Вал шестерня – процесс изготовления, какие конструкции и виды бывают

Вал шестерня – процесс изготовления, какие конструкции и виды бывают

Вал шестерня – металлический вал с шестерней, который, нужен для передачи вращения с одного вала на другой или на другую шестерню, в зависимости от конструкции механизма и где он используется. Основная рабочая часть вал-шестерни, это часть где находится шестерня, зубчатое колесо. Именно оно дает зацепление с другой деталью и создает двигательную функцию, что и является главной функцией работы вала-шестерни.

По опыту специалистов в сфере металлообработки, эффективность использования вал-шестерни в механизмах очень высокая и надежная, соответственно пользуется большой популярностью в различных механизмах и является очень распространенной и применяемой в любых промышленных сферах.

Оставить заявку
размести заказ по металлообработке
получи расчет стоимости и срок изготовления
Разместить заказ

Какие конструкции могут быть

Обычно производят пару типов конструкций вал-шестерни, в зависимости от их предназначения и конструктивных особенностей.

  • Монолитные – изготавливаются из одной поковки или заготовки, грубо говоря из одного куска металла, чтобы не было никаких составных элементов или сварных элементов деталей. Такая конструкция вала не дает ей сломаться при нагрузке. Ведь места где есть швы или сварка являются так называемыми слабыми местами и подвержены поломке. А когда вал-шестерня идет одной деталью, монолитной это дает её большую прочность и она более надежна, выдерживая большие нагрузки. Это является большим плюсом в данном типе валов. Есть конечно и недостаток, если такой вал сломается по какой то причине, то изготавливать его придется полностью, хотя в составных деталях можно менять только ту часть элемента которая сломалась.
  • Так же есть составные вал-шестерни они сделаны и собраны из двух или нескольких деталей, которые соединены между собой. Они могут быть собраны из различных деталей, например, из разных материалов или с разными функциональными участками. Такая конструкция дает гибкость и позволяет изготовить и поменять отдельные элементы, которые сломались, конечно, это более удобно в использовании, когда работа станка встала и производство теряет время и деньги.

Какие типы валов бывают

Существует несколько типов валов-шестеренок, которые отличаются формой и структурой:

  • Гладкий вал у него нет, какой либо дополнительной механической обработки, он просто ровный, гладкий, служит так же, как и остальные типы валов для передачи мощности вращения.
  • Полый вал уже имеет дополнительную обработку, на таком типе вала есть отверстие или по всей длине или только в некоторых местах. Отверстия нужны для уменьшения веса или других нужных для конкретных задач.
  • Ступенчатый вал, у которого на протяжении всей длинны изменяется его диаметр, такая мера нужна чтобы менять мощность или усилие на ответную деталь.
Конструкции вал-шестерней

Нужно смотреть конструкцию и тип вал-шестерни и уже можно сказать, где и в каких областях промышленности и машиностроения используется, обычно это там, где нужна точность передачи вращательного движения и высокая надежность механизма или, например низкий уровень шума при работе.

Область применения

Применяются валы-шестерни практически в любом производстве. Если привести примеры, то это автомобильная сфера, судостроение, производство поездов, сельское хозяйство, буровое дело, честно говоря, не припомнится такой сферы промышленности, где вал-шестерни не используются, это очень популярная и востребованная деталь в любой сфере производства механизмов, узлов или агрегатов.

применение вал-шестерней

Давайте углубимся и расскажем, из какого материала изготавливаются валы-шестерни, это могут быть совершенно разные материалы, как металл, так и пластик, смотря какие цели вы преследуете. Но, как правило, это сталь или чугун, но может быть и латунь или другие сплавы металла. В общем, смотря какие условия эксплуатации, жесткость, надежность и износостойкость требуется. Что касается части на которой располагаются зубья, там может быть различия в типах зубьев. На валу могут быть и другие элементы, шлицы или сплайны, смотря какие задачи стоят.

Можно сказать, что валы-шестерни имеют значительную роль в целом во всей промышленности и являются самым эффективным способом передачи мощности крутящему моменту.

Типы зубьев

  • Прямые - соответствуют прямозубым цилиндрическим шестерням, обычно используются для передачи мощности и высокой скорости.
  • Косозубые - обеспечивают плавное и бесшумное соединение между валами, обычно используются для снижения шума и вибрации.
  • Шевронные - обеспечивают высокую точность передачи вращения, часто применяются в прецизионной технике и приборостроении.
  • Конические – когда зубья располагаются на конической поверхности шестерни. Шестерни с такими зубьями являются улучшенным типом прямозубых.
  • Гипоидные зубья - дают более хорошее соединение двух работающих в паре валов-шестерен под углом, чем прямые и косозубые.

Причины поломки вал-шестерни

Основная нагрузка приходится как раз на ту часть вала, где расположена шестерня и происходит зацепление, поэтому основной причинной выхода из строя, является поломка зубьев, из-за большой нагрузки или дефицита масла в механизме. В любом случае нужно всегда контролировать состояние механизма и следить за присутствием необходимого уровня масла. Нужно всегда соблюдать инструкцию по использованию оборудования.

причины поломки вал-шестерней

Еще хочется отметить, что бывает поломка вследствие изначально неправильной установки вала-шестерни и происходит сбой работы всего узла. Так же важно правильно подобрать сталь из которой он будет изготовлен и учесть все условия и нагрузку, при которой будет работать механизм.

Процесс изготовления

Процесс изготовления вал-шестерни – это непростой процесс, состоящий из нескольких видов обработки металла, таких как токарная обработка, фрезерная обработка, сверление, нарезка зубьев, закалка и шлифовка. Есть два варианта изготовления вал-шестерен и других деталей из металла: по чертежу или образцу. Если это образец, снимаем все размеры и переносим их на бумагу, в виде эскиза или опять же чертежа. Далее определяемся с материалом, учитывая специфику и агрессивность среды работы.

изготовление вал-шестерней

А после уже начинается сам процесс обработки металла на металлообрабатывающих станках. Токарная обработка чтобы снять верхние слои металла, потом фрезерная обработка для изготовления шпонпаза или других канавок по чертежу, затем нарезаются зубья, а уже потом идет термическая обработка и шлифовка. Вообще производство вал-шестерни трудоемкий процесс, требующий тщательного контроля на каждом из этапов его обработки.

Новичок или специалист со средним уровнем опыта и знаний не под силу выполнить такие точные работы. Чтобы получить в конечном итоге качественно изготовленную деталь, нужно отнестись со всей серьезностью и доверить это дело только опытному, квалифицированному специалисту.

Какие виды сталей используют при изготовлении

На многих производствах, на которых мы бывали в качестве гостей, при изготовлении используют углеродистые или легированные стали. Это самый популярный материал, который является универсальным по свойствам, подходящих для условий, где будет работать вал-шестерня.

Вот несколько видов марок сталей из которых лучше изготавливать вал-шестерню:

  • Сталь 45, сталь 20 – легко обрабатываются, но плохо подвергаются термической обработке.
  • Сталь 40Х, сталь 20Х – в их состав входят некоторые элементы, которые улучшают прочность и стойкость стали.

По нашему опыту хочется сказать, что выбор стали для изготовления вал-шестерни зависит в первую очередь от условий, где будет работать, нагрузке, скорости вращения при работе, а так же температурному режиму.