Реечная передача — 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 стойки, будучи более доступными, 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]
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 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, 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.
Большинство лестничных подъемников сегодня работают по реечной системе. [ нужна цитата ]
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 регулируемой рейки (по-прежнему использующей обычную шестерню) 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 - 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.
В приводах используется реечная передача с двумя рейками и одной шестерней . 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, подключающуюся к электромагнитному клапану (небольшому черному ящику, прикрепленному 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 присоединенный главный клапан водопроводной трубы. [3] [4]
Реечная передача изогнутой формы называется дугообразной рейкой. [5]
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]
