Wał jest to element podparty w łożyskach obracający się, przenoszący moment obrotowy, narażony jest na skręcanie, zginanie, ściskanie i rozciągane.
Oś część ruchoma lub nieruchoma, narażona na zginanie.
Podział wałów: gładki, schodkowy stopniowy, wykorbione, korbowe, giętkie.
Elementy wału: ●czopy fragmenty wału współpracujące z innymi częściami mogą być ruchome i spoczynkowe. Są dokładnie obrobione, mogą mieć wymiary znormalizowane, mogą mieć ulepszoną powierzchnie ●łączniki.
Obciążenia wałów są zmienne (wartość, kierunek, zwrot), ponieważ pracują w ruchu, współpracują z innymi ruchomymi częściami.
δg=Mg/Wx≤kgj(kgo) Wx=0,d3
Naprężenia zginające mają różne wartości w różnych przekrojach wału. Aby wyznaczyć wymagane średnice w różnych przekrojach należy: •wyznaczyć metodami statyki siły czynne i bierne •wyznaczyć wykres momentów (wyliczyć) zginających i skręcających •wykonanie obliczeń sprawdzających w miejscach osłabionych karbami •obliczenie sztywności wału •skorygowanie wymiarów po uwzględnieniu czynników wpływających na wytrzymałość zmęczeniową.
Czynniki wpływające na wytrzymałość zmęczeniową: ●wartość i amplituda obciążeń ●działanie karbu (odsadzenia, rowki pod wpusty, otwory, rowki pod pierścienie osadcze, pęknięcia, rysy) Aby ograniczyć działanie karbu należy złagodzić jego kształty, unikać koncentrowania karbów, odpowiednio zwiększać średnice wału, stopniować i zaokrąglać odsadzenia ●wrażliwość materiału na działanie karbu ●gładkość powierzchni, im dokładniejsza obróbka tym większa wytrzymałość zmęczeniowa ●stan utwardzenia powierzchni poprzez obróbkę cieplną i cieplnochemiczną.
Po uwzględnieniu wyżej wymienionych czynników kształt i wymiary wału zaprojektowane wstępnie powinny być skorygowane.
Sztywność giętna. Miarą sztywności giętnej jest wartość dopuszczalna strzałki ugięcia mierzonego w milimetrach. fdop=(0,0002-0,0003)l , l=1m fdop=0,2-0,3mm.
Sztywność skrętna. Miarą sztywności skrętnej jest kąt skręcenia ψ wyrażony w radianach. Ψ<0,25 na 1 m dł. wału , Ψ<1 dal wrzecion obrabiarek , Ψ<11 dla wałków skrętnych.
Drgania wałów: własne, wymuszone.
Zjawisko rezonansu drgań zachodzi gdy częstotliwość drgań własnych jest zgodna z częstotliwością drgań wymuszonych. Rezonans powoduje zwiększenie amplitudy drgań. Rezonans zachodzi przy prędkości krytycznej wału nkrytyczne. Aby iniknąć zniszczenia wału należy pracować przy prędkościach podkrytycznych lub nadkrytycznych, przy czym przejście przez czas przejścia przez wartość nkr powinien być krótki.
Ustalanie zabezpieczenie przed przesunięciem się części wzdłuż wału ●poprzez oparcie o odsadzenie ●zastosowanie pierścienia sprężynującego ●zastosowanie pierścienia osadczego, skręcanego ●zastosowanie nakrętki.
Osadzanie polega na dobraniu odpowiedniego pasowania między średnicą czopa i średnicą otworu osadzanej części. Zbyt ciasne pasowanie powoduje powstanie naprężeń np: utrudnia ruch elementów tocznych w łożysku. Zbyt luźne pasowanie powoduje że czop ślizga się względem części.
Wały wykorbione składają się z czopów głównych, czopów korbowych i korb. Zastosowanie: w układach korbowych, w układach silników spalinowych, pomp. Technologia wykonania: odlewanie, kucie, montowanie (na wcisk) czopów obrobionych mechanicznie i korb kutych lub odlewanych.
Zadania łożysk: zmniejszenie oporów ruchu (tarcie), przejmowanie obciążeń za strony wału (podpieranie), wyznaczanie ustalanie położenia osi wału.
Warunki stosowania łożysk ślizgowych: przy dużych obciążeniach, zmienne obciążenie, przy stałej prędkości obrotowej, dla zapewnienia cichobieżności, przy konieczności dzielenia łożysk.
Warunki stosowania łożysk tocznych: przy mniejszych obciążeniach, przy zmiennych prędkościach, częstym zatrzymywaniu, dal zapewnienia małych oprów podczas rozruchu, dal większej trwałości i niezawodności.
Rodzaje tarcia w łożysku ślizgowym: ●płynne zachodzi gdy powierzchnia czopa i Panwi na stałe rozdzielone są warstwą smaru. Tarcie płynne korzystne jest ze względu na małe opory ruchu, małe straty energii, małe zużycie, mniejsze ciepło ●mieszane częściowy styk powierzchni ●suche powierzchnie nie są smarowane.
Zjawisko klina smarowego. Polega na wciskaniu się smaru pod czop co powoduje jego uniesienie. W smarze musi powstać duże ciśnienie które wzrasta ze wzrostem prędkości obrotowej. Dodatkowymi warunkami powstania klina smarowego jest odpowiednia ilośc i jakość smaru, oraz odpowiednia gładkość powierzchni.
Sposoby smarowania: doraźne, przelotowe, zanurzeniowe.
Materiały stosowane na panwie: ●własności materiałów: mała ścieralność (ścieralność stosunku do stali), dobra własności mechaniczne, znaczna plastyczność, mały współczynnik tarcia, dobre przewodnictwo cieplne, mała rozszerzalność cieplna, duża wytrzymałość zmęczeniowa, odporność na zatarcie ●rodzaje stopów łożyskowych: stopy cynowe, ołowiowe, miedzi, aluminiowe ●materiały porowate.