Валове с висока производителност: Решение на проблемите с дълготрайността и точността в производствената индустрия

Предназначение и класификация на шахтите
Основна функция на валовете: поддържане на въртящи се части, предаване на движение и мощност
Класификация по носеща способност:
- Въртящ се вал: понася огъващ момент и въртящ момент по време на работа
- Шпиндел: лагер само огъващ момент
- Предавателен вал: носи само въртящ момент, а не огъващ момент (или много малък огъващ момент)
Класификация по форма на оста:
- Колянов вал: свързващият прът на коляновия вал може да осъществи взаимното преобразуване между въртеливо и възвратно-постъпателно движение.
- Прав вал
- Оптичен вал: проста форма, лесна обработка, малко източници на концентрация на напрежение; често се използва за шпиндели и предавателни валове.
- Стъпаловиден вал: лесен за сглобяване и позициониране на частите върху вала; обикновено се използва за въртящи се валове
Класификация по това дали е твърдо тяло:
- Твърд вал: общо
- Кухи валове: намаляване на масата на вала; инсталиране на други части във вала за специални изисквания; случаи с особено важни функции; съотношението между вътрешния и външния диаметър обикновено е 0,5 ~ 0,6
- Гъвкав вал от тел (гъвкав вал от тел): има добра гъвкавост и може гъвкаво да предава въртеливо движение в затворено пространство.
Основно съдържание на конструкцията на вала
Структурно проектиране
Структурна форма
Размери
Изчисляване на работния капацитет
Сила: В повечето случаи се изисква само изчисляване на якостта на вала.
Твърдост: За валове с високи изисквания за коравина и тънки валове с големи сили трябва да се направи изчисление на коравината.
Вибрационна стабилност: За валове, работещи при високи скорости, трябва да се направи изчисление на вибрационната стабилност.
Материали на вала
Въглеродна стомана, легирана стомана
Най-често използвана стомана 45
Сценарии за използване на легирана стомана: предаване на голяма мощност, изискване за намаляване на размера и масата, подобряване на износоустойчивостта на джоба и валове, работещи при високи или ниски температури.
При нормални работни температури (по-малко от 200 °C) модулът на еластичност на различните въглеродни и легирани стомани е сходен, така че при избора на вида стомана и определянето на метода за термична обработка на стоманата основата е здравината и износоустойчивостта, а не огъващата или усукващата твърдост на вала.

Различните топлинни обработки (като високочестотно закаляване, навъглеродяване, азотиране, цианиране и др.) и обработки за укрепване на повърхността (като изстрелване, валцуване и др.) имат значителен ефект за подобряване на якостта на умора на вала.

Дизайн на структурата на вала
Дизайн на структурата на вала: разумна форма на вала + всички структурни размери
Фактори, влияещи върху структурата на вала:

1. Позиция на монтиране и форма на вала в машината

2. Видът, размерът, количеството и начинът на свързване на частите, монтирани на вала

3. Естество, размер, посока и разпределение на товара

4. Технология за обработка на валовете
Изисквания за проектиране на конструкцията на вала:

- Валът и частите, монтирани на вала, трябва да имат точно работно положение.

- Частите на вала трябва да се монтират, демонтират и регулират лесно.

- Валът трябва да има добра производствена обработваемост

Въпроси, на които трябва да обърнете внимание при поръчка на валове
Предавателният вал е основен компонент на механичната предавателна система. Всъщност има някои неща, които трябва да се изяснят преди покупката. Първото са спецификациите, като например изискванията за диаметъра, дължината, материала, повърхностната обработка и т.н. на вала. Второто е материалът. Обикновено използваните материали включват стомана, алуминиева сплав, титанова сплав и др. Изберете подходящия материал в зависимост от нуждите и спецификациите. Друг е инерционният момент, който е физична величина, измерваща способността на даден обект да поддържа първоначалното си състояние на въртене. Когато купувате задвижващ вал, трябва да прецените дали неговият инерционен момент отговаря на вашите нужди. Ако инерционният момент е твърде голям, той може да причини нестабилност при потегляне или превключване и дори вибрации и шум. Освен това има прецизност и толерантност. Ако прецизността и толерансът са твърде големи, това може да доведе до проблеми като вибрации, шум и износване. Ето защо, когато купувате задвижващ вал, трябва да обърнете внимание на това дали неговата точност и толеранс отговарят на вашите нужди. И накрая, съществува въпросът за цената.

1. Висококачествените въглеродни конструкционни стомани, като въглеродна стомана 35, 45 и 50, се използват широко поради високите си комплексни механични свойства, сред които най-широко използваната е стомана 45. За да се подобрят механичните ѝ свойства, трябва да се извърши нормализация или обработка чрез закаляване и отпушване. За маловажни или по-малко натоварени валове могат да се използват въглеродни конструкционни стомани като Q235 и Q275.
2. Легираната стомана има високи механични свойства, но е по-скъпа и често се използва за валове със специални изисквания. Например за високоскоростни валове, използващи плъзгащи се лагери, обикновено се използват нисковъглеродни легирани конструкционни стомани като 20Cr и 20CrMnTi. След навъглеродяване и закаляване може да се подобри износоустойчивостта на шийката на вала; Валът на ротора на машината трябва да има добри високотемпературни механични свойства при работа в условия на висока температура, висока скорост и голямо натоварване. Често се използват легирани конструкционни стомани като 40CrNi и 38CrMoAlA. При заготовката на вала приоритет имат изковките, следвани от стоманата; За по-големи размери или по-сложни структури може да се помисли за стоманени отливки или сферографитен чугун. Например използването на сферографитен чугун за производство на колянови и разпределителни валове има предимствата на ниска цена, добро поглъщане на вибрациите, ниска чувствителност към концентрация на напрежения и добра якост. Механичният модел на оста е греда и по-голямата част от нея трябва да се върти, така че напрежението в нея обикновено е симетрично циклично. Възможните форми на повреда включват фрактура от умора, фрактура от претоварване и прекомерна еластична деформация. Обикновено на вала трябва да се монтират някои части с колела, така че повечето валове трябва да се изработят в стъпаловидни валове с голямо количество рязане.