Версия 15:42, 5 июня 2017

Полый вал (или вал кольцевого сечения) - одно из решений, применяемых в некоторых бесколлекторных моторах для миниатюрных радиоуправляемых ЛА (например, FPV-миникоптеров).

Пример: полый вал на моторе DYS SE2205:

Полый вал - как правило, это стальной вал с постоянным диаметром, проходящий через всю конструкцию мотора и на котором вращается ротор относительно статора и в то же время крепится пропеллер.

В этом и есть отличие от конструкции, получившей большее распространение, когда пропеллер крепится на роторе на алюминиевом валу, являющимся либо продолжением самого ротора, либо представляющим собой алюминиевый адаптер для пропеллера, а вращение ротора при этом обеспечивается более тонким стальным валом.

Бытует мнение, что полый вал применяется потому, что он прочнее сплошного. Срого говоря, это не совсем так. Если рассматривать полый и сплошной валы из одного материала (например, оба вала - стальные), то, разумеется, сплошной вал будет прочнее, в том числе, не только при воздействии нагрузки на кручение, но и при поперечной ударной нагрузке.

При расчётах вала мотора большее значение имеет рабочие нагрузки на кручение. Условие прочности при кручении формулируется следующим образом: максимальные касательные напряжения, возникающие в опасном сечении вала, не должны превышать допускаемых напряжений. Анализируя эпюру касательных напряжений (см. рисунок) можно отметить, что наибольшие напряжения возникают на поверхности вала, в центральной части они значительно меньше, а на продольной оси равны нулю. Следовательно, в сплошном валу материал, находящийся в центральной части в значительной степени недогружен, его вклад в прочность вала пренебрежимо мала. Поэтому для валов кольцевое сечение и является более рациональным: полый вал намного легче сплошного, изготовленного из того же материала при практически той же прочности на кручение.

Но если полый стальной несущий вал сравнивать с классической комбинацией сплошного алюминиевого вала под пропеллер + несущий стальной вал, как правило меньшего диаметра, то тут на первое место выходит способность держать ударные поперечные нагрузки (что очень важно, например, при экстремальном пилотировании FPV-миникоптеров), которая, судя по всему больше именно у стальных полых валов благодаря, прежде всего, большему диаметру несущего вала (соединяющего ротор со статором).

Таким образом, самым лучшим решением (с точки зрения прочности) было бы применить в моторе сплошной стальной несущий (сквозной) вал. Но, учитывая то, что такие моторы, как правило, применяются в FPV-миникоптерах, где экономия массы является насущной проблемой, то применение вала с кольцевым сечением решает эту проблему при незначительном уменьшении прочности.

См. также

• Сопротивление материалов: кручение
• Бесколлекторный мотор