Temat: Wały, osie, łożyska

Wały i osie są bardzo ważnymi elementami w budowie maszyn. Służą do podtrzymywania innych części maszynowych wykonujących ruch obrotowy, jak koła pasowe lub koła zębate, tarcze sprzęgieł, krążki i bębny linowe, koła jezdne.

Wały zawsze się obracają i służą do przenoszenia ruchu (momentu obrotowego), np. za pośrednictwem przekładni zębatej. Jeśli wał za pośrednictwem koła zębatego napędza inne koło zębate (a wraz z nim inny wał), wówczas na wał działają obciążenia skręcające i zginające. Jeśli mamy do czynienia z przekładnią stożkową, wówczas na wał działają także obciążenia wzdłuż jego osi, jest, więc wtedy narażony również na rozciąganie lub ściskanie.

Przykładem wału, który nie podtrzymuje żadnych części, jest występujący w samochodach wał napędowy w sprzęgle Cardana, zwany też przegubem Cardana. Jest on w tym przypadku narażony tylko na skręcanie

Osie - w odróżnieniu od wałów - nie zawsze się obracają. Podtrzymują tylko inne części maszyn. Nie przenoszą momentu obrotowego, a więc nie są narażone na skręcanie. Osie mogą być ruchome, - jak np. osie wagonowe - lub stałe (nieruchome0 - jak np. oś koła rowerowego. Tak więc w rowerze koła przednie i tylne są ułożone na osiach, natomiast korby pedałów napędzających koła przekładni łańcuchowej są osadzone na wałku.

Łożyska
służą do podtrzymywania obracających się wałów oraz przenoszenia ich obciążeń na podłoże. Aby zapobiec stratom mocy w przenoszonym ruchu, konstruktorzy dbają o to, aby tarcie w łożyskach było jak najmniejsze.

W zależności od rodzaju tarcia, jakie występuje w łożysku, rozróżnia się łożyska ślizgowe oraz toczne. W łożyskach ślizgowych występują podczas pracy duże opory ruchu i duże zużycie smaru. Ten rodzaj łożysk stosuje się rzadko.

Podczas obracania się wał współpracuje bezpośrednio z otworem (panewką) łożyska. Dla zmniejszenia oporów ruchu w tym łożysku istotny jest właściwy dobór materiałów współpracujących części.

Łożysko toczne składa się z dwóch pierścieni i elementów tocznych. Pierścień wewnętrzny wtłacza się na wał, a pierścień zewnętrzny wciska się w otwór korpusu maszyny. Umieszczenie miedzy tymi pierścieniami elementów tocznych powoduje, że obracaniu się wału w nieruchomym korpusie maszyny towarzyszą małe opory ruchu. Elementami tocznymi mogą być kulki, wałeczki, stożki. W celu zachowania stałych odległości miedzy nimi umieszcza się je w koszyczku.

Łożyska są szczegółowo znormalizowane zarówno pod względem budowy, jak i wymiarów. Produkują je masowo odpowiednio wyspecjalizowane firmy.

Połączenia wałów i osi O połączeniu nierozłącznym (przegub Cardana) już była mowa. Dwa połączenia rozłączne przedstawia rysunek.

Do sprzęgieł rozłączalnych należy sprzęgło kłowe pokazane na rysunku w stanie zdemontowanym i włączonym, a także sprzęgło cierne tarczowe. Składa się ono z tarcz z powierzchniami ciernymi (dającymi duże opory tarcia), osadzonych na obu sprzęganych wałach. Dociśnięcie do siebie powierzchni ciernych powoduje połączenie (sprzęgnięcie wałów). Tarcze sprzęgłowe są najczęściej dociskane za pomocą sprężyn tak dobranych, żeby podczas ruchu nie następowało ślizganie się po sobie tarcz ciernych

Hamulce

Gdzie istnieje ruch, musi też być możliwość jego zatrzymania - na ogół w trybie natychmiastowym. Do tego celu służą hamulce. Jest wiele rodzajów. Najczęściej są stosowane hamulce obrotowe, tzn., takie, które służą do „wygaszania” ruchu obrotowego (hamulce wałów maszyn i hamulce osi pojazdów). Zasadę ich działania stanowi wykorzystanie siły tarcia, w czym przypominają sprzęgła. Hamulec cierny składa się z dwóch podstawowych elementów: ruchomej tarczy (lub bębna), osadzonej na wale ruchomym, i elementu nieruchomego, sztywno połączonego z korpusem maszyny lub pojazdu. Dociśnięcie do siebie obu elementów powoduje powstanie tarcia, które hamuje ruch. Na rysunkach pokazano budowę hamulców ciernych: bębnowego i tarczowego

Hamulec dwuszczękowy, tzw. Bębnowy Hamulec tarczowy

---