Projektowanie wału ze względu na kryterium sztywności
Obliczenia sztywności wałów poprzecznej – giętej
Maszyny w których sztywność wału jest ważniejsza niż wytrzymałość:
- wrzeciona obrabiarek
- przekładnie zębate
- długie wały przenoszące obciążenia na inne elementy –np. pasy i koła zębate
Miarą odkształcenia (sztywności) jest ugięcie y i kąt pochylenia linii ugięcia (przekoszenie) β. Najczęściej interesuje nas maksymalna strzałka ugięcia oraz kat pochylenia linii ugięcia fmax [mm] w miejscu usadowienia podpór, w przypadku wałów – na łożyskach.
Schemat wału obciążonego niewyważoną masą a – w spoczynku, b – w ruchu
Przybliżone równanie lini ugięcia belki – elementu wyjściowego do obliczania wałów:
Kąt przekoszenia β:
Ugięcie:
Maksymalna strzałka ugięcia nie powinna przekraczać:
| dla wałów maszynowych |  |
| dla wałów przekładni zębatych |  |
| dla silników elektrycznych |  |
Maksymalne przenoszenie:
– w łożyskach ślizgowych:
- sztywnych βdop = 0,3 · 10-³ [rad] = 0,017 [º]
- samonastawnych βdop = 1 · 10-³ [rad] = 0,057 [º]
– w łożyskach samonastawnych:
- βdop = 1 · 10-³ [rad] = 0,057 [º]
– w łożyskach tocznych stożkowych:
- βdop = 1 · 10-³ [rad] = 0,057 [º]
– w łożyskach tocznych walcowych
- typu N i NU βdop = 25 · 10-³ [rad] = 1,432 [º]
- inne postacie: βdop = 0,5 · 10-³ [rad] = 0,029 [º]
Maksymalna strzałka ugięcia jak i kąt przenoszenia może ulegać zmianie w zależności od wymagań stawianych elementom maszyn.
Obliczenia sztywności wałów – skrętnej.
Sztywność skrętna – oceną parametru sztywności skrętnej jest odkształcenie skrętene czyli kąt skręcenia φ na odcinku l
Gdzie:
Ms – moment skręcający [Nm]
G – moduł sprężystości poprzecznej [N/m²]
Io – biegunowy moment bezwładności przekroju [m^4]:
Dla wału kształtowego:
Dopuszczalne wartości kąta skręcenia dla wału o długości l = 1m → 0,25º-2,5º