ВАЛИ та ОСІ

    Вал (у техніці) — деталь, що обертається навколо своєї осі, призначена для передачі руху зв'язаним з нею частинам машини чи механізму, складовою яких вона є. При цьому вал передає крутний момент вздовж своєї осі та забезпечує підтримання обертових деталей машин, котрі на ньому розміщені. Крутні моменти передаються за допомогою сил, що діють на вали з боку механічних передач (наприклад, у зачепленні зубчастих або черв'ячних передач, натягу пасів і т. п.). Тому на вали діють також згинальні моменти і осьові навантаження. (на відміну від простої осі, яка призначена тільки для підтримки розміщених на ній деталей)
    В техніці вісь — деталь (обертова або нерухома) переважно циліндричної форми, що забезпечує обертовий рух без передачі крутного моменту (наприклад, підтримання непривідних коліс). Для зменшення тертя при обертанні використовуються підшипники.

Класифікація  валів

    За призначенням вали поділяються на вали передач та корінні вали машин. 

      На валах передач установлюють зубчасті колеса, шківи, муфти та інші деталі передач, на корінних валах — не тільки деталі передач, але і маховики, затискні патрони, кривошипи і т. п.

За формою геометричної осі вали бувають:

• прямі;
• ексцентрикові (колінчасті, кулачкові);
• гнучкі;
• карданні.

За конструктивним виконанням вали поділяються:

• гладкі;
• ступінчасті;
• порожнинні.

(клацніть по зображенню для збільшення) 

Найпоширенішими є прямі вали. Вони застосовуються в редукторах, металорізальних верстатах, підйомно-транспортних машинах, машинах легкої промисловості та ін.

Колінчастий вал — вал (чи вузол у випадку складеного вала) складної форми, призначений для перетворення зворотно-поступального руху (наприклад, поршня) в обертальний навколо своєї осі, що має шийки, зміщені від осі обертання для кріплення шатунів, від яких сприймає зусилля і перетворює їх в крутний момент. Є складовою частиною кривошипно-шатунного механізму (КШМ).

Схема та принцип роботи кривошипно-шатунного механізму. 

Колінчастий вал зображено червоним кольором

Кулачковий вал  — вал, на якому закріплені кулачки або вони є невід'ємною його частиною і від яких у заданій послідовності і по заданому закону отримують рух окремі механізми машини. Кулачковий вал можна розглядати як вхідну ланку кулачкового механізму.

Анімація роботи кулачкового валу керування клапанами

Гнучкий вал (англ. flexible shaft) — пружний вал, що характеризується податливістю при згині та великою жорсткістю при крученні.

Гнучкий вал з двигуном для ювелірних робіт

Конструктивні елементи валів

   Цапфа — ділянка вала або осі, що лежать в опорі. Цапфи підрозділяються на шипи, шийки і п'яти.

• Шипом називається цапфа, що розташована на кінці вала або осі і передає переважно радіальне навантаження.
• Шийкою називається цапфа, розташована в середній частині вала або осі.
• П'ятою називають цапфу, що передає осьове навантаження. Опорами для п'ят служать підп'ятники. П'яти за формою можуть бути суцільними, кільцевими і гребінчастими. Останні з переліку застосовують відносно рідко.

    Опорами для шипів і шийок служать вальниці (підшипники). Шипи і шийки за формою можуть бути циліндричними, конічними і сферичними. У більшості випадків застосовуються циліндричні цапфи.

   Посадкові поверхні валів під маточини насаджуваних деталей виконують циліндричними або конічними. Діаметр цих поверхонь приймають більшим за діаметр сусідніх ділянок для зручності монтажу. Діаметри посадкових поверхонь обирають з ряду нормальних лінійних розмірів, а діаметри під вальниці кочення (підшипники) — відповідно до стандартів на них.

Перехідні ділянки між двома суміжними ступенями валів виконують:

• з рівцем із закругленням для виходу шліфувального круга при обробці посадкових поверхонь. Ці рівці підвищують концентрацію механічних напружень;
• з галтеллю сталого радіуса;
• з галтеллю перемінного радіуса, що сприяє зниженню концентрації напружень, а тому, застосовується на суттєво навантажених ділянках валів.

    Ефективними засобами для зниження концентрації напружень у перехідних ділянках є виконання розвантажувальних рівців, збільшення радіусів галтелей, виконання ступенів великого діаметра порожнистими. Деформаційне зміцнення (наклеп) галтелей обкочуванням роликами підвищує несну здатність валів і осей.

     Фаски — конструктивний елемент у вигляді скошеної частини гострої крайки. Фаски виконують з метою спрощення складання, правильного заходження мітчиків та плашок при нарізанні різі, запобігання пораненням гострою крайкою при складанні чи використанні деталі.