Тісті рельс және пиньон – бұл дөңгелек тістің (пиньон) тісті рельске (рейка) қатысатын сызықтық актuatorдың бір түрі. Бірге, олар айналу қозғалысын және сызықтық қозғалысты түрлендіреді. Пиньонды айналдыру рейканы сызық бойынша қозғалтады. Керісінше, рейканы сызықтық қозғалту пиньонды айналдырады. Тісті рельс және пиньонды жетек тік және спиральді тісті дөңгелектерді де пайдалана алады. Кейбіреулер спиральді тісті дөңгелектердің жұмысы тыныш екенін ұсынады, бірақ бұл теорияны нақты дәлелдер қолдамайды. Спиральді рейкалар арзан болғанымен, олардың даталарға түсетін бүйірлік моментті арттыратыны, жұмыс температурасын жоғарылатып, ертерек тозуға себеп болатыны дәлелденді. Тік рейкалар төменгі күшпен жұмыс істеуді қажет етеді және беріліс қатынасының әр бөлігіне шаққанда жоғары момент пен жылдамдық ұсынады, бұл жұмыс температурасын төмендетіп, инерциялық сүрткіні және энергия тұтынуды азайтады. Тісті рельс және пиньон механизмінде берілуі мүмкін ең жоғары күш пиньонның моменті мен оның өлшемімен, немесе керісінше, рейкадағы күш пен пиньонның өлшемімен анықталады. Мысалы, тісті рельстік теміржолда локомотивке немесе вагонға орнатылған пиньонның айналуы, әдетте рельстер арасында орналасқан рейкамен байланысады және пойызды тік көлбеуге көтерілуге көмектеседі. Конъюгатты инволюта профилінің әр жұбы үшін негізгі рейка болады. Бұл негізгі рейка – шексіз радиусқа (яғни тісті тік жиекке) ие конъюгациялық тістің профилі. Генераторлық рейка – тістердің бөлшектері мен өлшемдерін көрсету үшін, мысалы, тісті кескіш немесе шестерня кескіші сияқты генераторлық құралды жобалау үшін қолданылатын рейка контуры. 1970 жылдары, көліктің жауап беруін және басқару "сезімін" жақсарту үшін, әсіресе жоғары жылдамдықтарда. Ол сондай-ақ тістің тістерін өңдеу қажеттілігін жойятын, тістің тістерін жасау үшін төмен құнмен пресстеу процесін жасады. Тісті рельс және пиньонды басқару.
A rack and pinion is a type of linear actuator that comprises a circular gear (the pinion) engaging a linear gear (the rack). Together, they convert between rotational motion and linear motion. Rotating the pinion causes the rack to be driven in a line. Conversely, moving the rack linearly will cause the pinion to rotate. A rack and pinion drive can use both straight and helical gears. Though some suggest helical gears are quieter in operation, no hard evidence supports this theory. Helical racks, while being more affordable, have proven to increase side torque on the datums, increasing operating temperature leading to premature wear. Straight racks require a lower driving force and offer increased torque and speed per fraction of gear ratio which allows lower operating temperature and lessens viscal friction and energy use. The maximum force that can be transmitted in a rack and pinion mechanism is determined by the torque on the pinion and its size, or, conversely, by the force on the rack and the size of the pinion. For example, in a rack railway, the rotation of a pinion mounted on a locomotive or a railroad car engages a rack, usually placed between the rails, and helps to move the train up a steep gradient. For every pair of conjugate involute profile, there is a basic rack. This basic rack is the profile of the conjugate gear of infinite pitch radius (i. e. a toothed straight edge). A generating rack is a rack outline used to indicate tooth details and dimensions for the design of a generating tool, such as a hob or a gear shaper cutter. in the 1970s, so as to improve vehicle response and steering "feel", especially at high speeds. He also created a low cost press forging process to manufacture the racks, eliminating the need to machine the gear teeth. Rack and pinion steering
Ағылтқыш
Активаторларда екі тісті рельс және бір тісті дөңгелек қолданылады. Мысал ретінде, құбыр желілеріндегі клапандарды басқаруға қолданылатын пневматикалық тісті рельс және тісті дөңгелек актуаторларын келтіруге болады. Оң жақтағы суреттегі актуаторлар үлкен су құбырының клапандарын басқару үшін пайдаланылады. Жоғарғы актуаторда, сұр басқару сигналдық сымы соленоидты клапанға (жоғарғы актуатордың артқы жағына бекітілген кішкентай қара қорап) жалғанғандығын көруге болады, ол актуатордың басқару механизмі ретінде қолданылады. Соленоидты клапан кіретін ауа желісінен (кішкентай жасыл түтік) келетін ауа қысымын реттейді. Соленоидты клапаннан шығатын ауа актуатордың ортасындағы камераға беріледі, бұл қысымды арттырады. Актуатор камерасындағы қысым поршеньдерді итеріп шығарады. Поршеньдер бір-бірінен алыстағанда, бекітілген тісті рельстер де поршеньдермен бірге екі рельстің қарама-қарсы бағыттарында қозғалады. Екі тісті рельс тісті дөңгелектің тістерімен тікелей байланысады. Екі тісті рельс қозғалғанда, тісті дөңгелек бұрылады, соның салдарынан су құбырының бас клапаны да бұрылады.
A rack and pinion with two racks and one pinion is used in actuators. An example is pneumatic rack and pinion actuators that can be used to control valves in pipeline transport. The actuators in the picture on the right are used to control the valves of large water pipeline. In the top actuator, a gray control signal line can be seen connecting to a solenoid valve (the small black box attached to the back of the top actuator), which is used as the pilot for the actuator. The solenoid valve controls the air pressure coming from the input air line (the small green tube). The output air from the solenoid valve is fed to the chamber in the middle of the actuator, increasing the pressure. The pressure in the actuator's chamber pushes the pistons away. While the pistons are moving apart from each other, the attached racks are also moved along the pistons in the opposite directions of the two racks. The two racks are meshed to a pinion at the direct opposite teeth of the pinion. When the two racks move, the pinion is turned, causing the attached main valve of the water pipe to turn.
Аркуатты сөре
Иілген тісті дөңгелек арка тәрізді рельс деп аталады.
A rack gear that is curved is called an arcuate rack.
Тарих
Ракалы-пинионды механизмді алғаш рет Қытайда қару жасаушы Жао Шижен әзірлеген. Ол 1598 жылы жазған «Шен Ци Пу» (神器譜) кітабында «Сюаньюань» (軒轅銃) мылтығының ату механизмін сипаттаған. Бұл механизм түріктердің шұңғырлы қаруларының дизайнынан шабыттанған, жаңадан ойлап табылған айналмалы ату механизмімен жұмыс істейтін ракалы-пинионды жүйеге негізделген. «Сюаньюань» мылтығы жаңбыр мен желдің салдарынан туындаған, сол кездегі қарулардың сенімсіздігіне жауап ретінде жасалған. Ол бірден шамды табақшаны (flash pan) және серпентинді (serpentine) іске қосатын тетікке ие болған. «У Пэй Чи» (1621) кітабында кейіннен Осман түріктерінің ракалы-пинионды механизмді қолданған мылтықтары туралы айтылған.
The rack and pinion mechanism was first developed in China by firearms designer Zhao Shizhen. In his book of 1598 AD, the Shen Qi Pu (神器譜), the Xuanyuan arquebus (軒轅銃) featured a firing mechanism using a rack and pinion system that was inspired by Turkish matchlock designs that featured a novel pivoting firing mechanism. The Xuanyuan arquebus was designed in response to contemporary firearm unreliability problems arising from rainy and windy conditions, and offered a trigger that simultaneously operated both the flash pan and serpentine. The Wu Pei Chih (1621) later described Ottoman Turkish muskets that used a rack and pinion mechanism.