Чем конкретно отличается вал от оси и есть ли разница – сравнение механизмов

Валы и оси представляют собой важные элементы механизмов. На них принято устанавливать шкивы, звездочки, зубчатые колеса и прочие детали, которые крутятся. При этом далеко не каждому человеку известно, чем конкретно отличается вал от оси. Разница между этими изделиями заключается в целом ряде особенностей и параметров. К ним относят визуальные характеристики, назначение, классификацию.

Определение вала

Этим термином называют элемент механизма, который отличается формой стержня и используется для передачи на другие элементы крутящего момента. Как следствие, создается общее вращательное движение всех размещенных деталей. К ним, в частности, относятся колеса, эксцентрики, шкивы и прочее.

Металлообрабатывающие предприятия дают возможность изготавливать разные виды валов. При этом учитываются габариты элемента, область использования и особенности конструкции изделия. Для изготовления валов требуется выполнить такую последовательность действий:

  • рассчитать и спроектировать конструкцию;
  • выбрать материалы заготовки в зависимости от параметров элемента;
  • обточить и заточить поверхности;
  • сварить отдельные составляющие и обработать каналы с помощью токарно-фрезерного оборудования;
  • отшлифовать конструкцию;
  • выполнить динамическую балансировку;
  • покрыть функциональные поверхности защитным слоем.

Виды валов

В механике принято выделять целый ряд таких элементов, которые делятся по разным признакам. В зависимости от назначения существуют следующие разновидности валов:

  1. Коренные – несут главные рабочие элементы механизма. В качестве примера стоит привести ротор турбины и коленчатый вал мотора.
  2. Передаточные – несут элементы передач. Сюда относятся звездочки, шкивы, зубчатые колеса. Такие детали помогают выполнять промежуточные задачи в агрегатах во время передачи крутящего момента. К передаточным, в частности, относят первичный и вторичный валы коробки переключения передач.
  3. Трансмиссионные – используются для передачи вращающего момента между некоторыми агрегатами и рабочими элементами устройства. В качестве примеров стоит привести карданную передачу, полуоси и многое другое.
  4. Гибкие – способны передавать вращающий момент при существенных перегибах оси. Такие элементы, в частности, применяются в контрольно-измерительных устройствах. К примеру, это может быть трос спидометра. Также эти детали используются в механизированных инструментах. В качестве примера стоит привести вал бормашины стоматолога.
  5. Торсионные – представляют собой детали небольших диаметров, которые применяются для того, чтобы передавать вращающие моменты. Такие изделия дают возможность закручивать по отношению к оси на большие углы.

В зависимости от формы геометрической оси подобные изделия бывают прямыми и непрямыми. Во вторую категорию входят коленчатые и эксцентриковые. В качестве примера эксцентрикового изделия стоит привести вал газораспределительного механизма ДВС.

Стоит учитывать, что оси обычно делают прямыми. При этом с конструктивной точки зрения прямые валы и оси практически не отличаются. Они могут быть гладкими и ступенчатыми. Вторая форма обеспечивает равномерную напряженность по длине. К тому же она делает монтаж элементов, расположенных сверху, проще.

В зависимости от поперечного сечения такие элементы делятся на сплошные и полые. Вторая категория используется для снижения массы или размещения в них других составляющих конструкции. Также назначением может быть подвод масла смазочной системы. В зависимости от визуальных очертаний валы делятся на шлицевые и шпоночные. Для второй категории характерно наличие шлицевого профиля. Также они могут включать профиль, оснащенный шпоночным пазом.

Определение оси

Под этим термином понимают деталь механизма, которая предназначается для скрепления фрагментов друг с другом. Ось воспринимает исключительно поперечные нагрузки. Этот элемент может быть вращающимся и неподвижным.

Ось лишь поддерживает детали, которые на ней установлены, и принимает на себя нагрузки, действующие на эти элементы. Исключением является вращающий момент. Таким образом оси не сталкиваются с деформацией кручения.

Классификация осей

Оси делятся на 2 категории, которые имеют определенные отличия:

  1. Неподвижные – в качестве примера стоит привести цапфу автомобильного колеса, которая располагается на управляемом мосту.
  2. Подвижные – эти детали крутятся с элементами, которые на них расположены. Примером может служить ось колесной пары железнодорожного вагона.

Сравнение

Между валом и осью существует много отличий. При этом они имеют и ряд сходств, которые касаются конструктивных элементов. К примеру, опорные фрагменты валов и осей называют цапфами. В свою очередь, данные детали делятся на ряд разновидностей:

  1. Шипы – это элементы, которые находятся на конце детали и передают в основном радиальную силу.
  2. Шейки – промежуточные цапфы детали. Подобно шипу, шейка в основном передает радиальную силу. В качестве опор для этих деталей выступают подшипники качения или скольжения. Если рассматривать форму, то такие элементы бывают сферическими, коническими, цилиндрическими. Последняя разновидность считается наиболее распространенной.
  3. Пяты – представляют собой цапфы, которые передают осевую силу. В качестве опор выступают подпятники. В зависимости от формы такие элементы могут быть гребенчатыми, сплошными или кольцевыми. При этом первая категория применяется крайне редко.

Главным отличием рассматриваемых элементов считается то, что ось не передает крутящий момент на остальные элементы. На нее воздействуют исключительно поперечные нагрузки. При этом деталь не подвергается силам кручения.

В отличие от оси, вал может передать полезный крутящий момент закрепленным на нем деталям. К тому же оси могут быть неподвижными или вращающимися. При этом вал всегда крутится. Что касается геометрической формы, большую часть валов можно разделить на гибкие, прямые, кривошипные. Также эти детали бывают коленчатыми или непрямыми. Они используются для трансформации возвратно-поступательных движений во вращательные. Оси по геометрической форме могут быть исключительно прямыми.

Итак, к ключевым отличиям рассматриваемых элементов относят следующее:

  1. Ось несет крутящиеся фрагменты механизма и не передает им какого-либо крутящего момента. Вал передает остальным деталям полезный крутящий момент. Он называется вращающимся усилием.
  2. Оси бывают неподвижными или вращающимися. Валы всегда вращаются.
  3. Для осей характерна исключительно прямая форма. Валы могут быть прямыми, непрямым, гибкими, эксцентриковыми.

Материалы для изготовления

К главным критериям, которые являются залогом правильного функционирования рассматриваемых элементов, относят объемную прочность и износостойкость при микроскопических перемещениях, становящихся причиной коррозии.

Чаще всего рассматриваемые детали делают из углеродистых и легированных сталей. Это обусловлено тем, что данные материалы отличаются высокой прочностью и способностью к упрочнению. К тому же нужные элементы удается получить прокаткой. В приборостроении эти детали делают из сплавов цветных металлов и модифицированного чугуна. Для не самых важных конструкций, которые не подвергаются высоким нагрузкам, используют легированную сталь 40ХНМА, 25ХГТ.

Шейки валов, которые работают на трение в подшипниках скольжения, требуют более твердой поверхности. Для этого применяется закалка ТВЧ. Также может использоваться цементация и закалка.

Если зубчатые колеса имеют небольшой диаметр, вал и шестерню делают в качестве единого целого. В такой ситуации материал требуется выбирать в зависимости от требований к изготовлению шестерни.

Механическая обработка валов обычно осуществляется в центрах. Для этого заготовки снабжают отверстиями по центру. Важно, чтобы галтели, пазы и канавки обладали одинаковыми размерами. Это дает возможность использовать для обработки одинаковые инструменты. В автомобильной промышленности коленчатые валы моторов делают из высокопрочного или ковкого чугуна.

Заключение

Валы и оси представляют собой важные конструкционные элементы различных механизмов. Они имеют определенную разницу, которая заключается в целом ряде параметров – назначении, визуальных свойствах, особенностях классификации.

Карнаух Екатерина Владимировна

Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность "Экономика предприятия"

Оцените автора
Отличи
Добавить комментарий