2 018 odsłon

O osiach i wałach słów kilka

O osiach i wałach słów kilka

Regularnie publikujemy informacje na temat elementów pracujących w maszynach. Ale nie tylko wiedza na ich temat jest ważna. Dlatego dziś skupimy się na osiach i wałach, z którymi większość przytaczanych elementów współpracuje.

  1. Czym są osie i wały?
  2. Rodzaje osi i wałów
  3. Materiały z których produkuje się osie i wały

Wybierając komponenty dla maszyn czy urządzeń przemysłowych, musimy mieć podstawową wiedzę na ich temat. Ważne są parametry interesujących nas elementów, szczególnie jeśli te produkuje się w różnych wariantach. Ponadto równie często należy zwracać uwagę na aplikację i części, z którymi wybrane komponenty mają współpracować. Dlatego dziś słów kilka o osiach i wałach. Artykuł ma na celu przekazania jedynie podstawowych informacji i pojęć. Głębsza analiza tematu sprawdzi się jedynie w momencie chęci samodzielnego projektowania osi i wałów.

Czym są osie i wały?

Zarówno oś, jak i wał to części maszyn przemysłowych, podpartych w łożyskach i przytrzymujących osadzone na nich elementy urządzenia. Na samym wale montuje się komponenty mające zdolność do ruchu obrotowego – na przykład piasty, koła zębate czy tarcze hamulcowe, a także części umożliwiające ruch wahadłowy. Głównym zadaniem wału jest przenoszenie momentów obrotowych, inaczej momentów skręcających. W maszynach zwykle wyróżnia się wał czynny, czyli napędzający, pomocniczy oraz bierny – napędzany.

Oś natomiast jest częścią obciążoną gnącym momentem. Tu wyróżniamy zjawiska związane z kierunkiem działania obciążenia. I tym samym mamy rozwiązanie stałe orz ruchome. W pierwszym przypadku kierunek obciążenia jest stały pod względem osi, w drugim – obciążenia zmieniają swój kierunek działania.

Rodzaje osi i wałów

Zarówno osie, jak i wały składają się z kilku podstawowych elementów. Każdy komponent posiada tak zwany czop, czyli powierzchnię, która ma kontakt z innymi częściami. Tu wyróżniamy czopy ruchowe i spoczynkowe. Elementy mocowane na czopie ruchowym mają zdolność do przesuwania się podczas pracy, natomiast części instalowane na czopie spoczynkowym nie. Ponadto osie i wały mają tak zwane powierzchnie swobodne (inaczej przejściowe) oraz często wyposaża się je w pierścienie, oraz kołnierze. Te ostatnie części są tak zwanymi powierzchniami oporowymi dla elementów, które osadza się na wale.

Wyróżnia się następujące rodzaje osi i wałów:

  • gładkie,
  • pełne kształtowe,
  • drążone kształtowe,
  • jednolite,
  • korbowe,
  • stopniowane,
  • składane.

Osie zazwyczaj są proste, natomiast wały – poza prostymi – mogą być także wykorbione, jedno-, dwu- i wielopodporowe. W maszynach często wykorzystuje się wały stopniowane, ponieważ odznaczają się optymalną wytrzymałością. Modele korbowe (inaczej również wykorbione) znajdują zastosowanie w miejscach, gdzie wymagana jest zmiana ruchu obrotowego na postępowo-zwrotny. Przykładem takie aplikacji jest na przykład silnik tłokowy.

Materiały z których produkuje się osie i wały

Wały i osie zwykle produkuje się ze stali. Dla komponentów, które nie naraża się na mocne obciążenia, poleca się węglową stal konstrukcyjną. Tego rodzaju rozwiązanie odznacza się wysoką sztywnością, ale nieco mniejszym poziomem wytrzymałości. Węglowa stal konstrukcyjna wyższej kości doskonale sprawdza się tam, gdzie wał pracuje przy większych obciążeniach i równie podwyższonej temperaturze. Do produkcji elementów tego rodzaju wykorzystuje się także stal stopową do cieplnego ulepszania. Taki wał wyróżnia się najczęściej małą średnicą i sprawdza się szczególnie przy współpracy z kołami zębatymi czy połówkami sprzęgła. Ponadto materiał ten poleca się do wałów obciążanych udarowo i zmiennie.

Przy produkcji wałów często używa się także stopowej stali konstrukcyjnej do azotowania i nawęglania. Rozwiązanie tego rodzaju poleca się w momencie, gdy bardziej zależy nam na wysokiej twardości powierzchni, a nie na trwałości rdzenia. Wały wykonane ze wspomnianego materiału świetnie sprawdzą się przy wysokich obrotach i ogromnych obciążeniach (udarowych oraz zmiennych).

W ekstremalnych warunkach wykorzystuje się komponenty wyprodukowane z konstrukcyjnej stali stopowej wyróżniającej się szczególnymi parametrami. Tak skonstruowane wały nierzadko charakteryzują się kwasoodpornością, żaroodpornością czy nierdzewnością.

Oczywiście poza stalowymi wałami można znaleźć rozwiązania żeliwne, wykonane ze sferoidalnego lub zmodyfikowanego żeliwa, a także staliwne czy odlewane.

 

+48 71 341 69 75