Что такое изготовление вала

Производство валов – сложный процесс в машиностроении, поскольку валы передают вращающий момент, нагружены радиальными и изгибающими силами. ООО «РПМ» выполняет проектирование, расчет, а также изготовление по чертежам. Основными критериями работоспособности являются прочность, жесткость и устойчивость к вибрациям. Размеры, форма выбираются исходя из распределения моментов и сил, условий сборки, технологии изготовления.

Операции, выполняемые в ходе изготовления валов:

• токарная обработка;
• фрезеровка пазов;
• фрезеровка шлицев;
• нарезка зуба;
• резьбонарезные операции;
• шлифовка поверхностей;
• полировка поверхностей;
• термическая обработка;

Материалы, применяемые при производстве валов:

Изготовление осуществляют из легированных или углеродистых сталей. Для изделий с диаметрами, определяемыми в основном жесткостью, используют углеродистые конструкционные стали марок 30, 40, Ст5, без выполнения термической обработки. Для ответственных механизмов применяют легированные, среднеуглеродистые стали 45, 40Х, в дальнейшем подвергают их закалке с высоким отпуском. Сильно нагруженные детали, работающие в ответственных машинах, производятся из легированных сталей марок: 30ХГТ, 30ХГСА, 40ХН, 40ХН2МА и др. Валы из этих сталей в дальнейшем проходят операцию поверхностной закалки с низким отпуском либо улучшению. Для изготовления тяжелых, полых, коленчатых валов, конструкция которых предусматривает наличие больших фланцев, вместе со сталью применяют модифицированные и высокопрочные чугуны. Изделия диаметром до 150 мм в основном производят из прокатных заготовок; диаметром больше 150мм — из поковок, полые чаще выполняют из стандартных стальных труб.

Видео:Изготовление приводных валовСкачать

Изготовление валов в машиностроении

Валы служат для поддержания и расположения вращающихся деталей машин (зубчатых колес, звездочек, шкивов и т.д.) и предназначены для передачи вращающего осевого момента. В зависимости от конструкции они работают чаще всего на совместное действие кручения и изгиба, реже – только на кручение.

Конструктивные элементы, выполняемые при изготовлении валов

Цапфа – опорный участок, который передает нагрузки корпусным деталям. Цапфы, которые расположены на концах, называются шипами, в центре – шейками. В случае, когда концевая цапфа передает исключительно осевую нагрузку, ее называют пятой. В процессе изготовления валов цапфам придают формы различных тел вращения: цилиндрическую, коническую, сферическую.

Буртик – кольцевое утолщение малой протяженности, составляющее с ним одно целое. Буртик выполняет функцию ограничения осевого перемещения насаженных деталей, либо самого вала. Также, для ограничения перемещения деталей применяется конусная посадка.

Заплечник – торцовая поверхность между меньшим и большим диаметрами ступеней, которая служит осевой опорой насаженных на вал деталей.

Галтель – переходная поверхность от цилиндрической части к заплечнику, которая обычно изготавливается без удаления материала с торцевой и цилиндрической поверхности.

Подшипник – элемент, служащий опорой, а также воспринимающий радиальные и осевые нагрузки.

Подпятник – элемент, служащий опорой, воспринимающий только осевые нагрузки.

Канавка – небольшое углубление на цилиндрической поверхности.

Чтобы облегчить постановку на вал детали, а также в целях безопасности, на торцевых поверхностях выполняют фаски. Наиболее часто выходные концы изготавливают конической или цилиндрической формы и снабжают шлицами либо шпоночными пазами для передачи вращающего момента.

Классификация

По форме геометрической оси:

По типу сечения:

По функциональному назначению:

• коренные (несут на себе рабочие органы исполнительных механизмов, например шпиндель в станке);
• трансмиссионные (распределяют мощность приводного механизма нескольким
• потребителям механической энергии);
• передаточные (несут на себе элементы, передающие вращающий момент, например: шестерни, звездочки, шкивы).

Видео:Изготовление валаСкачать

Особенности изготовления валов

Выбор формы

При конструировании и изготовлении следует учитывать, что величины изгибающих моментов по длине не постоянны, а вращающий момент передается чаще всего не по всей длине. Постоянные по величине и напряжению поперечные силы провоцируют во вращающихся валах переменные напряжения. Силы, которые вращаются вместе с валами вызывают постоянные напряжения (например, силы возникающие от неуравновешенности деталей). Проектирование по условию прочности выполняется приближенным по форме к балкам такого же сопротивления на изгиб. Большое влияние на сопротивление усталости оказывает форма переходных участков между ступенями разных диаметров. Галтели существенно снижают концентрацию напряжений, при этом желательно, чтобы радиус галтели составлял более 10% от диаметра. Если участок вала является тяжело нагруженным, применяют галтели переменного радиуса кривизны. Прочность переходных участков также может быть обеспечена с помощью пластического деформирования поверхностей (обкатка роликами, дробеструйная обработка), термообработки, поверхностной химико-термической обработки.

Читайте также: Шпонки призматические для валов

Применение полого сечения существенно снижает массу детали (при одинаковой прочности со сплошным), однако усложняет технологический процесс производства. Продольное отверстие (канал), кроме облегчения, может иметь другое назначение. Примеры: питание водой, паром, смазочными материалами, расположение внутри деталей управления (муфт), пропуск через центр материала, подлежащего обработке (шпиндель станка).

Формы зависят от многих условий, что делает невозможным использование готовых шаблонных решений на практике. Для каждого отдельного случая проектировщик должен учитывать эти условия, выполнять поиск оптимальной конструкции. При совершенно одинаковом назначении, форма может изменяться в зависимости от конструкции всего узла. На форму, в том числе, оказывает существенное влияние способ соединения насаженных деталей, выбор подшипников, имеющееся на заводе оборудование для изготовления вала, условия сборки.

Диаметры, на которые насаживаются комплектующие, выбираются из нормального ряда. Это делается для возможности производства комплектующих независимо друг от друга, при этом соединение получится требуемой плотности. Независимое изготовление допускает производство новых валов и запчастей в разных цехах или на разных предприятиях.

На этапе разработки, кроме соблюдения основных требований, нужно максимально упрощать технологию производства валов и изделий, соединяемых с ним. Конструкторам иногда удается упростить форму и уменьшить число технологических операций.

Выбор типа соединений

В зависимости от величины и характера нагрузок, выбирают тип соединения вала и насаженных на него деталей. Наиболее часто встречаются шпоночные, шлицевые соединения. Применяют также бесшпоночные. Для менее ответственных механизмов – штифты, винты, посадки с натягом, клеммовые соединения. Существуют, в том числе подвижные соединения на резьбе. Для предотвращения смещения изделия, для возможности воспринимать осевые нагрузки применяют конусную посадку, либо уступы, а в отдельных случаях: упор в галтель, штифтовые, винтовые, клеммовые соединения.

Соединения с натягом применимы совместно со шпонками для лучшего сопротивления переменным по направлению нагрузкам. Когда их характер ударный, то есть с резкими толчками (горно-шахтное, дробильное, кузнечно-прессовое оборудование), следует выполнять соединение с гарантированным натягом. Если изделие заменяемое, то надежность требуется обеспечивать неполным натягом и дополнительным удлинением ступицы.

При воздействии умеренных толчков (ДВС, редукторы, станки, подъемно-транспортные машины) применяют шпоночные и шлицевые соединения. Нарезку валов со шлицами выполняют для повышения точности центрирования, при необходимости осевых перемещений детали, в случаях посадки зубчатых колес от седьмой степени точности и выше.

Видео:Изготовление валаСкачать

Изготовление валов по чертежам заказчика

При производстве валов возникает много моментов, связанных с выбором их формы, размеров, материалов, методов обработки. Это вызывает нужду в разработке как конструкторской, так и технологической документации. После процедур разработки, согласования, утверждения документации приступают к изготовлению по чертежам, согласно полученному маршруту.

Примеры чертежей приведены на рисунке 4.1.

На чертежах отображают все конструктивные элементы, соединения, выбранные при проектировании, указывают все необходимые и достаточные для правильного понимания размеры. Для упрощения чтения чертежа при изготовлении вала, в документации выносятся сечения, строятся разрезы. Необходимо обозначить параметры, относящиеся к точности: допуски, посадки шероховатости поверхностей, отклонения, допуски форм и расположения (прямолинейности, круглости, цилиндричности, радиального, торцевого биения и т.д.).

Читайте также: Из мотора от холодильника как сделать компрессор из мотора холодильника

На заводе РПМ выполняется нарезка валов по чертежам заказчика. Для этого требуется предоставить грамотный чертеж (или даже эскиз), наши технологи проработают процесс и мы приступим к изготовлению.

Более 8 лет на рынке инжиниринговых услуг во всех сферах машиностроения.

Видео:Вал циркулярки.Скачать

Вал: конструктивные особенности, классификация и производство

При создании различных механизмов, имеющих в своём составе вращающиеся детали, часто используют валы. Давайте разберемся, что называется валом, в чем его отличие от оси, из чего состоит деталь вал, его классификация и материалы, используемые при производстве валов.

Видео:Изготовление валовСкачать

Определение, конструктивные особенности

Вал — деталь механизма, выполненная из металла, имеющая сечение определенной формы и передающая крутящий момент на другие элементы, вызывая их вращение.

Ось, отличается от вала тем, что служит только для их опоры. Если оси подразделяются на подвижные и статические, то валы всегда вращающиеся. Геометрическая форма оси, может быть только прямой.

Вал составляют следующие участки:

Кольцевое утолщение называется буртиком. Промежуточная часть между разными диаметрами для фиксации одеваемых деталей носит название – заплечик.

Участок где происходит изменение диаметра вала называется галтелью. С Целью увеличения прочности кривизна галтели меняется плавно. Различают 2 вида кривизны: постоянная и переменная. Увеличение значения кривизны галтели и изготовление специальных отверстий повышает надежность вала на одну десятую часть.

В зависимости от распределения величины нагрузок, отражённого в специальных графиках (эпюрах) определяют длину и форму вала. Также этот параметр зависит от условий сборки и метода изготовления.

Размеры посадочных мест для крутящихся элементов расположенных на концах валов жестко стандартизированы по ГОСТам.

Видео:Изготовление вала на токарном станкеСкачать

Материалы

В зависимости от внешних сил, которым подвергается деталь вал в процессе эксплуатации, осуществляется подбор материала для его изготовления.

Для этой цели используют легированные стали с высоким содержанием углерода, так как обладают улучшенными механическими характеристиками и износостойкостью. Получают данные детали методом прокатки.

Основную массу валов производят из легированной стали марки 45Х, со средним содержанием углерода. Для валов, подвергающихся высоким напряжениям используют стали 40ХН, 40ХНГМА, 30ХГТ и другие, которые подвергаются процессу закалки с высоким отпуском.

Кроме того, для коленчатых тяжелых валов в качестве материала используют высокопрочные чугуны, образованные путем вкрапления в металлическую решетку шарообразных включений углерода и содержащие в составе Mg, Ca, Se, Y.

Видео:Изготовление вала.Скачать

Классификация валов

1. Валы передач, на которых расположены детали механизма передач (шестеренки, муфты, шкифы).
2. Коренные, которые несут другие части.

1. Гладкие.
2. Ступенчатые.
3. Червячного типа.
4. Фланцевые.
5. Карданные.

Видео:Изготовление вала.Скачать

Производство

Существуют несколько этапов изготовления:

1. Проведение проектных и конструкторских работ и расчетов с привлечением специального программного обеспечения.
2. Выбор и закупка необходимого материала, отвечающего требуемым характеристикам. Оснащение дополнительным производственным оборудованием, при необходимости.
3. Формовка.
4. Сварка и шлифовка.
5. Динамическая балансировка.
6. Нанесение защитного покрытия.

Первый этап обычно выполняются в конструкторском бюро. По окончанию работы оформляется проектная документация, содержащая расчеты и обработанные данные, в строгом соответствии с которыми будет осуществляться производство данного типа детали.

На втором этапе, производится выбор материала заготовки, отвечающего требуемым эксплуатационным характеристикам и перевооружение производства технологическим оборудованием.

Третий этап выполняется с использованием токарного оборудования, где заготовка подвергается механической обработке и обретает свою геометрию и размер. При этом, изменению подвергаются все поверхности заготовки.

На четвертом этапе производится скрепление отдельных элементов заготовки путем их сварки и изготовления необходимых отверстий и канавок. Затем, с помощью современных методов измерения, происходит шлифовка и доведения до их конечных размеров.

Читайте также: Замена крестовины рулевого вала тойота таун айс

На следующем этапе, проверяют балансировку деталей, подвергая их динамическим испытаниям, так как от этого зависит полнота передачи энергии вращения другим элементам механизма. Нарушения балансировки может привести к нарушению эксплуатации оборудования на котором будет установлен вал.

Последний — шестой этап характеризуется нанесением специального слоя на его поверхность. Выбор способы и вида покрытий зависит от условий эксплуатации.

Тонкий слой резины на поверхности валов предохраняет от действия реакционных сред. Стойкость к коррозии обеспечивается электродуговым металлическим напылением этих деталей.

Методом хромирования добиваются увеличения износостойкости и уменьшения трения данного типа деталей.

Деталь — вал получило широкое использование во многих направлениях промышленности: автомобилестроении, станкостроении, железнодорожной, текстильной, деревообрабатывающей промышленности.

Видео:Торсионный вал. Изготовление вала. ВидеоСкачать

Технология изготовления валов

Вал как объект производства. К валам относят детали машин, образованные поверхностями вращения, у которых длина значительно превосходит диаметр. Конечно, на валах, кроме поверхностей вращения могут присутствовать такие элементы как лыски, пазы, различные отверстия, резьбовые (винтовые) поверхности.

Выбор методов обработки отдельных поверхностей определяется пятью категориями свойств.

Валы изготавливаются обычно из конструкционных среднеуглеродистых и

легированных сталей. Основное требование к материалу – высокая прочность,

обеспечивается обычно термообработкой, включающей закалку и высокий

отпуск. Поэтому после термообработки твердость материала не превышает

HRC 40. Это позволяет обрабатывать валы резанием как до термообработки,

так и после нее (особенно при применении современных сверхтвердых

инструментальных материалов). Иногда, особо изнашиваемые поверхности

валов подвергают цементации и закалке до твердости HRC >55, или

поверхностной закалке ТВЧ до твердости HRC 45…55. Хотя и в этих случаях

лезвийная обработка в настоящее время возможна, но все же, для чистовой

обработки таких поверхностей, традиционно применяются процессы

Формаповерхностей вала обычно не представляет технологической

сложности. Поверхности вращения и винтовые поверхности могут получаться

токарным методом, шлифованием, для реализации которых имеется широкая

Плоскиеповерхности на валах получают фрезерованием, для обработки

отверстий существует широкий спектр соответствующих методов обработки.

Наибольшей технологической сложностью является обеспечение точности.

Точными размерами(6…7 квалитет) на валах обычно задаются диаметры

опорных шеек, устанавливаемых в подшипники, диаметры посадочных

поверхностей деталей, устанавливаемых на вал.

Точность формыцилиндрических опорных шеек вала достаточно высока,

так допуск круглости и отклонение продольного сечения может не

Часто основной технологической проблемой при изготовлении валов

является обеспечение допуска на биениеточных шеек вала относительно

оси или между собой. Допустимое биение может не превышать 0,01мм

Шероховатость опорных и посадочных шеек вала обычно находится в

пределах Ra = 0,32…0,63мкм; свободные, несопрягаемые поверхности вала

обрабатываются с шероховатостью Ra= 3,2…6,3 мкм

Виды заготовок при изготовлении валов:

1. При производстве валов в мелкосерийном и единичном производстве в качестве заготовок используют прокат. Если перепад диаметров шеек вала небольшой, то и отход материала при обработке такой заготовки на токарном станке будет приемлем.

Заготовки в этом случае получают резкой проката на мерные по длине

отрезки, превышающие длину вала на величину двух припусков по торцам

на последующую обработку. Для разрезки проката используются станки с

ленточными или дисковыми пилами, механически ножовки. Иногда отрезку

производят непосредственно на токарном станке отрезным резцом.

2. В условиях серийного и массового производства, при большом перепаде

диаметров шеек вала , заготовки получают обычно методами пластической

деформации: ковкой, штамповкой, периодической прокаткой, обжатием на

ротационно-ковочных машинах и т.д.

Рациональный способ производства заготовки , естественно, должен быть

экономически обоснован. Затраты на изготовление штампа могут окупиться

только при большой выпускаемой партии валов.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/chto-takoe-izgotovlenie-vala

  💡 Видео

  Изготовление червячного валаСкачать

  

  NEV HOLLAND пресс подборщик ремонт валаСкачать

  

  А вы знали как делают коленвал ? Изготовление коленвала в ГерманииСкачать

  

  Чертеж вал шестерни. Процесс изготовления валов с зубчатым венцомСкачать

  

  Изготовление вала, длинной 950мм и изготовление сегментного шпоночного пазаСкачать

  

  Восстановление и изготовление валов (гуммирование)Скачать

  

  Как сделать вал (токарная операция)Скачать

  

  Изготовление Вал-шестерни прямозубойСкачать

  

  Изготовление валаСкачать

  

  Изготовление вала в центрах под шлифовкуСкачать

  

  Изготовление точного щлицевого вала. Чертеж с техническим требованием полного радиального биенияСкачать