Валиє критично важливими компонентами в механічних системах, які служать основою, яка підтримує всі елементи трансмісії, одночасно передаючи крутний момент і згинальні моменти підшипників. Конструкція валу повинна бути зосереджена не тільки на його індивідуальних характеристиках, але також враховувати його інтеграцію із загальною структурою системи валу. Залежно від типу навантаження, що виникає під час руху та передачі енергії, вали можна розділити на шпинделі, приводні вали та обертові вали. Їх також можна класифікувати за формою осі на прямі вали, ексцентрикові вали, колінчасті вали та гнучкі вали.
Веретена
1. Фіксований шпиндель
Цей тип шпинделя витримує лише згинальні моменти, залишаючись нерухомим. Його проста конструкція та хороша жорсткість роблять його ідеальним для таких застосувань, як осі велосипедів.
2.Обертовий шпиндель
На відміну від нерухомих шпинделів, обертові шпинделі також несуть згинальні моменти під час руху. Вони зазвичай зустрічаються в осях коліс поїздів.
Привідний вал
Привідні вали призначені для передачі крутного моменту і зазвичай довші через високу швидкість обертання. Щоб запобігти сильній вібрації, спричиненій відцентровими силами, маса приводного вала рівномірно розподілена по його колу. Сучасні карданні вали часто використовують порожнисті конструкції, які забезпечують більш високі критичні швидкості порівняно з суцільними валами, що робить їх безпечнішими та економнішими. Наприклад, карданні вали автомобілів зазвичай виготовляють із сталевих пластин однакової товщини, тоді як у великовантажних автомобілях часто використовують безшовні сталеві труби.
Обертовий вал
Обертові вали унікальні тим, що вони витримують як згинальні, так і крутильні моменти, що робить їх одними з найпоширеніших компонентів механічного обладнання.
Прямий вал
Прямі вали мають лінійну вісь і їх можна розділити на оптичні та ступінчасті. Прямі шатли зазвичай мають грунт, але можуть бути сконструйовані як порожнисті, щоб зменшити вагу, зберігаючи при цьому жорсткість і стійкість на кручення.
1.Оптичний вал
Прості за формою та прості у виготовленні, ці вали в основному використовуються для трансмісії.
2. Східчастий вал
Вал зі ступінчастим поздовжнім перерізом називають ступінчастим валом. Така конструкція полегшує установку та позиціонування компонентів, що забезпечує більш ефективний розподіл навантаження. Хоча його форма нагадує форму балки з однаковою міцністю, він має кілька точок концентрації напруги. Завдяки цим характеристикам ступінчасті вали широко використовуються в різних трансмісійних системах.
3. Розподільний вал
Розподільний вал є критично важливим компонентом поршневих двигунів. У чотиритактних двигунах розподільний вал зазвичай працює на половині швидкості колінчастого вала, але він все ще підтримує високу швидкість обертання і повинен витримувати значний крутний момент. Як результат, конструкція розподільного вала висуває суворі вимоги до його міцності та опорних можливостей.
Розподільні вали зазвичай виготовляються зі спеціального чавуну, хоча деякі виготовляються з кованих матеріалів для підвищення довговічності. Конструкція розподільного вала відіграє важливу роль у загальній архітектурі двигуна.
4. Шліцьовий вал
Шлицеві вали отримали свою назву за їхній характерний зовнішній вигляд із поздовжньою шпонковою канавкою на їхній поверхні. Ці шпонкові пази дозволяють обертати компоненти, встановлені на валу, для підтримки синхронного обертання. На додаток до цієї можливості обертання, шліцьові вали також забезпечують осьовий рух, причому деякі конструкції включають надійні механізми блокування для застосування в системах гальмування та рульового керування.
Інший варіант - телескопічний вал, який складається з внутрішньої і зовнішньої труб. Зовнішня труба має внутрішні зуби, тоді як внутрішня труба має зовнішні зуби, що дозволяє їм легко з’єднуватися. Ця конструкція не тільки передає крутний момент, але й забезпечує здатність подовжуватися та звужуватися в довжину, що робить її ідеальною для використання в механізмах перемикання передач.
5. Вал шестерні
Коли відстань від кола дедендума шестерні до нижньої частини шпонкової канавки мінімальна, шестерня та вал об’єднуються в єдиний блок, відомий як вал шестерні. Цей механічний компонент підтримує обертові частини та працює разом з ними для передачі руху, крутного моменту або згинальних моментів.
6. Черв'ячний вал
Черв'ячний вал, як правило, побудований як єдиний блок, який об'єднує як черв'як, так і вал.
7. Порожнистий вал
Вал, розроблений з порожнистим центром, відомий як порожнистий вал. При передачі крутного моменту зовнішній шар порожнистого вала відчуває найбільшу напругу зсуву, що дозволяє більш ефективно використовувати матеріали. За умов, коли згинальний момент порожнистих і суцільних валів однаковий, порожнисті вали значно зменшують вагу без шкоди для продуктивності.
Колінчастий вал
Колінчастий вал є критично важливим компонентом двигуна, зазвичай виготовляється з вуглецевої конструкційної сталі або ковкого чавуну. Він має дві основні секції: головну шийку та шатунну шийку. Головна шийка встановлена на блоці двигуна, а шатунна шийка з’єднується з великим кінцем шатуна. Малий кінець шатуна з’єднаний з поршнем у циліндрі, утворюючи класичний кривошипно-повзунний механізм.
Ексцентричний вал
Ексцентриковий вал визначається як вал, вісь якого не збігається з центром. На відміну від звичайних валів, які в першу чергу сприяють обертанню компонентів, ексцентрикові вали здатні передавати як швидкість, так і оберти. Для регулювання міжцентрової відстані між валами ексцентрикові вали зазвичай використовуються в механізмах планарного з’єднання, таких як системи клинопасового приводу.
Гнучкий вал
Гнучкі вали в основному призначені для передачі крутного моменту та руху. Завдяки значно меншій жорсткості на вигин порівняно з жорсткістю на кручення гнучкі вали можуть легко обходити різні перешкоди, забезпечуючи передачу на великі відстані між основною силою та робочою машиною.
Ці вали полегшують передачу руху між двома осями, які мають відносний рух без необхідності додаткових проміжних пристроїв передачі, що робить їх ідеальними для застосування на великих відстанях. Їх проста конструкція і низька вартість сприяють їх популярності в різних механічних системах. Крім того, гнучкі вали допомагають поглинати удари та вібрацію, підвищуючи загальну продуктивність.
Загальні застосування включають ручні електроінструменти, певні системи передачі в верстатах, одометри та пристрої дистанційного керування.
1. Гнучкий вал Power-Type
Гнучкі вали силового типу мають фіксоване з’єднання на кінці з’єднання м’якого вала, оснащене ковзною втулкою в з’єднанні шланга. Ці вали в основному призначені для передачі крутного моменту. Основною вимогою до гнучких валів силового типу є достатня жорсткість на кручення. Як правило, ці вали містять антиреверсні механізми для забезпечення односпрямованої передачі. Зовнішній шар складається зі сталевого дроту більшого діаметру, а деякі конструкції не включають серцевину, що підвищує зносостійкість і гнучкість.
2. Гнучкий вал типу керування
Гнучкі вали типу Control призначені в основному для передачі руху. Крутний момент, який вони передають, в основному використовується для подолання моменту тертя, що створюється між гнучким валом дроту та шлангом. Крім низької жорсткості на вигин, ці вали також повинні мати достатню жорсткість на кручення. У порівнянні з гнучкими валами силового типу, гнучкі вали керуючого типу характеризуються своїми конструктивними особливостями, які включають наявність сердечника, більшу кількість шарів намотування та менші діаметри дроту.
Будова гнучкого вала
Гнучкі вали зазвичай складаються з кількох компонентів: дротяного гнучкого валу, гнучкого з’єднання вала, шланга та шлангового з’єднання.
1. Гнучкий вал дроту
Дротяний гнучкий вал, також відомий як гнучкий вал, виготовлений із кількох шарів сталевого дроту, намотаних разом, утворюючи круглий поперечний переріз. Кожен шар складається з кількох ниток дроту, намотаних одночасно, що надає йому структуру, подібну до багатожильної пружини. Внутрішній шар дроту намотаний навколо сердечника, а сусідні шари намотані в протилежних напрямках. Ця конструкція зазвичай використовується в сільськогосподарській техніці.
2. Гнучке з'єднання валу
З'єднання гнучкого вала призначене для з'єднання вихідного силового вала з робочими елементами. Існує два види з'єднання: фіксоване і ковзне. Фіксований тип зазвичай використовується для коротших гнучких валів або в тих випадках, коли радіус вигину залишається відносно постійним. Навпаки, ковзний тип використовується, коли радіус вигину значно змінюється під час роботи, що дозволяє більше рухатися всередині шланга, щоб відповідати змінам довжини під час згинання шланга.
3. Шланг і з'єднання шланга
Шланг, який також називають захисною оболонкою, служить для захисту гнучкого валу дроту від контакту з зовнішніми компонентами, забезпечуючи безпеку оператора. Крім того, він може зберігати мастильні матеріали та запобігати потраплянню бруду. Під час роботи шланг забезпечує підтримку, що полегшує маніпуляцію гнучким валом. Примітно, що шланг не обертається разом із гнучким валом під час передачі, що забезпечує плавну та ефективну роботу.
Розуміння різних типів і функцій валів має вирішальне значення для інженерів і дизайнерів, щоб забезпечити оптимальну продуктивність і надійність механічних систем. Вибравши відповідний тип вала для конкретних застосувань, можна підвищити ефективність і довговічність машин. Щоб дізнатися більше про механічні компоненти та їх застосування, слідкуйте за нашими останніми оновленнями!
Час публікації: 15 жовтня 2024 р
