Типы валов

Категория:
Крупные электрические машины


Типы валов

Валы относятся к наиболее нагруженным деталям электрических машин. При работе машины на вал действуют значительные нагрузки от веса ротора (якоря), сил динамической неуравновешенности его и сил магнитного притяжения. В связи с этим к валам электрических машин предъявляются высокие требования как в отношении механических характеристик материала, так и точности и чистоты обработки поверхностей.

Валы крупных электрических машин имеют ступенчатую форму. Диаметры основных наиболее нагруженных ступеней определяют расчетами; диаметры остальных ступеней выбирают, исходя из конструктивных и технологических соображений.

Места перехода от одной ступени вала к другой выполняют закруглениями (галтелями) возможно большего радиуса для предупреждения недопустимой концентрации напряжений; величина этого радиуса зависит от разности диаметров ступеней и радиуса закругления втулки, упирающейся в галтель. При этом радиус закругления втулки должен быть больше радиуса галтели вала.

Крайнюю ступень вала, предназначенную для насадки на нее жестких или эластичных муфт, принято называть свободным концом; этот конец может быть выполнен: цилиндрическим— для машин со стабильным режимом работы и коническим — для машин с резкими перегрузками.

В сильно нагруженных валах, передающих большие крутящие моменты, конструкция свободного конца с муфтой, закрепленной на шпонке, недостаточно надежна. В таких случаях применяют сложную поковку, в которой вал и фланец представляют одно целое.

Сопряжение вала с насаженными деталями осуществляется по посадкам второго класса точности системы отверстия. На различных ступенях валов обычно имеются шпоночные канавки.

В настоящее время в крупном электромашиностроении широко применяют горячие посадки взамен прессовых и легкопрессовых, что позволило во многих случаях отказаться от шпоночных соединений в качестве дополнительного крепящего элемента.

В зависимости от конструктивного исполнения машин валы подразделяются на ряд типов.
1. Бесфланцевые валы с двумя подшипниковыми шейками наиболее распространены в электрических машинах; на рис. 1, а показана конструкция такого вала. Соединение электрических машин, имеющих бесфланцевые валы, между собой или с другими машинами осуществляют посредством полумуфт, насаживаемых на свободные концы валов.
2. Фланцевые валы применяются в одно-опорных машинах; в двухопорных они встречаются редко, так как стоимость поковок для таких валов выше, чем для бесфланцевых.
3. Ребристые валы. В некоторых электрических машинах сердечники роторов (якорей) насаживаются непосредственно на вал; в таких случаях в валах для улучшения вентиляции сердечника фрезеруют каналы, и они приобретают ребристую форму.
4. Валы с приваренными ребрами находят широкое применение в машинах средних мощностей; сварная конструкция позволяет уменьшить диаметр сплошного тела вала, так как ребра увеличивают его жесткость. Для снижения концентрации местных напряжений и снятия внутренних напряжений в этих валах необходимо выполнять плавный переход от цилиндрической поверхности к ребрам и производить их термическую обработку после приварки ребер.

Рис. 1. Типы валов:
а — бесфланцевый с двумя подшипниковыми шейками; б — с фланцем; в — ребристый.

При сварной конструкции часто представляется возможным изготовлять валы из круглого сортового проката, что значительно экономичнее, чем изготовление их из поковок.

5. Валы с центральным отверстием применяются в ряде машин для облегчения веса якоря; так, например, при центральном отверстии вала, равном половине диаметра наружной поверхности, вес вала уменьшается на 25% со снижением прочности его всего на 6—7%. Для этой же цели в некоторых случаях, помимо центрального отверстия, предусматривают в районе «бочки» вала так называемый «карман».

Рис. 2. Вал с приваренными ребрами.
1 — вал; 2 — ребра; 3 — брусья.

Диаметр центрального отверстия в валах крупных машин достигает 350 мм.

В быстроходных синхронных и асинхронных машинах (с фазным ротором) центральное отверстие используется для размещения токоподвода; в возбудителях турбогенераторов в центральном отверстии вала расположен торсионный валик, посредством которого якорь возбудителя эластично соединяется с ротором турбогенератора.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум