43.валы и оси

Части машин и механизмов могут вращаться, двигаться поступательно или колебаться, передавая свое движение и усилия другим деталям. Наиболее распространенным движением является вращательное, при котором осуществляется вращение различных деталей на валах и осях. 
Вал представляет собой тело вращения цилиндрической, конической и другой формы, опирающееся на две или несколько опор. На валу закрепляются шкивы, зубчатые колеса, маховики и т. п. Некоторые из этих деталей, называемые ведущими, получают вращательное движение от постороннего источника энергии (двигателя). К другим деталям вращение передается валом. Они называются ведомыми. Таким образом, вал при своем движении. 
Момент обязательно передает усилие (вращающий момент), а поэтому испытывает деформации кручения и изгиба. 
Валы по форме разделяются на прямые или изогнутые (коленчатые), целые или составные (собранные из нескольких частей), сплошные или полые (пустотелые).
Широкое распространение получили коленчатые валы. Они применяются в двигателях внутреннего сгорания, в паровых машинах, поршневых насосах (компрессорах). Длинные валы, например гребные валы кораблей, из-за сложности их изготовления делают составными (разъемными). Полые, или трубчатые, валы применяют тогда, когда необходимо уменьшить их все ли пропустить через внутреннее отверстие вала другие детали. Например, шпиндели токарных, рекольверных и других станков делаются полыми. В их отверстия вставляются прутки обрабатываемого металла. 
Если вал не передает вращательного движения, а только поддерживает вращающиеся части, его называют осью. Таким образом, ось в отличие от вала не испытывает кручения, а подвергается лишь изгибу.
Оси делятся на неподвижные (например, оси колес велосипеда, мотоцикла, передних колес автомобиля) и подвижные, которые вращаются вместе с закрепленными на них деталями (например, оси железнодорожных и трамвайных прицепных вагонов). 
Валы и оси воспринимают во время работы большие нагрузки. Поэтому их изготавливают из углеродистой конструкционной стали, подвергают обработке давлением и проверяют на прочность. Оси и валы быстроходных и тяжелых машин изготавливают из высококачественных (легированных) сталей, а для повышения прочности еще подвергают дополнительной термической обработке.
Часть вала или оси, которая находится на опоре (например, на подшипнике), называется цапфой. Цапфа, находящаяся на конце вала или оси, называется шипом. Цапфа, расположенная в промежутке между другими деталями, называется шейкой. Если на вал или ось действует продольная (осевая) нагрузка, то цапфа этого вала или оси называется пятой. 
Для того чтобы цапфа не сдвигалась на опоре продольно, ее диаметр делают меньше диаметра вала, что образует упорный заплечик. 
Размеры шипов и шеек выбираются с таким расчетом, чтобы они могли выдерживать большие нагрузки, быстро меняющиеся во время работы машины. Примером может служить работа валов прокатных станов, молотов и прессов.