Вал центробежного насоса: чертеж и материалы для изготовления

Операции, выполняемые в ходе изготовления валов:

  • превращение;
  • фрезерование канавок;
  • фрезерование пазов;
  • резка зуба;
  • заправочные операции;
  • плоское шлифование;
  • полировка поверхности;
  • термическая обработка;

Материалы, применяемые при производстве валов:

Производство осуществляется из легированных или углеродистых сталей. Для изделий диаметром, определяемым в основном жесткостью, используются конструкционные углеродистые стали качества 30, 40, Ст5, без термической обработки. Для критических механизмов используются легированные стали со средним содержанием углерода 45, 40X, затем закаленные с высокой закалкой. Тяжелонагруженные детали ответственных машин изготавливаются из легированных сталей марок 30ХГТ, 30ХГСА, 40ХН, 40ХН2МА и др. валы, изготовленные из этих сталей, впоследствии подвергаются поверхностной закалке с незначительной закалкой или улучшением. Для изготовления тяжелых полых коленчатых валов, конструкция которых предусматривает наличие больших фланцев, совместно со сталью используются модифицированные и высокопрочные чугуны. Продукция диаметром до 150 мм в основном производится из катаных заготовок; диаметром более 150 мм — из поковок, пустотелые часто делают из стандартных стальных труб.

Изготовление валов в машиностроении

Валы используются для поддержки и позиционирования вращающихся частей машин (шестерен, звездочек, шкивов и т.д.) и предназначены для передачи осевого крутящего момента. В зависимости от конструкции чаще работают на комбинированное действие скручивания и изгиба, реже — просто на скручивание.

Конструктивные элементы, выполняемые при изготовлении валов

Ось представляет собой опорную секцию, которая передает нагрузки на части тела. Штифты, расположенные на концах, называются шипами, в центре — шейками. В случае, когда концевой штифт передает только осевую нагрузку, называется пятый. В процессе изготовления валов штифтам придают форму различных тел вращения: цилиндрических, конических, сферических.

Воротник — это короткое кольцевое утолщение, составляющее с ним единое целое. Втулка выполняет функцию ограничения осевого перемещения навесных деталей или самого вала. Кроме того, для ограничения движения деталей используется коническая посадка.

Заплечик — это торцевая поверхность между малым и большим диаметрами ступенек, которая служит осевой опорой для деталей, установленных на валу.

Скругление — это переходная поверхность от цилиндрической части к уступу, которая обычно выполняется без удаления материала с торцевых и цилиндрических поверхностей.

Подшипник — элемент, который действует как опора и воспринимает радиальные и осевые нагрузки.

Подставка для ног — это опорный элемент, который воспринимает только осевые нагрузки.

Канавка — это небольшое углубление на цилиндрической поверхности.

Для облегчения позиционирования детали на валу, а также из соображений безопасности на торцевых поверхностях выполнены фаски. Чаще всего выходные концы имеют коническую или цилиндрическую форму и снабжены канавками или канавками для передачи крутящего момента.

Классификация

По форме геометрической оси:

  • прямой;
  • ступил;
  • гибкий;
  • фасонный (локоть).

По типу сечения:

  • твердый;
  • пустой.

По функциональному назначению:

  • коренные (занести в станок рабочие органы исполнительных механизмов, например шпиндель);
  • трансмиссия (распределить мощность приводного механизма на несколько
  • потребители механической энергии);
  • трансмиссия (несущие элементы, передающие крутящий момент, например: шестерни, зубчатые колеса, шкивы).

Конструкции осей и валов.

Валы, в отличие от осей, предназначены для передачи крутящих моментов и, в большинстве случаев, для того, чтобы различные части машины вращались вместе с ними относительно подшипников. Валы, несущие части, через которые передается крутящий момент, воспринимают нагрузки от этих частей и, следовательно, работают одновременно на изгиб и кручение. Под действием осевых нагрузок на детали, закрепленные на валах (конические шестерни, косозубые колеса и др.), Валы дополнительно работают на растяжение или сжатие. Некоторые валы не поддерживают вращающиеся детали (карданные валы автомобилей, соединительные ролики прокатных станов и т.д.), Поэтому эти валы являются торсионными. По своему назначению различают валы-шестерни, на которых установлены шестерни, шестерни, муфты и другие детали шестерен, и главные валы, на которых установлены не только детали шестерен, но и другие детали, такие как маховики, кривошипы и presto

Оси представляют собой прямые штоки (рис. 1, а, б), а валы различают на прямые (рис. 1, в, г), коленчатые (рис. 1, д) и гибкие (рис. 1, е). Широко распространены прямые деревья. Коленчатые валы в кривошипных передачах используются для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение или наоборот и используются в поршневых машинах (двигателях, насосах). Гибкие валы, представляющие собой сплетенные из проволоки многонитевые торсионные пружины, используются для передачи крутящего момента между узлами станка, которые изменяют свое относительное положение во время работы (электроинструменты, устройства дистанционного управления и контроля, стоматологические боры и т.д.). Коленчатые валы и гибкие валы являются специальными деталями и изучаются на соответствующих спецкурсах. Оси и валы в большинстве случаев имеют твердую круглую форму, а иногда и кольцевое поперечное сечение. Отдельные секции вала имеют сплошное круглое или кольцевое сечение со шпонкой (рис. 1, в, г) или с пазами, а иногда и профильное сечение. Стоимость осей и валов кольцевого сечения обычно выше, чем цельнометаллических; они используются в тех случаях, когда необходимо уменьшить массу конструкции, например, в самолетах (см также оси сателлитов планетарных шестерен на рис. 4) или поместить внутрь другую деталь. Сварные оси и полые валы из ленты, расположенные по винтовой линии, позволяют снизить вес до 60%.

Оси малой длины выполнены одинакового диаметра по всей длине (рис. 1, а), а длинные и тяжелонагруженные — профильными (рис. 1, б). Прямые валы в зависимости от назначения выполняются с постоянным диаметром по всей длине (приводные валы, рис.1, в) или ступенчатыми (рис.1, г), т.е разного диаметра на определенных участках. Наиболее распространены ступенчатые валы, так как их форма удобна для установки на них деталей, каждая из которых должна свободно переходить на свое место (для валов-шестерен см. Статью «Редукторы» рис. 2; 3; и «Червячная передача» рис. 2; 3). Иногда валы выполняются за одно целое с шестернями (см. Рис. 2) или червяками (см. Рис. 2; 3).

Дневники дерева
Рис. 2

Участки осей и валов, которыми они опираются на подшипники, называются штифтами при восприятии радиальных нагрузок, пятками при восприятии осевых нагрузок. Торцевые пальцы, работающие в подшипниках скольжения, называются наконечниками (рис. 2, а), а пальцы, расположенные на некотором расстоянии от концов осей и валов, — пальцами (рис. 2, б). Пальцы осей и валов, работающих в подшипниках скольжения, бывают цилиндрическими (рис. 2, а), коническими (рис. 2, в) и сферическими (рис. 2, г). Наиболее распространены цилиндрические доски, так как они самые простые, удобные и недорогие в изготовлении, установке и использовании. Конические и сферические штифты используются относительно редко, например, для регулировки зазора в подшипниках прецизионных машин путем перемещения вала или вкладыша подшипника, а иногда и для осевой фиксации оси или вала. Сферические штифты используются, когда вал помимо вращательного движения должен совершать угловое движение в осевой плоскости. Цилиндрические пальцы, работающие в подшипниках скольжения, обычно имеют немного меньший диаметр, чем прилегающий участок оси или вала, так что благодаря буртикам и буртикам (рис. 2, б) оси и валы могут быть зафиксированы относительно друг друга оси перемещения. Пальцы осей и валов подшипников качения почти всегда имеют цилиндрическую форму (рис. 3, а, б). Конические пальцы с малым углом конуса относительно редко используются для регулировки зазора в подшипниках качения за счет упругой деформации колец. На некоторых осях и валах для крепления подшипников качения возле шкворней предусмотрена резьба под гайки (рис. 3, б;) или кольцевые канавки для удержания стопорных колец.

цилиндрические штифты
Рис. 3

Ножки, работающие в подшипниках скольжения, называемые упорными, обычно делают кольцевыми (рис. 4, а), а в некоторых случаях — гребенчатыми (рис. 4, б). Пятки гребешков используются при приложении к валам больших осевых нагрузок; они редко встречаются в современном машиностроении.

Расчески для пяток
Рис. 4

Посадочные поверхности осей и валов, на которых установлены вращающиеся части машин и механизмов, имеют цилиндрическую форму, реже — коническую. Последние используются, например, для облегчения установки и снятия тяжелых деталей с вала с большей точностью центрирования деталей.

Поверхность плавного перехода от одной ступени одной оси или вала к другой называется галтелем (см. Рис. 2, а, б). Переход от ступеней меньшего диаметра к ступеням большего диаметра осуществляется с помощью закругленной канавки для выхода шлифовального круга (см. Рис. 3). Для уменьшения концентрации напряжений радиусы фасонных частей и пазов принимают максимально большими, а глубину пазов — меньшей (ГОСТ 10948-64 и 8820-69).

Разница диаметров соседних ступеней осей и валов для снижения концентрации напряжений должна быть минимальной. Концы осей и валов для облегчения установки на них вращающихся частей станка и травм рук, травм рук выполнены со скосами, то есть слегка сточены по конусу (см. Рис. 1… 3) . Радиусы скруглений и размеры фаски нормируются по ГОСТ 10948-64.

Длина досок обычно не превышает 2… 3 м, деревья могут быть длиннее. По условиям изготовления, транспортировки и монтажа длина цельных валов не должна превышать 6… 7 м. Более длинные валы выполнены за одно целое, а отдельные части соединяются муфтами или фланцами. Диаметры посадочных мест осей и валов, на которых установлены вращающиеся части машин и механизмов, должны соответствовать ГОСТ 6636-69 (СТ СЭВ 514-77).

Виды валов

Деревья — это подклассы длинных цилиндрических частей. Длина вала в несколько раз больше его диаметра, а само изделие может быть:

  • гладкий;
  • ступил;
  • фланцевое;
  • твердый;
  • пустой;
  • комбинированный;
  • коленчатый;
  • кривошип;
  • эксцентричный и так далее

Технологичность вала характеризуется: жесткостью конструкции, рациональным выбором материала изготовления, геометрией и формой изделия, точностью размеров, соответствием поверхности заявленным требованиям качества.

Жесткость — один из важнейших технологических параметров деревьев. Конструкция вала считается жесткой, если длина изделия не превышает 12 значений диаметра. Валы, длина которых превышает показатель диаметра в двенадцать раз, являются нежесткими конструкциями.

Особенности выбора технологии создания валов

Пользовательские деревья могут включать в себя множество операций, таких как:

  • токарное оборудование на токарном оборудовании 1К62, ДИП300, обработка на станках с ЧПУ;
  • долбление;
  • шпоночная резка;
  • термообработка вала;
  • шлифовальные поверхности и т д

При выборе оптимальной технологии производства учитываются конструктивные и технологические характеристики деревьев, условия их эксплуатации, требования к поверхностям изделия, трудоемкость, эффективность и затраты способов производства. Чтобы определить подходящее оборудование и необходимый алгоритм действий, мастера сначала обращают внимание и анализируют все аспекты производства, включая стоимость шлифования вала, характеристики используемых материалов, объем работ и удобство каждой конкретной операции.

Классификация валов

По записи:

  1. Валы-шестерни, на которых расположены детали зубчатого механизма (шестерни, муфты, шкивы).
  2. Коренные жители, которые привозят другие части.

Форма вала:

  1. Прямой.
  2. Кривошип.
  3. Гибкий.

Линии делятся на:

  1. Гладкий.
  2. Шаг.
  3. Тип червяка.
  4. Фланцевое.
  5. Кардан.

Форма сечения:

  1. Гладкий.
  2. Пустой.
  3. Рифленый.

Материалы, применяемые для изготовления валов и осей

Фасонные пальцы и шейки могут быть цилиндрическими, коническими, сферическими.

Шейка 2 представляет собой штифт, расположенный посередине вала или оси.

Шпилька 1 представляет собой штифт, расположенный на конце вала и передающий в основном радиальную нагрузку.

Конструктивные элементы валов и осей

Материалы, используемые для изготовления валов и осей

Прямые валы и оси делают гладкими или ступенчатыми. Формирование ступеней связано с разной прочностью отдельных секций, а также с условиями изготовления и сборки.

Есть поворотные и фиксированные оси.

Твердый; 2) пустой.

Прямые, 2) провернутые; 3) гибкий.

Передача инфекции.

По форме геометрической оси деревья бывают:

По типу сечения деревья бывают:

Материал вала и вала должен быть прочным, поддающимся механической обработке и иметь высокий модуль упругости. Основные материалы вала — углеродистые и легированные стали. Для большинства валов используются термообработанные 45, 40X и легированные среднеуглеродистые стали. Для высоконапряженных валов ответственных машин используются легированные стали 40ХН, 20Х, 12ХНЗА. Для осей обычно используется углеродистая сталь обыкновенного качества. Полуфабрикаты для валов и осей представляют собой пруток круглого сечения или специальные поковки.

Опорная часть вала или оси называется штифтом (рисунок 3.1.1).

Звездочки, шкивы, звездочки и другие вращающиеся части машины устанавливаются на валах или осях.

Вал — это часть машин, предназначенная для поддержки расположенных на нем деталей и передачи крутящего момента. В процессе эксплуатации вал испытывает крутильные и изгибные деформации, иногда из-за растяжения-сжатия.

Ось — это часть машин и механизмов, которая служит опорой для вращающихся частей, но не передает полезный крутящий момент и, следовательно, не подвергается скручиванию.

Классификация деревьев и топоров

По форме геометрической оси деревья бывают:

1) прямая, 2) коленчатая; 3) гибкий.

По типу сечения деревья бывают:

Есть поворотные и фиксированные оси.

Прямые валы и оси делают гладкими или ступенчатыми. Формирование ступеней связано с разной прочностью отдельных секций, а также с условиями изготовления и сборки.

Материал вала и вала должен быть прочным, поддающимся механической обработке и иметь высокий модуль упругости. Основные материалы вала — углеродистые и легированные стали. Для большинства валов используются термообработанные 45, 40X и легированные среднеуглеродистые стали. Для высоконапряженных валов ответственных машин используются легированные стали 40ХН, 20Х, 12ХНЗА. Для осей обычно используется углеродистая сталь обыкновенного качества. Полуфабрикаты для валов и осей представляют собой пруток круглого сечения или специальные поковки.

Факторы, влияющие на выбор технологии изготовления валов

Валы широко используются в различных отраслях промышленности: машиностроении, деревообработке, пищевой промышленности и т.д. Современная металлообработка позволяет изготавливать валы по-разному, выбор подходящей технологии и оборудования зависит от ряда факторов.

Особенности изготовления валов

Выбор формы

При проектировании и изготовлении следует учитывать, что значения изгибающего момента по длине непостоянны и крутящий момент часто не передается по всей длине. Поперечные силы постоянной величины и растяжения вызывают переменные напряжения во вращающихся валах. Силы, которые вращаются вместе с валами, вызывают постоянные напряжения (например, силы от неуравновешенных частей). Расчет сопротивления выполняется близким по форме к балкам такой же прочности на изгиб. Форма переходных участков между ступенями разного диаметра оказывает большое влияние на усталостную прочность. Фитинги значительно снижают концентрацию напряжений, при этом желательно, чтобы радиус скругления составлял более 10% диаметра. Если участок вала сильно нагружен, используются фитинги с переменным радиусом кривизны. Прочность переходных участков также может быть обеспечена пластической деформацией поверхностей (прокатка роликами, дробеструйная обработка), термообработкой, химико-термической обработкой поверхности.

Использование полого сечения значительно снижает массу детали (при той же прочности, что и цельная), но усложняет процесс изготовления. Продольное отверстие (канал), помимо осветления, может иметь другое назначение. Примеры: подача воды, пара, смазки, размещение внутри элементов управления (шарниров), прохождение через центр обрабатываемого материала (шпиндель станка).

Модули зависят от многих условий, что делает невозможным использование готовых модельных решений на практике. В каждом отдельном случае дизайнер должен учитывать эти условия, искать оптимальную конструкцию. С точно такой же целью форма может меняться в зависимости от конструкции всего агрегата. На форму, среди прочего, существенно влияют способ соединения собранных деталей, выбор подшипников, имеющееся на заводе оборудование для изготовления вала и условия монтажа.

Диаметры, на которые устанавливаются аксессуары, выбираются из нормального диапазона. Это сделано для того, чтобы можно было изготавливать компоненты независимо друг от друга, при этом соединение получалось с необходимой плотностью. Независимое производство позволяет изготавливать новые валы и запасные части в разных мастерских или на разных заводах.

На этапе разработки, помимо выполнения основных требований, необходимо максимально упростить технологию производства деревьев и сопутствующих товаров. Конструкторам иногда удается упростить форму и сократить количество технологических операций.

Выбор типа соединений

В зависимости от величины и характера нагрузок выбирается тип соединения вала и установленных на нем деталей. Чаще всего встречаются шпоночные, шлицевые соединения. Также используются бесключевые. Для менее ответственных механизмов: штифты, винты, посадки с натягом, торцевые соединения. Есть также подвижные резьбовые соединения. Чтобы избежать смещения продукта, чтобы иметь возможность воспринимать осевые нагрузки, используются конические муфты или упоры, а в некоторых случаях: упор в резьбе, штифте, винте, клеммных соединениях.

Интерференционные соединения используются вместе с анкерами для лучшего сопротивления направленным переменным нагрузкам. При ударном характере, то есть при внезапных ударах (горнодобывающее, дробильное, кузнечное и прессовое оборудование), соединение должно производиться с гарантированной посадкой с натягом. Если изделие заменяемое, надежность должна быть обеспечена за счет неполного натяга и дальнейшего удлинения ступицы.

При воздействии умеренных ударов (двигатели внутреннего сгорания, редукторы, станки, подъемно-транспортные машины) используются шпоночные и шлицевые соединения. Валы со шлицами нарезаются для повышения точности центровки, при необходимости осевых перемещений заготовки, в случаях сцепления шестерен от седьмой степени точности и выше.

Изготовление валов по чертежам заказчика

При производстве деревьев возникает множество проблем, связанных с выбором их формы, размеров, материалов, способов обработки. Это вызывает необходимость разработки как конструкторской, так и технологической документации. После процедур разработки, согласования, согласования документации приступают к изготовлению по чертежам, согласно полученному пути.

Примеры чертежей показаны на рисунке 4.1.

На чертежах показаны все элементы конструкции, выбранные на этапе проектирования соединения, указаны все необходимые и достаточные размеры для правильного понимания. Для удобства чтения чертежа при изготовлении дерева в документации извлекаются разрезы, строятся разрезы. Необходимо обозначить параметры, относящиеся к точности: допуски, посадка, шероховатость поверхности, отклонения, допуски форм и положений (прямолинейность, округлость, цилиндричность, радиальное биение, конечное биение и т.д.).

На заводе РПМ вырубка деревьев производится по чертежам заказчика. Для этого необходимо предоставить грамотный чертеж (или даже эскиз), наши технологи отработают процесс и мы запустим производство.

Производство

Производство состоит из нескольких этапов:

  1. Проведение проектно-конструкторских работ и расчетов с использованием специального программного обеспечения.
  2. Подбор и покупка необходимого материала, соответствующего требуемым характеристикам. При необходимости предоставьте дополнительное производственное оборудование.
  3. Чтобы сформировать.
  4. Сварка и шлифование.
  5. Динамический баланс.
  6. Нанесение защитного покрытия.

Первый этап обычно выполняется в конструкторском бюро. По окончании работ составляется проектная документация, содержащая расчеты и обработанные данные, в строгом соответствии с которыми будет осуществляться производство данного вида детали.

На втором этапе выбирается материал детали, соответствующий требуемым эксплуатационным характеристикам, и производство переоснащается технологическим оборудованием.

Третий этап выполняется на токарном оборудовании, где деталь обрабатывается и принимает свою геометрию и размеры. В этом случае изменению подлежат все поверхности заготовки.

На четвертом этапе отдельные элементы заготовки фиксируются сваркой и просверливанием необходимых отверстий и пазов. Затем с помощью современных методов измерения их полируют и доводят до окончательного размера.

На следующем этапе проверяется балансировка деталей, подвергая их динамическим испытаниям, так как от этого зависит полнота передачи вращательной энергии другим элементам механизма. Неуравновешенность баланса может привести к выходу из строя оборудования, на котором будет установлен вал.

Последний — шестой этап характеризуется нанесением на его поверхность специального слоя. Выбор методов и типа покрытия зависит от условий эксплуатации.

Тонкий слой резины на поверхности деревьев защищает от действия реактивных сред. Коррозионная стойкость обеспечивается напылением дугового металла этих деталей.

Метод хромирования используется для повышения износостойкости и снижения трения деталей этого типа.

Валовая часть широко применяется во многих отраслях промышленности: автомобильной, станкостроительной, железнодорожной, текстильной, деревообрабатывающей.

Оцените статью
Блог про насосы