Рейка и шестерня
Реечная передача — это тип линейного привода , который состоит из круговой шестерни ( шестерни ), входящей в зацепление с линейной шестерней ( рейкой ). [1] Вместе они преобразуют вращательное движение в линейное: вращение шестерни приводит к перемещению рейки по прямой. И наоборот, линейное перемещение рейки приведет к вращению шестерни.
Реечный механизм используется на зубчатых железных дорогах , где шестерня, установленная на локомотиве или вагоне, входит в зацепление с рейкой, обычно расположенной между рельсами, и помогает двигать поезд вверх по крутому уклону . Он также используется в оправочных и сверлильных станках , где шестерня соединена с рычагом и смещает вертикальную стойку (плунжер ) . В трубопроводах и других промышленных трубопроводных системах рейка, перемещаемая линейным приводом, поворачивает шестерню, открывая или закрывая клапан . Лестничные подъемники , шлюзовые ворота , электрические ворота и механические рулевые механизмы автомобилей - другие известные области применения.
Термин «рейка и шестерня» может использоваться и тогда, когда рейка не прямая, а дугообразная (изогнутая), а именно часть большой шестерни. [2]
Одна шестерня может одновременно приводить в движение две рейки, параллельные, но противоположные; который всегда будет смещен на одно и то же расстояние, только в противоположные стороны. И наоборот, приложив противоположные силы к двум рейкам, можно получить чистый крутящий момент на шестерне без какой-либо составляющей силы. Этот двойной реечный механизм можно использовать, например, с парой пневматических приводов для управления клапаном с минимальным напряжением. [3]
Галерея приложений
[ редактировать ]
Электрические ворота
Рулевой механизм автомобиля
Стойка железнодорожных колесных пар
Колесная пара и тормоз фуникулера
Двухреечный пневматический привод клапана
История
[ редактировать ]Время и место изобретения реечного механизма неизвестны, но предположительно это произошло вскоре после изобретения зубчатых колес. Колесница , направленная на юг из Китая, и антикиферский механизм свидетельствуют о том, что они были хорошо известны уже за пару столетий до нашей эры .
В 1598 году конструктор огнестрельного оружия Чжао Шичжэнь разработал аркебузу Сюаньюань (軒轅銃), в которой использовался реечный фитильный механизм, заимствованный из конструкции турецкого фитильного замка. [4] У Пей Чжи (1621 г.) позже описал османско- турецкие мушкеты , в которых использовался реечный механизм. [5] [6]
Использование регулируемой рейки (по-прежнему с использованием обычной шестерни) было изобретено Артуром Эрнестом Бишопом . [7] 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.
Сравнение с червячной передачей
[ редактировать ]Реечная передача имеет примерно то же назначение, что и червячная передача , где рейка заменяет шестерню, поскольку обе они преобразуют крутящий момент в линейную силу. Однако реечная передача обычно обеспечивает более высокую линейную скорость - поскольку полный оборот шестерни смещает рейку на величину, равную делительной окружности шестерни , тогда как полный поворот червячного винта смещает рейку только на ширину одного зуба. Точно так же реечный механизм создает меньшую линейную силу, чем червячная передача, при том же входном крутящем моменте. Кроме того, пару реечной передачи можно использовать противоположным образом, чтобы превратить линейную силу в крутящий момент; тогда как червячный привод можно использовать только одним способом. [8]
Геометрия
[ редактировать ]Зубья реечной пары могут быть как прямыми (параллельными оси вращения, как в прямозубой передаче ), так и винтовыми . На шестерне профиль рабочих поверхностей зубьев обычно представляет собой дугу эвольвенты , как и в большинстве передач. На стойке же соответствующие рабочие поверхности плоские. Их можно интерпретировать как эвольвентные поверхности зубьев шестерни бесконечного радиуса. В обеих деталях зубцы обычно формируются с помощью зуборезной фрезы ( червячной фрезы ). [1]
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]
- ^ 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.
- ^ Филлипс, Джек (2003). Общее пространственное эвольвентное зацепление . Берлин, Гейдельберг: Springer Berlin Heidelberg. ISBN 3662053020 .
- ^ «Пневматические реечные приводы серии Automax SuperNova» (PDF) . Корпорация Флоусерв . Проверено 7 июля 2014 г.
- ^ Чжао Шичжэнь (1598): Шэнь Ци Пу (神器书)
- ^ Нидэм, 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 обзор западных территорий», Сигаку, Том 31, 1–4 . Токио: Историческое общество Мита, Токио, стр. 692–719. .
- ^ «Рулевой механизм с реечным механизмом и переменным передаточным числом» . Патентный поиск Google . Проверено 22 марта 2007 г. [ мертвая ссылка ]
- ^ ZHY Gear (1023): « Червячные передачи против реечной передачи ». Интернет-статья на сайте компании . Архивировано 28 июля 2024 г.
