Рейка и шестерня
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( ноябрь 2023 г. ) |
— Реечная шестерня это тип линейного привода , который состоит из круговой шестерни ( шестерни ), входящей в зацепление с линейной шестерней ( рейкой ). Вместе они преобразуют вращательное движение в линейное. Вращение шестерни приводит к перемещению рейки по прямой. И наоборот, линейное перемещение рейки приведет к вращению шестерни. В реечной передаче могут использоваться как прямые, так и косозубые шестерни. Хотя некоторые предполагают, что косозубые шестерни работают тише, нет убедительных доказательств, подтверждающих эту теорию. Спиральные рейки, хотя и более доступны по цене, доказали, что они увеличивают боковой крутящий момент на опорных поверхностях, увеличивая рабочую температуру, что приводит к преждевременному износу. Прямые рейки требуют меньшей движущей силы и обеспечивают повышенный крутящий момент и скорость на долю передаточного числа, что позволяет снизить рабочую температуру и уменьшить вязкое трение и потребление энергии. Максимальная сила, которая может быть передана в реечном механизме, определяется крутящим моментом на шестерне и ее размером или, наоборот, усилием на рейке и размером шестерни.
Например, на зубчатой железной дороге вращение шестерни, установленной на локомотиве или вагоне, зацепляет стойку , обычно расположенную между рельсами, и помогает поезду двигаться вверх по крутому уклону .
Для каждой пары сопряженного эвольвентного профиля имеется базовая стойка. Эта базовая рейка представляет собой профиль сопряженной шестерни с бесконечным делительным радиусом (т.е. зубчатую линейку). [1]
Генерирующая рейка — это контур стойки, используемый для обозначения деталей и размеров зубьев при проектировании генерирующего инструмента, такого как червячная фреза или зубодолбежная фреза. [1]
Приложения [ править ]
Комбинации реечной передачи часто используются как часть простого линейного привода , где вращение вала, приводимого в движение рукой или двигателем, преобразуется в линейное движение.
Рейка несет на себе полную нагрузку привода напрямую, поэтому ведущая шестерня обычно небольшая, поэтому передаточное число снижает требуемый крутящий момент. Эта сила, а значит и крутящий момент, все еще может быть значительной, и поэтому непосредственно перед ней обычно устанавливается редуктор в виде зубчатого или червячного редуктора . Реечные передачи имеют более высокое передаточное число и поэтому требуют большего крутящего момента, чем винтовые приводы.
Лестничные подъемники [ править ]
Большинство лестничных подъемников сегодня работают по реечной системе. [ нужна ссылка ]
Рулевое управление [ править ]
Реечная передача обычно встречается в рулевом механизме автомобилей или других колесных управляемых транспортных средств. Реечная передача обеспечивает меньшее механическое преимущество, чем другие механизмы, такие как шарик с рециркуляцией , но меньший люфт и большую обратную связь или «чувство» рулевого управления. Механизм может иметь привод , обычно гидравлический или электрический.
Использование переменной рейки (по-прежнему с использованием обычной шестерни) было изобретено Артуром Эрнестом Бишопом . [2] в 1970-х годах, чтобы улучшить реакцию автомобиля и «чувство рулевого управления», особенно на высоких скоростях. Он также разработал недорогой процесс штамповки на прессе для изготовления стоек, устраняющий необходимость механической обработки зубьев шестерен.
Зубчатые железные дороги [ править ]
Зубчатые железные дороги - это горные железные дороги , в которых на локомотивах используются рейки, встроенные в центр пути, и шестерня. Это позволяет им работать на крутых уклонах до 45 градусов, в отличие от обычных железных дорог, движение которых зависит только от трения. Кроме того, установка реечной передачи обеспечивает этим поездам управляемые тормоза и снижает воздействие снега или льда на рельсы.
Приводы [ править ]
используется реечная передача с двумя рейками и одной шестерней В приводах . Примером могут служить пневматические реечные приводы, которые можно использовать для управления арматурой на трубопроводном транспорте . Приводы на рисунке справа используются для управления клапанами большого водопровода. В верхнем приводе можно увидеть серую сигнальную линию, соединяющуюся с электромагнитным клапаном (небольшой черный ящик, прикрепленный к задней части верхнего привода), который используется в качестве пилота для привода. Электромагнитный клапан контролирует давление воздуха, поступающего из впускной воздушной линии (маленькая зеленая трубка). Выходной воздух из электромагнитного клапана подается в камеру в середине привода, повышая давление. Давление в камере привода отталкивает поршни. Пока поршни раздвигаются друг от друга, прикрепленные стойки также перемещаются вдоль поршней в противоположных направлениях двух стоек. Две рейки соединены с шестерней на противоположных зубьях шестерни. Когда две рейки движутся, шестерня поворачивается, заставляя вращаться прикрепленный к нему главный клапан водопроводной трубы. [3] [4]
Дугообразный стеллаж [ править ]
Реечная передача изогнутой формы называется дугообразной рейкой. [5]
История [ править ]
Реечный механизм был впервые разработан в Китае конструктором огнестрельного оружия Чжао Шичженем. В своей книге 1598 года нашей эры «Шэнь Ци Пу» (神器譜) аркебуза Сюаньюань (軒轅銃) показала ударно-спусковой механизм, использующий реечную систему, вдохновленную конструкцией турецких фитильных замков с новым поворотным ударно-спусковым механизмом. Аркебуза Xuanyuan была разработана в ответ на проблемы ненадежности современного огнестрельного оружия, возникающие в дождливую и ветреную погоду, и имела спусковой крючок, который одновременно приводил в действие как вспышку, так и змеевик. У Пей Чжи (1621 г.) позже описал османско- турецкие мушкеты , в которых использовался реечный механизм. [6] [7]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Номенклатура передач, определение терминов с помощью символов . Американская ассоциация производителей зубчатого оборудования . 2005. с. 72. ИСБН 1-55589-846-7 . OCLC 65562739 . АНСИ/АГМА 1012-G05.
- ^ «Рулевой механизм с реечным механизмом и переменным передаточным числом» . Патентный поиск Google . Проверено 22 марта 2007 г. [ мертвая ссылка ]
- ^ «Роль реечных приводов в двухпозиционном и регулирующем управлении». Журнал Valve (весна 2010 г.). Ассоциация производителей клапанов.
- ^ «Пневматические реечные приводы серии Automax SuperNova» (PDF) . Корпорация Флоусерв . Проверено 7 июля 2014 г.
- ^ Филлипс, Джек (2003). Общее пространственное эвольвентное зацепление . Берлин, Гейдельберг: Springer Berlin Heidelberg. ISBN 3662053020 .
- ^ Нидхэм, Джозеф (1986), Наука и цивилизация в Китае , том. V:7: Пороховая эпопея , Издательство Кембриджского университета, стр. 446, ISBN 0-521-30358-3
- ^ Вада, Хиронори (октябрь 1958 г.). Компания Iron Gun Dynasty и Османская империя: священные сокровища и краткая история западных территорий», Сигаку, Том 31, 1–4 . Токио: Историческое общество Мита, стр. 692. –719.
