125138 (690306), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Канавки выполняют в валах, диаметры которых определяются условиями жесткости (в частности, валах коробок передач), и на концевых участках валов, на которых изгибающие моменты невелики. Канавки также нужны на концах участков с резьбой для выхода резьбонарезного инструмента.
2. С переходной поверхностью — галтелью постоянного радиуса Радиус выбирают меньше радиуса закругления или радиального размера фаски насаживаемых деталей.
3. С переходной поверхностью—галтелью специальной формы. Опасной зоной обычно является переход галтели в ступень меньшего диаметра; поэтому в заданных габаритах целесообразно делать галтель переменного радиуса кривизны с увеличением радиуса в зоне перехода к ступени меньшего диаметра. Применяют галтели эллиптической формы и чаще галтели, очерчиваемые двумя радиусами кривизны. Переменность радиуса кривизны галтели повышает несущую способность вала на 10 %. Галтели с поднутрением увеличивают длину базирования ступиц. Однако полировать галтели с поднутрением трудно.
Подбором галтели оптимальной формы на длине 0,75... 1 диаметра вала (рис. можно практически избавиться от концентрации напряжений. Однако не использовать такие формы можно в редких случаях, например в торсионных валах (т. е. валах, служащих пружиной, работающей на кручение), на свободных участках сильнонапряженных валов и т. д.
Повышение прочности валов в переходных сечениях достигается также удалением малонапряженного материала: выполнением разгрузочных канавок и высверливанием отверстий в ступенях большого диаметра Эти мероприятия обеспечивают более равномерное распределение напряжений и снижают концентрацию напряжений.
Пластическим упрочнением галтели (обкаткой роликами, а при больших диаметрах.
Материалы и обработка валов и осей
Выбор материала и термической обработки валов и осей определяется критериями их работоспособности, в том числе критериями работоспособности цапф с опорами. Значимость последних критериев в случае опор скольжения может быть определяющей.
Основными материалами для валов и осей служат углеродистые и легированные стали благодаря высоким механическим характеристикам, способности к упрочнению и легкости получения цилиндрических заготовок прокаткой.
Для большинства валов применяют термически обрабатываемые среднеугле-родистые и легированные стали 45, 40Х. Для высоконапряженных валов ответственных машин применяют легированные стали: 40ХН, 40ХН2МА, ЗОХГТ, ЗОХГСА и др. Валы из этих сталей обычно подвергают улучшению, закалке с высоким отпуском или поверхностной закалке с нагревом ТВЧ и низким отпуском (шлицевые валы).
Быстроходные валы, вращающиеся в подшипниках скольжения, требуют весьма высокой твердости цапф; их изготовляют из цементуемых сталей 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ или азотируемых сталей типа 38Х2МЮА. Высокую износостойкость имеют хромированные валы. По опыту автомобилестроения хромирование шеек коленчатых валов увеличивает ресурс до перешлифовки в 3...5 раз.
Для валов, размеры которых определяются условиями жесткости, прочные, термически обработанные стали целесообразно применять только тогда, когда это определяется требованиями долговечности цапф, шлицев и других изнашиваемых поверхностей. Валы больших диаметров изготовляют из труб с приварными или насадными фланцами или сварными из листов также с приварными фланцами. Применение сварных валов мощных гидротурбин приводит к экономии 20...40 % металла.
Для изготовления фасонных валов — коленчатых, с большими фланцами и отверстиями — и тяжелых валов наряду со сталью применяют высокопрочные чугуны (с шаровидным графитом) и модифицированные чугуны. Меньшая прочность чугунных валов в значительной степени компенсируется более совершенными формами валов (особенно коленчатых), меньшей чувствительностью в многоопорных валах к смещению опор (благодаря меньшему модулю упругости) и меньшей динамической нагрузкой ввиду повышенной демпфирующей способности.
В качестве заготовок для стальных валов диаметром до 150 мм обычно используют круглый прокат, для валов большего диаметра и фасонных валов — поковки.
Валы подвергают токарной обработке и последующему шлифованию посадочных поверхностей. Высоконапряженные валы шлифуют по всей поверхности. Торцы валов для облегчения насадки деталей, во избежание обмятий и повреждения рук рабочих выполняют с фаской
1.2 материал детали и его свойства
Характеристика материала 35
| Марка : | 35 |
| Заменитель: | 30, 40, 35г |
| Классификация : | Сталь конструкционная углеродистая качественная |
| Применение: | детали невысокой прочности, испытывающие небольшие напряжения: оси, цилиндры, коленчатые валы, шатуны, шпиндели, звездочки, тяги, обода, траверсы, валы, бандажи, диски и другие детали. |
Химический состав в % материала 35 .
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu | As |
| 0.32 - 0.4 | 0.17 - 0.37 | 0.5 - 0.8 | до 0.25 | до 0.04 | до 0.035 | до 0.25 | до 0.25 | до 0.08 |
Температура критических точек материала 35.
| Ac1 = 730 , Ac3(Acm) = 810 , Ar3(Arcm) = 796 , Ar1 = 680 , Mn = 360 |
Механические свойства при Т=20oС материала 35 .
| Сортамент | Размер | Напр. | sв | sT | d5 | y | KCU | Термообр. |
| - | мм | - | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | - |
| Поковки | до 100 | 470 | 245 | 22 | 48 | 490 | Нормализация | |
| Поковки | 100 - 300 | 470 | 245 | 19 | 42 | 390 | Нормализация | |
| Поковки | 300 - 500 | 470 | 245 | 17 | 35 | 340 | Нормализация |
| Твердость материала 35 горячекатанного отожженного | HB = 163 |
| Твердость материала 35 после отжига | HB = 207 |
Физические свойства материала 35 .
| T | E 10- 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
| Град | МПа | 1/Град | Вт/(м·град) | кг/м3 | Дж/(кг·град) | Ом·м |
| 20 | 2.06 | 7826 | ||||
| 100 | 1.97 | 12 | 49 | 7804 | 469 | 251 |
| 200 | 1.87 | 12.9 | 49 | 7771 | 490 | 321 |
| 300 | 1.56 | 13.6 | 47 | 7737 | 511 | 408 |
| 400 | 1.68 | 14.2 | 44 | 7700 | 532 | 511 |
| 500 | 14.6 | 41 | 7662 | 553 | 629 | |
| 600 | 15 | 38 | 7623 | 578 | 759 | |
| 700 | 15.2 | 35 | 7583 | 611 | 922 | |
| 800 | 12.7 | 29 | 7600 | 708 | 1112 | |
| 900 | 13.9 | 28 | 7549 | 699 | 1156 | |
| T | E 10- 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
Технологические свойства материала 35 .
| Свариваемость: | ограниченно свариваемая. |
| Флокеночувствительность: | не чувствительна. |
| Склонность к отпускной хрупкости: | не склонна. |
Обозначения:
| Механические свойства : | |
| sв | - Предел кратковременной прочности, [МПа] |
| sT | - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа] |
| d5 | - Относительное удлинение при разрыве , [ % ] |
| y | - Относительное сужение , [ % ] |
| KCU | - Ударная вязкость , [ кДж / м2] |
| HB | - Твердость по Бринеллю |
| Физические свойства : | |
| T | - Температура, при которой получены данные свойства , [Град] |
| E | - Модуль упругости первого рода , [МПа] |
| a | - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ) , [1/Град] |
| l | - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)] |
| r | - Плотность материала , [кг/м3] |
| C | - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)] |
| R | - Удельное электросопротивление, [Ом·м] |
| Свариваемость : | |
| без ограничений | - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки |
| ограниченно свариваемая | - сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке |
| трудносвариваемая | - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг |
1.3 Анализ технологичности детали
Коэффициент унификации конструктивных элементов детали
Ку.э.=Qэ.у./Qэ, (1)
где Qу.э. - число унифицированных элементов детали, шт., Qэ, - общее число конструктивных элементов детали, шт.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
