие узлы передачи и опоры;
5. элементы осевой фиксации лопаток роторов;
6. галтели перехода между элементами разного диаметра в конструкции.

Выходные концы валов имеют форму цилиндра или конуса, соединяемыми при помощи муфт, шкивов, звездочек.

Валы и оси также могут быть полыми и сплошными. Внутри полых валов могут быть вмонтированы другие детали, кроме того, они могут применяться для облегчения общего веса конструкции.

Функцию осевых фиксаторов, устанавливаемых на вал деталей, выполняют ступени (бурты), распорные втулки со съемной осью, кольца, пружинные упорные кольца подшипников.

Предприятие "Электромаш" осуществляет изготовление данной продукции на производственной площадке, оснащенной самым современным оборудованием. У нас вы можете купить валы и оси любого типа под заказ . Рейтинг: 3.02

Классификация валов и осей строительной машины. Какие виды валов применяются в машинах? Отличие обработки валов и осей, механизмы в виде спаренных валов.

Виды валов и осей машины

Виды валов

Оси - поддерживают вращающиеся части машин. Они могут быть вращающимися и неподвижными.

Валы - не только поддерживают, но и передают вращение.
Бывают: прямые, кривошипные и коленчатые.
Валы рассчитывают на одновременное действие крутящего и изгибающего моментов.
Оси рассчитывают только на изгиб.

1. вал с прямой осью;
2. коленчатый вал;
3. гибкий вал;
4. карданный вал.

Виды осей

1. неподвижные;
2. подвижные.

Оси и валы отличаются от прочих деталей машины тем, что на них насаживаются зубчатые колёса, шкивы и другие вращающиеся части. По условиям работы оси и валы отличаются друг от друга.

Осью называют деталь, которая лишь поддерживает насаженные на неё детали. Ось не испытывает кручения, поскольку нагрузку на неё идёт от расположенных на ней деталей. Она работает на изгиб и не передаёт вращающий момент.

Что же касается вала, то он не только поддерживает детали, но и передаёт момент вращения. Поэтому вал испытывает как изгиб, так и кручение, иногда также сжатие и растяжение. Среди валов выделяют торсионные валы (или просто торсионы), которые не поддерживают вращение деталей и работают исключительно на кручение. Примеры - это карданный вал автомобиля, соединительный валик прокатного стана и многое другое.

Участок в опоре вала или оси называется цапфой, если воспринимает радиальную нагрузку, или пятой, если на него осуществляется осевая нагрузка. Концевая цапфа, принимающая радиальную нагрузку, называется шипом, а цапфу, находящуюся на некотором расстоянии от конца вала, называют шейкой. Ну а та часть вала или оси, которая ограничивает осевое перемещение деталей, называется буртиком.

Посадочная поверхность оси или вала, на которую, собственно, и устанавливаются вращающиеся детали, часто делают цилиндрическими и реже - коническими, чтобы облегчить постановку и снятие тяжёлых деталей, когда требуется высокая точность центрирования. Поверхность, обеспечивающая плавный переход между ступенями, носит название галтели. Переход может выполняться с использованием канавки, которая делает возможным выход шлифовального круга. Концентрация напряжения может быть уменьшена за счёт уменьшения глубины канавок и увеличения закругления канавок и гантелей, насколько возможно.

Чтобы сделать установку вращающихся деталей на ось или вал проще, а также предотвратить травмы рук, торцы делают с фасками, то есть немного обтачивают на конус.
Виды осей и валов

Ось может быть вращающейся (например, ось вагона) или не вращающейся (например, ось блока машины для подъёма грузов).

Ну а вал может быть прямым, коленчатым или гибким. Прямые валы распространены шире всего. Коленчатые находят применение в кривошипно-шатунных передачах насосов и двигателей. Они преобразовывают возвратно-поступательные движения во вращательные, либо наоборот. Что касается гибких валов, то они являются, по сути, мног заходными пружинами кручения, витыми из проволок. Их используют, чтобы передавать момент между узлами машины, если они при работе меняют положение относительно друг друга. И коленчатые, и гибкие валы классифицируются как специальные детали и изучаются на специальных учебных курсах.

Чаще всего ось или вал имеют круглое сплошное сечение, но могут они иметь и кольцевое поперечное сечение, которое позволяет уменьшить общую массу конструкции. Сечение некоторых участков вала может иметь шпоночную канавку или шлицы, а может быть и профильным.

При профильном соединении детали между собой скрепляются с помощью контакта по круглой не плавной поверхности и могут, помимо крутящего момента, передавать и осевую нагрузку. Несмотря на надёжность профильного соединения, его нельзя назвать технологичным, так что применение у них ограничено. Шлицевое же соединение классифицируют по форме профиля зубьев - оно может быть прямобочным, эвольвентным или треугольным.

Валы и оси

План 1. Назначение. 2. Классификация. 3. Конструктивные элементы валов и осей. 4. Материалы и термообработка. 5. Расчеты валов и осей.

Назначение

Валы - детали, предназначенные для передачи крутящего момента вдоль своей оси и для поддержания вращающихся деталей машин. Вал воспринимает силы, действующие на детали, и передает их на опоры. При работе вал испытывает изгиб и кручение.

Оси предназначены для поддержания вращающихся деталей, полезного крутящего момента не передают. Оси не испытывают кручения. Оси могут быть неподвижные и вращающиеся.

Классификация валов

По назначению:

а) валы передач, несущие детали передач - муфты, зубчатые колеса, шкивы, звездочки;

б) коренные валы машин;

в) другие специальные валы, несущие рабочие органы машин или орудий - колеса или диски турбин, кривошипы, инструменты и т.д.

По конструкции и форме:

а) прямые;

б) коленчатые;

в) гибкие.

Прямые валы делятся на:

а) гладкие цилиндрические;

б) ступенчатые;

в) валы – шестерни, валы – червяки;

г) фланцевые;

д) карданные.

По форме поперечного сечения:

а) гладкие сплошного сечения;

б) пустотелые (для размещения соосного вала, деталей управления, подачи масла, охлаждения);

в) шлицевые.

Оси разделяют на вращающиеся, обеспечивающие лучшую работу подшипников, и неподвижные, требующие встройки подшипников во вращающиеся детали,

Конструктивные элементы валов и осей

Опорная часть вала или оси называется цапфой . Концевая цапфа называется шипом , а промежуточная – шейкой .

Кольцевое утолщение вала, составляющее с ним одно целое, называется буртиком . Переходная поверхность от одного сечения к другому, служащая для упора насаживаемых на вал деталей, называется заплечиком.

Для уменьшения концентрации и повышения прочности, переходы в местах изменения диаметра вала или оси делают плавными. Криволинейную поверхность плавного перехода от меньшего сечения к большему называют галтелью. Галтели бывают постоянной и переменной кривизны. Переменность радиуса кривизны галтели повышает несущую способность вала на 10%. Галтели с подвнутрением увеличивают длину базирования ступиц.

Повышение прочности валов в переходных сечениях достигается также удалением малонапряженного материала: выполнением разгрузочных канавок и высверливанием отверстий в ступенях большого диаметра. Эти мероприятия обеспечивают более равномерное распределение напряжений и снижают концентрацию напряжений

Форма вала по длине определяется распределением нагрузок, т.е. эпюрами изгибающих и крутящих моментов, условиями сборки и технологией изготовления. Переходные участки валов между ступенями разных диаметров нередко выполняют с полукруглой канавкой для выхода шлифовального круга.

Посадочные концы валов, предназначенные для установки деталей, передающих вращающий момент в машинах, механизмах приборах стандартизованы. ГОСТ устанавливает номинальные размеры цилиндрических валов двух исполнений (длинные и короткие) диаметров от 0,8 до 630 мм, а также рекомендуемые размеры концов валов с резьбой. ГОСТ устанавливает основные размеры конических концов валов с конусностью 1:10 также двух исполнений (длинные и короткие) и двух типов (с наружной и внутренней резьбой) диаметров от 3 до 630 мм.

"Горцы валов для облегчения насадки деталей, во избежание обмятий и повреждения рук рабочих выполняют с фасками.

Материалы и термообработка

Выбор материала и термической обработки валов и осей определяется критериями их работоспособности.

Основными материалами для валов и осей служат углеродистые и легированные стали благодаря высоким механическим характеристикам, способности к упрочнению и легкости получения цилиндрических заготовок прокаткой.

Для большинства валов применяют среднеуглеродистые и легированные стали 45, 40Х. Для высоконапряженных валов ответственных машин применяют, легированные стали 40ХН, 40ХНГМА, 30ХГТ, 30ХГСА и др. Валы из этих сталей обычно подвергают улучшению, закалке с высоким отпуском или поверхностной закалке с нагревом ТВЧ и низким отпуском.

Для изготовления фасонных валов - коленчатых, с большими фланцами и отверстиями - и тяжелых валов наряду со сталью применяют высокопрочные чугуны (с шаровидным графитом) и модифицированные чугуны.

Расчет валов и осей

Валы испытывают действие напряжений изгиба и кручения, оси - только изгиба.

В процессе работы валы испытывают значительные нагрузки, поэтому для определения оптимальных геометрических размеров необходимо выполнить комплекс расчетов, включающий в себя определение:

Статической прочности;

Усталостной прочности;

Жесткости при изгибе и кручении.

При высоких скоростях вращения необходимо определять частоты собственных колебаний вала для того, чтобы предотвратить попадание в резонансные зоны. Длинные валы проверяют на устойчивость.

Расчет валов производится в несколько этапов.

Для выполнения расчета вала необходимо знать его конструкцию (места приложения нагрузки, расположение опор и т.п.) В то же время разработка конструкции вала невозможна без хотя бы приближенной оценки его диаметра. На практике обычно используют следующий порядок расчета вала:

1. Предварительно оценивают средний диаметр из расчета только на кручение при пониженных допускаемых напряжениях (изгибающий момент пока не известен, т.к. неизвестны расположение опор и места приложения нагрузок).

Напряжение кручения

Где Wp- момент сопротивления сечения, мм.

Предварительно оценить диаметр вала можно также ориентируясь на диаметр того вала, с которым он соединяется,(валы передают одинаковый момент Т). Например, если вал соединяется с валом электродвигателя (или другой машины) то диаметр его входного конца можно принять равным или близким к диаметру выходного конца вала электродвигателя.

2.Основной расчет вала.

После оценки диаметра вала разрабатывают его конструкцию. Длину участков вала, а, следовательно, плечо приложения силы возьмем из компоновки. Предположим, что нам нужно рассчитать диаметр вала, на котором сидит косозубая шестерня. Вычертим схему нагружений вала. Для этого вала, учитывая наклон зубьев шестерни и направление момента Т, левую опору заменяем шарнирно-неподвижной, а правую - шарнирно-под-вижной. Расчетные нагрузки рассматривают обычно как сосредоточенные, хотя действительные нагрузки не являются сосредоточенными, они распределены по длине ступицы, ширине подшипника. В нашем примере вал нагружен силами Ft, Fa. Fr, действующими в полюсе зацепления и крутящим моментом Т. Осевая сила Fa дает в вертикальной плоскости момент

Основной расчет валов и осей заключается в построении эпюр изгибающих моментов в горизонтальной и вертикальной плоскостях, построении эпюры результирующих моментов, эпюры крутящих моментов, эпюры эквивалентных моментов, определении опасных сечений.

3 этап расчета - проверочный расчет заключается в определении коэффициента запаса прочности в опасных сечениях

- коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям

пределы выносливости материалов.

- эффективные коэффициенты концентрации напряжений.

- масштабный фактор (зависит от диаметра вала).

- коэффициент упрочнения. - коэффициенты чувствительности материала, зависят от механических характеристик.

- переменные составляющие напряжений.

- постоянные составляющие напряжений.

Расчет на жесткость

Прогиб осей и валов отрицательно влияет на работу подшипников и зацепления зуб- чатых передач. Жесткость характеризуется максимальным углом поворота оси или вала

и прогибом Необходимая жесткость обеспечивается, если действительные значения и не превышают допустимых . При больших углах поворота в подшипниках скольжения защемляется вал (особенно при большой длине подшипника и цапфы), а у подшипников качения может разрушиться сепаратор. Большие прогибы ухудшают условия работы зубчатых передач (особенно при несимметричном расположении шестерни).

Допустимые значения углов поворота под шестерней [

Прежде чем разбираться, чем отличаются между собой вал и ось, следует иметь четкое представление о том, что, собственно, представляют собой эти детали, для чего и где они используются и какие функции выполняют. Итак, как известно, валы и оси предназначены для удержания на них вращающихся деталей.

Определение

Вал - это деталь механизма, имеющая форму стержня и служащая для передачи на другие детали этого механизма крутящего момента, тем самым создавая общее вращательное движение всех расположенных на нем (на валу) деталей: шкивов, эксцентриков, колес и др.

Ось - это деталь механизма, предназначенная для соединения и скрепления между собой деталей данного механизма. Ось воспринимает только поперечные нагрузки (напряжение изгиба). Оси бывают неподвижные и вращающиеся.

Ось

Сравнение

Основное отличие оси от вала состоит в том, что ось не осуществляет передачу крутящего момента на другие детали. На нее оказывают воздействие только поперечные нагрузки, и она не испытывают сил кручения.

Вал, в отличие от оси, передает полезный крутящий момент деталям, которые на нем закреплены. Кроме того, оси бывают как вращающимися, так и неподвижными. Вал же вращается всегда. Большинство валов можно разделить по геометрической форме оси на прямые, кривошипные (эксцентриковые) и гибкие. Также бывают валы коленчатые или непрямые, которые служат для преобразования возвратно-поступательных движений во вращательные. Оси же по своей геометрической форме бывают только прямыми.

Выводы сайт

1. Ось несет вращающиеся части механизма, не передавая им никакого крутящего момента. Вал передает другим деталям механизма полезный крутящий момент, так называемое вращающееся усилие.
2. Ось может быть как вращающейся, так и неподвижной. Вал бывает только вращающимся.
3. Ось имеет только прямую форму. Вал по форме может быть прямым, непрямым (коленчатым), эксцентриковым и гибким.

Описание работы

Технология изготовления,применение деталей данного типа в механике,в авиации,в промышленности

Введение 2
1.Общий раздел 4
1.1. Описание конструкции и служебного назначения детали. 4
1.2. Технологический контроль чертежа детали и анализ детали на технологичность. 4
2.Технологический раздел. 7
2.1.Характеристика среднесерийного типа производства. 7
2.2.Выбор вида и метода получения заготовки; экономическое обоснование выбора заготовки. 9
2.3.Разработка маршрута механической обработки детали с выбором оборудования и станочных приспособлений. Выбор и обоснование баз. 13
2.4.Расчет межоперационных размеров на две наиболее точные поверхности аналитическим методом, на остальные табличным. 15
2.5.Разбивка технологического процесса на составляющие операции. Выбор режущего, вспомогательного и измерительного инструмента. 22
2.6. Расчет режимов резания и нормирование операций 23
2.7.Расчет норм времени 25
3. Конструкторский раздел 27
3.1. Конструирование и расчет режущего инструмента 27
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 30

Работа содержит 1 файл

К.Т2.151901.4Д.05.000ПЗ

Рост промышленности и народного хозяйства, а также темпы перевооружения их новой техникой в значительной мере зависят от уровня развития машиностроения. Технический прогресс в машиностроении характеризуется совершенствованием технологии изготовления машин, уровнем их конструктивных решений и надежности их в последующей эксплуатации.

В настоящее время важно - качественно, дешево, в заданные сроки с минимальными затратами живого и овеществленного труда изготовить машину, применив современную высокопроизводительную технику, оборудование, инструмент, технологическую оснастку, средства механизации и автоматизации производства.

Разработка технологического процесса изготовления машины не должна сводится к формальному установлению последовательности обработки поверхностей деталей, выбору оборудования и режимов. Она требует творческого подхода для обеспечения согласованности всех этапов построения машины и достижения требуемого качества с наименьшими затратами.

При проектировании технологических процессов изготовления деталей машин необходимо учитывать основные направления в современной технологии машиностроения:

Приближение заготовок по форме, размерам и качеству поверхностей к готовым деталям, что дает возможность сократить расход материала, значительно снизить трудоемкость обработки деталей на металлорежущих станках, а также уменьшить затраты на режущие инструменты, электроэнергию и прочее.

Повышение производительности труда путем применения: автоматических линий, автоматов, агрегатных станков, станков с ЧПУ, более совершенных методов обработки, новых марок материалов режущих инструментов.

Концентрация нескольких различных операций на одном станке для одновременной или последовательной обработки большим количеством инструментов с высокими режимами резания.

Применение электрохимических и электрофизических способов размерной обработки деталей.

Развитие упрочняющей технологии, повышение прочностных и эксплуатационных свойств деталей путем упрочнения поверхностного слоя механическим, термическим, термомеханическим, химикотермическим способами.

Применение прогрессивных высокопроизводительных методов обработки, обеспечивающих высокую точность и качество поверхностей деталей машины, методов упрочнения рабочих поверхностей, повышающих ресурс работы детали и машины в целом, эффективное использование автоматических и поточных линий, станков с ЧПУ - все это направлено на решение главных задач: повышение эффективности производства и качества продукции.

1.Общий раздел

1.1. Описание конструкции и служебного назначения детали.

Данная деталь «Ось», массой 3.7кг изготовлена из стали 45 ГОСТ 1050-88.

Деталь относится к классу «вал» и имеет форму вращения. Деталь состоит из 6 ступеней:

На первой ступени нарезана резьба М20-69, с шероховатостью Ra6.3, на длине 21 мм.

Вторая цилиндрическая Ø20 h8мм, шероховатость поверхности Ra3.2, длиной 18 мм; Допуск h8 предназначен для жесткой посадки стыкуемой детали.

Третья ступень выполнена без механической обработки, Ø25мм, длиной 5 мм.

Четвертая цилиндрическая ступень Ø20мм, длиной 80мм, на которой выполнены пазы для сопрягаемой детали и исключающие поворот сопрягаемой детали.

Пятая ступень выполнена Ø15f7 мм, длиной 25 мм, этот допуск говорит о том, что сопрягаемая деталь одевается на ось жестко.

На шестой ступени выполнена резьба М12-83 и отверстие Ø3.2мм.

Деталь «Ось» предназначена для передачи крутящего момента.

1.2. Технологический контроль чертежа детали и анализ детали на технологичность

Химический состав и механические свойства материала детали

Сталь 45 ГОСТ 1050-88. Сталь углеродистая конструкционная качественная.

Химический состав детали

С	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	As	Fe
0,42÷0,5	0,17÷0,37	0,5÷0,8	до 0,25	до 0,04	до 0,035	до 0,25	до 0,25	до 0,08	ост.

Механические свойства

Деталь достаточно технологична. В упрощении конструкции деталь не нуждается. Базой детали является ось и торцы. Искусственные базы не требуются.

Токарную обработку будем производить в центрах, и в специальных приспособлениях. Фрезерование производим с помощью фрезы круглого сечения, а сверление на сверлильном станке с ЧПУ и с применением специального приспособления. Нарезание резьбы будем производить на токарном станке с ЧПУ.

Для измерения заданных на чертеже размеров следует использовать следующие мерительные инструменты: скобы, пробки, штангенциркули, шаблоны, индикаторы, резьбовые пробки.

Качественный анализ технологичности конструкции детали.

Деталь должна изготавливаться с минимальными трудовыми и материальными затратами. Эти затраты можно сократить в значительной степени в результате правильного выбора варианта технологического процесса, его оснащения, механизации и автоматизации, применения оптимальных режимов обработки и правильной подготовки производства. На трудоемкость изготовления детали оказывают особое влияние ее конструкция и технические требования на изготовление.

Данная деталь по качественной оценке является технологичной:

Конструкция детали состоит из стандартных и унифицированных конструктивных элементов; большинство обрабатываемых поверхностей детали имеют правильную простановку размеров, оптимальные степень точности и шероховатость;

Конструкция детали позволяет изготавливать ее из заготовки, полученной рациональным способом;

Конструкция обеспечивает возможность применения типовых и стандартных технологических процессов при изготовлении.

Все вышеизложенное, позволяет сделать вывод, что представленная деталь является технологичной.

Коэффициент точности обработки определяется по формуле

(1)

где

где цифры обозначают квалитеты точности размеров.

n 1 ; n 2 и т.д. – количество размеров данного квалитета точности.

Коэффициент шероховатости обработки определяется по формуле

(3)

где

где цифры обозначают классы шероховатости поверхности.

При К ТО ≤0,80 деталь считается трудоемкой в производстве.

n 1 ; n 2 и т.д. – количество поверхностей данного класса шероховатости.

При К ШО ≤0,16 деталь считается трудоемкой в производстве.

Вывод : Кт = 0,99 Кш = 0,91

0,99› 0,8 0,91› 0,16

Все выше изложенное позволяет сделать вывод, что представленная деталь является технологичной.

2.Технологический раздел

2.1.Характеристика среднесерийного типа производства

Характеристика вида производства.

Серийный тип производства характеризуется ограниченной номенклатурой выпуска, детали изготавливаются периодически повторяющимися партиями. Трудоёмкость и себестоимость ниже, чем в единичном производстве. Различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное типы производства. Крупносерийный тип производства характеризуется применением специализированного оборудования расположенного на участке по ходу технологического процесса. Применяется специализированный режущий и мерительный инструмент. Квалификация рабочих низкая. Применяется принцип не полной взаимозаменяемости.

Таблица 3.

Ориентировочное определение типа производства

Тип производства	Годовой объем выпуска
	Тяжелых	Средних	Легких
	> 30 кг	8 - 30 кг	< 8 кг
Единичное	< 5	< 10	< 100
Мелкосерийное	5 – 100	10 – 200	100 - 500
Среднесерийное	100 – 300	200 – 500	500 - 5000
Крупносерийное	300 – 1000	500 – 5000	5000 - 50000
Массовое	> 1000	> 5000	> 50000

Ориентировочно по таблице определяем тип производства - среднесерийное.

Более точно можно определить тип производства по коэффициенту закрепления операций К з.о. .

при К з.о. = 1 - производство массовое,

1 £ К з.о. £ 10 – крупносерийное,

10 £ К з.о. £ 20 - среднесерийное,

20 £ К з.о. £ 40 - мелкосерийное,

40 > К з.о. – единичное производство.

Значение К з.о. на стадии разработки процесса вычисляют по формуле:

Где: S О – количество операций, выполняемых на участке в течение месяца,