Wałysą krytycznymi komponentami w systemach mechanicznych, stanowiącymi kręgosłup, który podtrzymuje wszystkie elementy przekładni, przenosząc moment obrotowy i momenty zginające łożysk. Projekt wału musi nie tylko skupiać się na jego indywidualnych cechach, ale także brać pod uwagę jego integrację z ogólną strukturą układu wału. W zależności od rodzaju obciążenia występującego podczas ruchu i przenoszenia mocy, wały można podzielić na wrzeciona, wały napędowe i wały obrotowe. Można je również klasyfikować na podstawie kształtu osi na wały proste, wały mimośrodowe, wały korbowe i wały giętkie.
Wrzeciona
1. Stały wrzeciono
Ten typ wrzeciona przenosi jedynie momenty zginające, pozostając nieruchomym. Jego prosta struktura i dobra sztywność sprawiają, że idealnie nadaje się do zastosowań takich jak osie rowerowe.
2. Obracający się wrzeciono
W przeciwieństwie do wrzecion stałych, wrzeciona obrotowe również przenoszą momenty zginające podczas ruchu. Są one powszechnie spotykane w osiach kół pociągów.
Wał napędowy
Wały napędowe są zaprojektowane do przenoszenia momentu obrotowego i są zazwyczaj dłuższe ze względu na wysokie prędkości obrotowe. Aby zapobiec silnym drganiom spowodowanym przez siły odśrodkowe, masa wału napędowego jest równomiernie rozłożona na jego obwodzie. Nowoczesne wały napędowe często wykorzystują konstrukcje puste, które zapewniają wyższe prędkości krytyczne w porównaniu z wałami pełnymi, dzięki czemu są bezpieczniejsze i bardziej wydajne pod względem materiałowym. Na przykład wały napędowe samochodowe są zwykle wykonane z jednorodnie grubych płyt stalowych, podczas gdy pojazdy ciężarowe często wykorzystują bezszwowe rury stalowe.
Obracający się wał
Wały obrotowe są wyjątkowe, ponieważ wytrzymują zarówno momenty zginające, jak i skręcające, co czyni je jednymi z najczęściej spotykanych elementów urządzeń mechanicznych.
Wał prosty
Proste wały mają oś liniową i można je podzielić na wały optyczne i stopniowane. Proste wały są zazwyczaj solidne, ale mogą być zaprojektowane jako puste, aby zmniejszyć wagę, zachowując jednocześnie sztywność i stabilność skrętną.
1.Wał optyczny
Proste w kształcie i łatwe w produkcji wały te służą przede wszystkim do przenoszenia napędu.
2.Wał stopniowany
Wał o stopniowanym przekroju podłużnym nazywany jest wałem stopniowanym. Taka konstrukcja ułatwia montaż i pozycjonowanie komponentów, co prowadzi do bardziej wydajnego rozkładu obciążenia. Podczas gdy jego kształt przypomina belkę o jednolitej wytrzymałości, ma on wiele punktów koncentracji naprężeń. Ze względu na te cechy wały stopniowane są szeroko stosowane w różnych zastosowaniach przekładniowych.
3.Wałek rozrządu
Wałek rozrządu jest krytycznym elementem silników tłokowych. W silnikach czterosuwowych wałek rozrządu zazwyczaj pracuje z połową prędkości wału korbowego, ale nadal utrzymuje wysoką prędkość obrotową i musi wytrzymać znaczny moment obrotowy. W rezultacie konstrukcja wałka rozrządu stawia surowe wymagania co do jego wytrzymałości i możliwości podparcia.
Wałki rozrządu są zazwyczaj wykonane ze specjalistycznego żeliwa, chociaż niektóre są wykonane z materiałów kutych w celu zwiększenia trwałości. Konstrukcja wałka rozrządu odgrywa kluczową rolę w ogólnej architekturze silnika.
4.Wał wielowypustowy
Wały wielowypustowe są nazwane ze względu na swój charakterystyczny wygląd, charakteryzujący się podłużnym rowkiem klinowym na swojej powierzchni. Rowki klinowe umożliwiają obracanie się elementów zamontowanych na wale w celu utrzymania zsynchronizowanego obrotu. Oprócz tej zdolności obrotowej, wały wielowypustowe umożliwiają również ruch osiowy, przy czym niektóre projekty zawierają niezawodne mechanizmy blokujące do zastosowań w układach hamulcowych i kierowniczych.
Inną odmianą jest wał teleskopowy, który składa się z rur wewnętrznych i zewnętrznych. Rura zewnętrzna ma zęby wewnętrzne, podczas gdy rura wewnętrzna ma zęby zewnętrzne, co pozwala im na bezproblemowe dopasowanie. Ta konstrukcja nie tylko przenosi moment obrotowy, ale także zapewnia możliwość wydłużania i kurczenia się na długość, co czyni ją idealną do stosowania w mechanizmach zmiany biegów.
5.Wał zębaty
Gdy odległość od koła dedendum koła zębatego do dna rowka wpustowego jest minimalna, koło zębate i wał są zintegrowane w jedną jednostkę, znaną jako wałek przekładni. Ten element mechaniczny podtrzymuje obracające się części i współpracuje z nimi, aby przekazywać ruch, moment obrotowy lub momenty zginające.
6.Wał ślimakowy
Wał ślimakowy jest zazwyczaj skonstruowany jako pojedyncza jednostka zawierająca zarówno ślimak, jak i wał.
7.Wał drążony
Wał zaprojektowany z pustym środkiem jest znany jako pusty wał. Podczas przekazywania momentu obrotowego zewnętrzna warstwa pustego wału doświadcza największego naprężenia ścinającego, co pozwala na bardziej wydajne wykorzystanie materiałów. W warunkach, w których moment zginający pustych i pełnych wałów jest równy, puste wały znacznie zmniejszają wagę bez uszczerbku dla wydajności.
Wał korbowy
Wał korbowy jest krytycznym elementem silnika, zazwyczaj wykonanym z węglowej stali konstrukcyjnej lub żeliwa sferoidalnego. Składa się z dwóch kluczowych sekcji: głównego czopa i czopa korbowodu. Główny czop jest zamontowany na bloku silnika, podczas gdy czop korbowodu łączy się z dużym końcem korbowodu. Mały koniec korbowodu jest połączony z tłokiem w cylindrze, tworząc klasyczny mechanizm korbowo-suwakowy.
Wał mimośrodowy
Wał mimośrodowy jest zdefiniowany jako wał, którego oś nie jest wyrównana ze swoim środkiem. W przeciwieństwie do zwykłych wałów, które przede wszystkim ułatwiają obrót elementów, wały mimośrodowe są zdolne do przenoszenia zarówno prędkości obrotowej, jak i obrotów. W celu regulacji odległości między środkami wałów wały mimośrodowe są powszechnie wykorzystywane w mechanizmach połączeń płaskich, takich jak układy napędowe z paskiem klinowym.
Wał elastyczny
Elastyczne wały są przede wszystkim zaprojektowane do przenoszenia momentu obrotowego i ruchu. Ze względu na znacznie niższą sztywność zginania w porównaniu do sztywności skrętnej, elastyczne wały mogą łatwo omijać różne przeszkody, umożliwiając transmisję na duże odległości między główną mocą a maszyną roboczą.
Te wałki ułatwiają przenoszenie ruchu między dwiema osiami, które mają ruch względny bez potrzeby dodatkowych pośrednich urządzeń transmisyjnych, co czyni je idealnymi do zastosowań na duże odległości. Ich prosta konstrukcja i niski koszt przyczyniają się do ich popularności w różnych systemach mechanicznych. Ponadto elastyczne wałki pomagają pochłaniać wstrząsy i wibracje, zwiększając ogólną wydajność.
Do typowych zastosowań należą ręczne elektronarzędzia, niektóre układy przeniesienia napędu w obrabiarkach, liczniki kilometrów i urządzenia zdalnego sterowania.
1.Wał elastyczny typu Power-Type
Elastyczne wały typu power-type charakteryzują się stałym połączeniem na końcu miękkiego stawu wału, wyposażonym w przesuwną tuleję wewnątrz stawu węża. Te wały są zaprojektowane przede wszystkim do przenoszenia momentu obrotowego. Podstawowym wymogiem dla elastycznych wałów typu power-type jest wystarczająca sztywność skrętna. Zazwyczaj te wały obejmują mechanizmy anty-odwrotne, aby zapewnić jednokierunkowe przenoszenie. Zewnętrzna warstwa jest wykonana z drutu stalowego o większej średnicy, a niektóre projekty nie obejmują pręta rdzeniowego, co zwiększa zarówno odporność na zużycie, jak i elastyczność.
2.Wałek giętki typu sterującego
Giętkie wały typu sterującego są zaprojektowane przede wszystkim do przenoszenia ruchu. Przenoszony przez nie moment obrotowy jest wykorzystywany głównie do pokonania momentu tarcia generowanego między giętkim wałem przewodowym a wężem. Oprócz niskiej sztywności zginania, wały te muszą również posiadać wystarczającą sztywność skrętną. W porównaniu z giętkimi wałami typu napędowego, giętkie wały typu sterującego charakteryzują się cechami strukturalnymi, które obejmują obecność pręta rdzeniowego, większą liczbę warstw uzwojenia i mniejsze średnice drutu.
Struktura wału giętkiego
Wałki giętkie składają się zazwyczaj z kilku elementów: wałka giętkiego, złącza wałka giętkiego, węża i złącza węża.
1. Elastyczny wałek druciany
Giętki wałek druciany, znany również jako giętki wałek, jest zbudowany z wielu warstw drutu stalowego nawiniętych razem, tworzących okrągły przekrój poprzeczny. Każda warstwa składa się z kilku pasm drutu nawiniętych jednocześnie, co nadaje mu strukturę podobną do sprężyny wielożyłowej. Najbardziej wewnętrzna warstwa drutu jest nawinięta wokół pręta rdzeniowego, a sąsiednie warstwy są nawinięte w przeciwnych kierunkach. Ta konstrukcja jest powszechnie stosowana w maszynach rolniczych.
2.Elastyczny przegub wału
Elastyczny przegub wału jest przeznaczony do łączenia wału wyjściowego mocy z elementami roboczymi. Istnieją dwa typy połączeń: stałe i przesuwne. Typ stały jest zazwyczaj używany do krótszych wałów giętkich lub w zastosowaniach, w których promień gięcia pozostaje stosunkowo stały. Natomiast typ przesuwny jest używany, gdy promień gięcia zmienia się znacząco podczas pracy, umożliwiając większy ruch wewnątrz węża w celu dostosowania się do zmian długości podczas gięcia węża.
3. Wąż i złącze węża
Wąż, zwany również osłoną ochronną, służy do ochrony giętkiego wału przewodu przed kontaktem z elementami zewnętrznymi, zapewniając bezpieczeństwo operatora. Ponadto może przechowywać środki smarne i zapobiegać przedostawaniu się brudu. Podczas pracy wąż zapewnia wsparcie, dzięki czemu giętki wał jest łatwiejszy w obsłudze. Co ważne, wąż nie obraca się wraz z giętkim wałkiem podczas transmisji, co umożliwia płynną i wydajną pracę.
Zrozumienie różnych typów i funkcji wałów jest kluczowe dla inżynierów i projektantów, aby zapewnić optymalną wydajność i niezawodność w systemach mechanicznych. Wybierając odpowiedni typ wału do konkretnych zastosowań, można zwiększyć wydajność i trwałość maszyn. Aby uzyskać więcej informacji na temat komponentów mechanicznych i ich zastosowań, bądź na bieżąco z naszymi najnowszymi aktualizacjami!
Czas publikacji: 15-paź-2024
