Вал двигуна – це циліндричний компонент, який проходить від двигуна та його корпусу. Вал є основною опорою і сполучною частиною якоря в двигуні, а також вихідною складовою потужності, що генерується двигуном. Призначення вала - перетворювати енергію двигуна в її кінцеве використання. Прецизійні штифти та вали двигуна використовуються для забезпечення швидкості та крутного моменту двигуна та є незамінними та важливими частинами двигуна. Прості вали зазвичай використовуються в двигунах, таких як системи керування гідропідсилювачем, двигуни невеликих приладів, електроінструменти та спеціальні компоненти. Погана конструкція може призвести до недостатнього радіусу вала та концентрації напруги, викликаної змінами в монтажному положенні, що може призвести до катастрофічної поломки вала після короткого терміну служби. Тому вал повинен відповідати певним технічним вимогам.
Міцність і Жорсткість
Під час роботи двигуна механічні сили та моменти, які сприймаються валом, змінюються залежно від типу двигуна та механізму передачі. Основні сили включають: вагу самого вузла ротора, односпрямовану магнітну силу, спричинену ексцентриситетом ротора, відцентрову силу незбалансованої ваги та крутний момент навантаження, що діє на вал механізмом передачі на кінці вала. Таким чином, вал двигуна, перш за все, повинен мати достатню міцність, щоб гарантувати, що вал не зазнає остаточної деформації або пошкодження під час експлуатації та виробництва. При цьому вал електродвигуна повинен мати достатню жорсткість, щоб прогин вала під час роботи залишався в допустимих межах. Слід також враховувати критичну швидкість вала, і між робочою швидкістю та критичною швидкістю має бути достатня різниця, щоб запобігти резонансу, особливо для високошвидкісних двигунів. При необхідності слід виконати розрахунок критичної швидкості.
Твердість поверхні: під час виробничого процесу вал часто стикається зі складальними формами. У таких процесах, як штампування сердечників і пресування позиціонуючих кілець, існує певна посадка з натягом. Твердість вала має бути вище, ніж твердість позиціонуючого кільця та матеріалу стружки на певний запас, щоб гарантувати відсутність подряпин або пошкоджень поверхні під час складання. З іншого боку, якщо підшипники будуть встановлені на валу, твердість поверхні вала повинна бути не вище HV450. Для підшипників кочення вимоги до поверхневої твердості вала можуть бути послаблені, а поверхнева термічна обробка, як правило, не проводиться.
Шорсткість поверхні
Шорсткість поверхні є дуже важливим параметром контролю якості поверхні. У випадку підшипників ковзання надмірно висока шорсткість поверхні безпосередньо пошкоджує масляну плівку на контактній поверхні, таким чином збільшуючи знос підшипника. Однак надмірно низька шорсткість поверхні спричинить молекулярне тертя між валом і підшипником, що однаково шкідливо. Таким чином, контрольований діапазон змінюється в залежності від використовуваних матеріалів і умов застосування. У випадку підшипників кочення, якщо шорсткість поверхні не відповідає вимогам, опорна частина вала зменшить площу контакту внутрішнього кільця підшипника та послабить посадку, викликаючи шум і вібрацію підшипника. Розширення секції вала безпосередньо впливатиме на точність з’єднання з навантажувальним пристроєм, легко спричиняючи вібрацію та шум. Секція серцевини призведе до зміни повітряного зазору між статором і ротором і вплине на площинність розташування чіпів, впливаючи на продуктивність двигуна та ускладнюючи намотування чіпів.
Прямолінійність (TIR)
Якщо прямолінійність усього корпусу вала не відповідає вимогам, це спричинить дисбаланс у серцевині вала, що призведе до вібрації двигуна. У секції підшипника це призведе до нахилу контактної поверхні між валом і підшипником, що призведе до несправних двигунів із низькою швидкістю та високим струмом. У секції розширення вала це спричинить вібрацію та шум у з’єднувальних частинах. Одним словом, прямолінійність вала є необхідною умовою нормальної роботи мотора. В особливих умовах матеріал валу повинен мати певний ступінь стійкості до корозії.
