Валы и оси, не несущие существенных нагрузок и работающие в спокойных условиях, изготовляют из углеродистой стали, более нагруженные валы и оси, а также валы и оси, массу и размеры которых ограничивают, — из высокопрочных легированных сталей. Если требуется обеспечить высокую долговечность валов, то повышают износостойкость их шеек термической и термохимической обработкой, пластическим деформированием либо электролитическим осаждением твердых металлов.

По форме валы и оси могут быть прямыми (гладкими или ступенчатыми) и коленчатыми. Форма валов и осей зависит от величины и направления действующих на них нагрузок, расположения и посадок установленных на.них деталей, видов подшипников, а также от особенностей сборочной единицы, в которую они входят. По назначению валы бывают тихо- и быстроходные, легко-и тяжелонагруженные. Для передачи крутящего момента к механизмам, удаленным от двигателя, применяют гибкие валы, которые изготовляют путем навивки на центральный стальной сердечник нескольких (обычно пяти) слоев стальных проволочек. Нечетные слои делают с правой навивкой, а четные — с левой. Подобная конструкция при вращении вала уплотняет внутренние слои.

Рис. 1.
а — гладких коротких, б — фасонных, в — гладких длинных, г — ступенчатых, д — коленчатых, е — гибких; 1 — шип, 2 — шейка

Для уменьшения массы, а также в случаях, когда по конструктивным условиям через вал или ось необходимо пропустить деталь, их изготовляют полыми. Если деталь крепят к валу или оси шпонками или шлицами, то в этом месте увеличивают диаметр вала, чтобы ликвидировать его ослабление.

Для фиксирования деталей в осевом направлении на валах и осях делают специальные уступы, заплечики, конические участки, а также применяют стопорные кольца.

Для повышения прочности валов и осей радиусы уступов и заплечиков делают возможно большими. Величина радиуса заплечика лежит в пределах от 0,02 до 0,05 величины радиуса вала или оси; для особо ответственных случаев эта величина повышается до значений; больших 0,1.

Места валов и осей, предназначенные для вставки в опоры, называются цапфами. Если цапфа расположена в конце вала или оси, то она называется шипом (отсюда произошло название опор под валы и оси — подшипники), если же опора размещена в средней части, то шейкой.

Места валов и осей для размещения на них деталей называются головками.

Цапфа, через которую на вал или ось передается осевая нагрузка, называется пятой.

На рис. 1. показаны схемы валов.

Оси рассчитывают на прочность по действующему на них результирующему изгибающему моменту,

Валы рассчитывают на, кручение и совместное действие кручения и изгиба. Если нагрузки действуют на вал в нескольких местах, то диаметр вала определяют для каждого места в отдельности. В случае, когда на валу выполнены различные проточки, шпоночные канавки, ступени, следует дополнительно рассчитать вал на выносливость.

После определения величины расчетного диаметра ее округляют до ближайшего стандартного.

Размеры остальных участков валов и осей определяют по кон« структивным соображениям, учитывая удобство насадки других деталей. Так, например, диаметр участка вала или оси, на котором должна быть размещена шпонка и установлена деталь с напряженной посадкой, должен быть увеличен на 8—10% относительно расчетного.

Длинные валы и оси дополнительно проверяют на жесткость (величину прогиба). Эта величина не должна превышать 0,003 величины расстояния между опорами. Если на валах или осях установлены зубчатые колеса, то величина прогиба не должна превышать 1—3% от величины модуля зубчатого зацепления.

Во избежание возникновения резонанса и связанной с ним поломки определяют критическую частоту вращения быстроходных валов, с тем чтобы не превышать ее во время работы.