Для чего служит зубчатая рейка

Зубчатая рейка

Смотреть что такое «Зубчатая рейка» в других словарях:

зубчатая рейка — рейка Сектор цилиндрического зубчатого колеса, диаметры делительной и однотипных соосных поверхностей которого бесконечно велики, вследствие чего эти поверхности являются параллельными плоскостями, а концентрические окружности параллельными… … Справочник технического переводчика

ЗУБЧАТАЯ РЕЙКА — планка или стержень с зубьями элемент зубчатой (см.), служащий для преобразования вращательного движения в поступательное … Большая политехническая энциклопедия

Зубчатая рейка — 1.1.1. Зубчатая рейка Рейка Сектор цилиндрического зубчатого колеса, диаметры делительной и однотипных соосных поверхностей которого бесконечно велики, вследствие чего эти поверхности являются параллельными плоскостями, а концентрические… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ЗУБЧАТАЯ РЕЙКА — см. Рейка … Большой энциклопедический политехнический словарь

зубчатая рейка — rack Часть цилиндрического зубчатого колеса бесконечно большого радиуса. Шифр IFToMM: 1.1.37 Раздел: СТРУКТУРА МЕХАНИЗМОВ … Теория механизмов и машин

зубчатая рейка основонаблюдателя — (155) Одна из пары зубчатых реек механического ламельного основонаблюдателя, на которую падает ламель при обрыве нити основы. [ГОСТ 27876 88 (СТ СЭВ 6103 87, СТ СЭВ 6104 87, ИСО 5247/2 89)] Тематики текстильные машины Обобщающие термины ткацкие… … Справочник технического переводчика

зубчатая рейка, по которой вращается зубчатое колесо — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN rack rail … Справочник технического переводчика

полукруглая зубчатая рейка — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN wrench circle … Справочник технического переводчика

РЕЙКА ЗУБЧАТАЯ — РЕЙКА ЗУБЧАТАЯ, в машиностроении прямой брус с пазами, нарезанными для сцепления с цилиндрическим ЗУБЧАТЫМ КОЛЕСОМ (шестерней). Вращательное движение шестерни преобразуется на зубчатой рейке в возвратно поступательное движение. Широко… … Научно-технический энциклопедический словарь

Источник

Изготовление зубчатых реек

Зубчато-реечная передача представляет собой особый вариант зубчатой передачи, в котором вместо второго зубчатого колеса используется косозубая либо прямозубая зубчатая рейка. Устройства такого типа нашли широкое применение в механизмах и станках, где необходима передача вращательного движения с его преобразованием в поступательное (преобразование крутящего момента и угловых скоростей в линейные величины). Например, в качестве элемента трансмиссии механизм рейка-шестерня служит для преобразования вращательного движения вала мотор-редуктора в возвратно-поступательное и наоборот.

Прямозубые и косозубые зубчатые рейки

Для работы на малой и средней скорости применяются прямозубые зубчатые рейки. В свою очередь косозубая зубчатая рейка применяется там, где необходима высокая точность перемещения, большие или средние скорости работы.

Прямозубые передачи шестерня-рейка

Прямозубые передачи шестерня-рейка могут не только изготавливаться из стали, но и отливаться из чугуна. Такой метод изготовления практикуется там, где нет необходимости в высокой точности смещения, но эксплуатация механизма ведется в условиях сильной запыленности или высоких температур. Рейка и колесу в этом случае имеют шероховатую поверхность, производят сильный шум при движении. Применяется такая реечная передача, преимущественно, в металлургии, причем, рейка устанавливается зубом вниз, а привод и шестерня в специально оборудованной яме.

Косозубая зубчатая реечная пара

Косозубая зубчатая реечная пара при зацеплении способна передавать большее усилие, нежели прямозубая, при работе она производит меньше шума. Изготовление косозубой зубчатой рейки и шестерни требует высокой точности, а установка тонких регулировок. Изначально передача имеет увеличенную площадь контакта за счет расположения зубьев, но по мере истирания их поверхности межцентровое расстояние необходимо смещать. В противном случае нагрузка при изменении угла смещается, и процесс разрушения зубчатого колеса идет очень быстро.

Основные параметры зубчатых передач «шестерня – рейка»

Для зубчато-реечной передачи основным размерным параметром считается шаг (расстояние) между зубьями рейки. Эта величина может рассчитываться двумя способами: по модульной системе либо по метрической системе. Расстояние между зубьями рейки в модульной системе должно рассчитываться по формуле m = D/z, в которой литерой m обзначен модуль пары рейка-шестерня, литерой z — количество зубьев шестерни, а литерой D делительный диаметр шестерни. В последнем случае имеется в виду диаметр окружности, которая проходит через полувысоту зуба шестерни. Для некорригированных зацеплений делительные и начальные окружности совпадают.

Значение модуля передачи рейка-шестерня дробное. Оно представляет собой бесконечную десятичную дробь, и в процессе расчета реечной передачи используется округленное значение этой величины. Общепринятые значения данного параметра могут составлять, как правило, от 0,5 до 25 мм. Расстояние между зубьями рейки в метрической системе мер измеряется в миллиметрах. Для зубчатых передач шестерня-рейка у каждого производителя есть линейка стандартных размеров, что, впрочем, не ограничивает возможности заказа реечной передачи с нестандартными параметрами на отечественных металлообрабатывающих и машиностроительных предприятиях.

Стоит учитывать, что модульная система подбора используется в случаях, когда зубчатая рейка подбирается под шестерню. Такой порядок практикуется, преимущественно, на производстве, где выпускаются комплектные приводы — рейка + шестерня + серийный мотор-редуктор. Если же технология производства передачи предусматривает подбор зубчатого колеса под рейку, применяется метрическая система. Обычно этот способ используют в процессе поиска оригинальных конструкторских решений, реализации ноу-хау, проектирования нестандартного оборудования, приспособлений, машин и механизмов.

Изготовление зубчатых колес и реек

Порядок расчета и базовые характеристики зубчатых механизмов шестерня-рейка регламентируются следующими стандартами: для зубчатого колеса ГОСТ 16532-70, для зубчатой рейки ГОСТ 13755-81, для допусков зубчатой рейки ГОСТ 10242-81. Степень точности при проектировании зубчато-реечной передачи зависит от назначения механизма (кинематический либо силовой) и скорости вращения зубчатого колеса. Расчет прочности выполняется по ведущей шестерне, при расчете руководствуются требованиями ГОСТ 21354-87. При изготовлении реечных передач величины отклонений размеров рейки и колеса заданы в ГОСТ 2789-73, нормы шероховатости — в ГОСТ 2.309-73.

Материалы

Зубчатые рейки и шестерни зубчато-реечных передач обычно изготавливают из стали. При этом для механизмов, которым в процессе эксплуатации не приходится испытывать высокие нагрузки и работать на большой скорости достаточно выбрать углеродистую сталь хорошего качества — например, сталь марок 35, 45, 50. Подойдут также низколегированные стали 35ХГС, 40Х, 40ХН, 40ХНТ и сталь марок 40Г2, 50Г — в их составе повышено содержание марганца. Если передача рейка-шестерня будет эксплуатироваться при повышенных нагрузках, в процессе производства изделие подвергают термической и химикотермической обработке с целью повысить его прочностные характеристики. Кроме того, можно использовать конструкционные и легированные стали.

Точность и прочность

При выборе материала и дополнительных способов обработки для реечной передачи рекомендуется стремиться к тому, чтобы в паре шестерня-рейка у зубчатого колеса твердость боковой поверхности зубьев была больше, чем у рейки, на 3-5ед HRC или на 30-5-ед HD. Это дает хорошую приработку элементов пары, позволяет получить в передаче оптимальное по величине и форме пятно контакта. Машиностроительные предприятия в нашей стране поставляют на рынок цементируемые и объемно-закаливаемые рейки 5-7 степени точности, незакаливаемые рейки 8-9 степени точности в соответствии с ГОСТ 10242-81, длина изделия до 800 мм. Современное оборудование позволяет производить зубчатые рейки длиной 3500 мм и более, в процессе монтажа оборудования рейки можно сращивать со стороны подошвы, что практически не отражается на точности зацепления зубцов.

Плюсы и минусы реечных передач

Причина широкого распространения, которое получили зубчатые рейки и шестерни в машиностроении, заключается в том, что в этих механизмах наиболее удачно сочетаются динамические, нагрузочные и точностные характеристики. Кроме того, несомненным преимуществом реечной передачи является высокая надежность, удобство монтажа и простота конструкции. И, разумеется, веским аргументом в пользу механизма данного типа является возможность перемещения чего-либо на неограниченное расстояние вдоль зубчатой рейки.

Среди недостатков принято называть устаревшую технологию, сильный шум, низкую производительность, необходимость ручной сборки и наладки, слабую точность перемещений, склонность к разрушению зубьев при избыточной нагрузке и даже ограниченность области применения. Но пока зубчато-реечным передачам в этой, пусть ограниченной, области нет альтернативы, они будут выпускаться.

Более 8 лет на рынке инжиниринговых услуг во всех сферах машиностроения.

Источник

Реечная передача

Всем редукторам и коробкам передач предшествовала кремальера. Ее использовали для вертикального перемещения котла над огнем. Повар крутил ручку и прикрепленный к рейке котел поднимался вверх и опускался вниз. Самая длинная реечная передача сделана в Италии на железной дороге. Чтобы поезд не скатывался по крутым склонам вниз, между рельсами прокладывали зубчатую рейку. На оси колес устанавливалась шестерня, которая и тянула поезд вверх. Ответное колесо вместо рейки для передачи крутящего момента появилось позже.

Общая информация

Реечная зубчатая передача получила свое название по одной из деталей – рейке. Это единственное зацепление шестерни, которое меняет не скорость и направление крутящего момента, а тип движения. Вращение привода изменяется на движение в заданной плоскости.

Отличительной особенностью реечной передачи является ее неограниченная продолжительность. Рейки укладываются в один ряд. На стыках подгоняются, чтобы выдерживался модуль. Для этого просто укладывают на стык в зацепление зубчатую планку с таким же модулем или одну из приготовленных к монтажу реек. Крепеж устанавливается по подметке, что сводит к минимуму погрешность.

Соединение зубчатой рейки и шестерни бывает разных видов:

Обеспечить нормальную работу реечного узла можно точной установкой деталей относительно друг друга.

Зубья должны соприкасаться по средней линии.

Модуль подбирается по усилию, которое необходимо передать для движения. Увеличить прочность и допустимую нагрузку можно различными способами:

Прямозубое зацепление имеет широкое распространение. Для реечных механизмов, не требующих большой точности смещения, детали могут отливаться из чугуна. Зубчатое колесо и рейка имеют шероховатую поверхность и сильно шумят. Они неприхотливы, работают при высоких температурах, в условиях сильной запыленности. Часто применяются для открывания термических и литейных печей с выдвижным подом, перемещают загрузочные тележки на металлургических печах. Рейка обычно перевернута зубом вниз. Шестерня и привод установлен в яме.

Косозубая реечная пара способна передать большее усилие при зацеплении. За счет расположения зуба под углом, площадь контакта увеличивается. Узел производит при работе меньше шума. Детали требуют высокой точности при изготовлении и тонкой регулировки. По мере стирания поверхности зубьев, надо смещать межцентровое расстояние. При нарушении угла, нагрузка смещается и происходит быстрое разрушение шестерни.

Движение может передаваться и от реек к зубчатому колесу. Примером служат детские игрушки и механические фонарики, изготавливаемые в прошлом веке. Когда на торец пластины нажимали рукой, рейка приводила в движение ротор и лампочка начинала светить.

КПД реечной передачи, в зависимости от типа зубьев, составляет:

Применение реечной передачи

В большинстве реечных механизмов происходит превращение вращения в поступательное движение. При проектировании оборудования, конструкторам приходится делать сложные расчеты эвольвенты зуба и расстояния от средней линии рейки до оси шестерни. Им на помощь приходят готовые таблицы с нормализованными деталями. Это упрощает процессы расчета, поскольку в большинстве случаев эксплуатации узла с малыми нагрузками берутся стандартные пары.

Передача реечная широко используется в механизмах совершенно разного назначения:

Известный всем водителям реечный механизм является узлом рулевого колеса. Вращение колеса превращает в поступательное перемещение тяг и синхронный поворот колес.

Широкое применение получили реечные передачи в производственном оборудовании. На строгальных и продольно фрезерных станках стол перемещается по направляющим станины. Между ними расположена рейка. Передача движения от привода осуществляется через расположенную в нижней части стола шестерню. Она тянет стол в режиме резания, и быстро его возвращает в исходное положение на холостом ходу.

Шпиндельная группа сверлильных и вертикально фрезерных станков перемещается вверх и вниз по колонне, на которой закреплена планка с зубьями. Реечная передача получает вращение от электродвигателя шпинделя через ремень и шкив.

Примеры использования реечных узлов в быту встречаются часто. Все откатные ворота имеют внизу или на середине полотна рейку. Двигатель с шестерней устанавливаются на столбе. Включить привод и открыть ворота можно дистанционно, из дома или посредством электронного пульта управления.

Данные для расчета

Расчет реечной передачи производится посредством ряда формул, в которых используются данные:

Расстояние от делительного диаметра до оси шестерни задается конструктором изначально. По завершении расчетов размер корректируется, поскольку используются нормализованные детали.

Модуль зуба реечной передачи подбирается исходя из нагрузки, которую он должен выдержать и коэффициента прочности.

Боковой зазор регулируется в процессе эксплуатации смещением шестерни с учетом износа зуба. От правильно сделанного натяга зависит плавность пуска, размер люфта и точность перемещения.

Величины отклонений размеров деталей и нормы шероховатости поверхности зуба заложены в ГОСТ 2789-73 и ГОСТ 2.309-73.

Прочностной расчет учитывает предельные допустимые значения и коэффициенты:

При проектировании оборудования, конструктора по нагрузкам подбирают нормализованные детали. Практическим путем определяется только длина рейки.

Преимущества и недостатки

Узлы с зубчатыми рейками считают устаревшими и громоздкими. На самом деле реечная механическая передача представляет собой зубчатое зацепление малой шестерни с сегментом колеса, имеющего бесконечно большой диаметр. Идеальный механизм в настоящее время не изобретен и приходится выбирать передачу, с учетом ее технических характеристик.

Недостатки

Передача обладает рядом недостатков, к ним относят следующие:

Узел обладает всеми недостатками зубчатых передач. Основное из них, это разрушение зубьев при перегрузе. На ременных передачах, когда нагрузка резка увеличивается, происходит проскальзывание ремня по шкиву. У зубьев нет такой возможности. По аналогии в предохранительные муфты вставляют пальцы, и через них передается вращательный момент. При перегрузе они разрушаются и заменяются новыми.

Разница в том, что изготовить шпильку с посадочным диаметром намного проще и дешевле. Шестерни делаются из легированных сталей. Процесс их изготовления сложный, многоступенчатый. Деталь дорогостоящая.

Точность изготовления зубчатой рейки выше, чем шестерни. Чем сильнее изгиб линии основания зуба, тем больше погрешность при его нарезании.

Механическое взаимодействие двух деталей всегда сопровождается шумом. Частично его снижает смазка. Плавно и тише работают косозубые и многорядные передачи.

Если не будет зазора по эвольвенте, то детали «склеятся» на молекулярном уровне. Такой эксперимент проводили в конце прошлого века. Проектировщики создали зубчатую пару с идеальными размерами и чистотой. В результате сделав несколько оборотов, шестерни сварились, и рассоединить их не получилось.

Зазор нужен для компенсации расширения металла при нагреве. Любое трение сопровождается повышением температуры.

Точность перемещения не позволяет полностью автоматически делать различные операции. На старом оборудовании имеется дополнительная точная доводка. В станки ЧПУ вмонтирован электронный контроль координат, который через блок управления выполняет точную настройку координат.

При стыке реек используют специальные шаблоны, и погрешность шага зуба минимизируется до допустимого размера. Сборка реечных передач в большинстве случаев остается ручной, многочисленные доводки и подгонки невозможно автоматизировать. Исключение составляют узлы без больших нагрузок с малым перемещением, как например в автомобиле.

Достоинства

Реечная передача имеет превосходство перед аналогичными узлами. Это простая конструкция и неограниченная длина перемещения. Тележки походят сотни метров, поезда километры на тяге реечной передачи.

Зубья можно расположить в любом направлении и грязь с них будет опадать сама. Привод можно устанавливать неподвижно, это уменьшает габариты, и вес подвижной части механизма.

Источник

Что такое зубчатая рейка и для чего нужна

Очень частый вопрос при работе с узлом управления – что такое зубчатая рейка и для чего она нужна в автомобиле. Несомненно, каждая деталь играет очень важную роль для поддержания работоспособности транспортного средства. Наша деталь тесно связана с рулевой рейкой, ниже рассмотрим, каким образом и какую роль она играет.

Зубчатая рейка: что это такое

Начнём разбирать зубчатая рейка – что это такое с того, что это важная составляющая рулевой рейки. Благодаря своему устройству, она может передавать усилие от рулевого управления на колёса автомобиля. Это происходит за счёт преобразования зубчатыми рейками вращательного движения в поступательное.

В системе рулевого управления взаимосвязаны все части. Поэтому из-за неправильной работы одной части, может потребоваться ремонт рулевой рейки и других составляющих системы. Поэтому специалисты рекомендуют водить автомобиль плавно, так как резки е нагрузки на зубья этой детали могут их испортить.

Зубчатые рейки получили широкое распространение в автомобилестроении потому что сочетают в себе несколько качеств. Среди них достаточная устойчивость к нагрузкам, простота конструкции, удобство использования и монтажа. Разберём подробнее, почему она необходима в устройстве транспортного средства.

Для чего нужна зубчатая рейка

Частично вопрос, для чего нужна рулевая рейка, мы затронули раньше. Её главная задача – преобразование одного вида энергии в другой для передачи усилия рулевой системы. В зависимости от того, куда водитель поворачивает руль, зубчатая рейка смещается внутри корпуса в ту или иную сторону.

Стоит так же отметить, что без устройства зубчатой рейки не возможна установка на автомобиль усилителей руля. Благодаря её простой конструкции и тому, почему и как работает гидрораспределитель ГУР, управлять машиной стало проще.

Продолжительность работы рулевой рейки напрямую связана со составляющими её деталями. Чем выше качество каждой отдельно взятой запчасти, тем дольше прослужит весь узел управления автомобиля. Поэтому при ремонте зубчатой рейки или других составляющих, стоит выбирать качественную замену.

Что делает зубчатая рейка

Ответ на вопрос что делает зубчатая рейка довольно прост – она передаёт энергию от руля к колёсам. Благодаря ей функционирует система управления транспортным средством. К тому же, она является отличным преобразователем энергии, простым и удобным в использовании.

Так как зубчатые рейки являются своеобразным «сердцем» управления машиной, не забывайте про неё в процессе диагностики и ремонта. Её бесперебойная работа тесно связана с вопросом, что такое рулевые колеса и как их вращение влияет на работу остальных деталей. Не стоит игнорировать люфт руля или наоборот, слишком тугой его поворот, так как это может сигнализировать о проблемах с рейкой.

Стоит помнить, что энергия, прилагаемая к рулю, передаётся непосредственно на зубчатую рейку. Поэтому резкое начало движения автомобиля с вывернутым до упора рулём негативно сказывается на работе этой детали и приводит к её поломке.

В этой статье мы подробно рассмотрели, что такое зубчатая рейка, где она используется и для чего предназначена. Стоит помнить, что она часть узла управления, поэтому любое нарушение работы этой системы может негативно сказаться на её состоянии. Помните о правилах эксплуатации авто, и оно прослужит Вам намного дольше.

Источник

Реечная передача: расчет, механизм, кпд, применение

Метрические зубчатые передачи

Нормальные модули, мм

1. Стандарты предусматривают модули от 0.05 до 100 мм.

2. При выборе модулей первый ряд следует предпочитать второму.

Зубчатое колесо передачи с меньшим количеством зубьев называется шестерней, а с большим количеством зубьев – колесом. При одинаковом количестве зубьев ведущее зубчатое колесо называют шестерней, а ведомое – колесом. В условных обозначениях и расчетных формулах шестерни обозначаются индексом – «1», а колеса индексом – «2».

Примечание. Числовые значения параметров приведены для передачи с m > 1мм.

Исходный контур зубчатого зацепления

Прямозубые передачи внутреннего зацепления

Ожог глаз после сварки что делать

Контур рейки соответствует исходному контору для прямозубых реек в торцовом и для косозубых реек в нормальном сечении реек.

Косозубая передача более плавная и передает большую мощность, чем прямозубая, при тех же размерах. Линии зубьев имеют правое или левое направление.

Правой называют такую линию, точ­ка на которой движется по часовой стрелке при удалении вдоль зуба, если смотреть на колесо со стороны его торца. Углы наклона двух сцепляю­щихся колес равны.

Недостатком косозубых пере­дач является возникающая в зацеплении дополни­тельная осевая сила, отсутствующая у прямозубых колес.

Торцы ступиц колес используют в качестве установочных и сборочных баз, из-за чего требуется высокая точность и чистота их обработки. У колес с диаметром окружности выступов более 150 мм, для создания установочных баз выполняется поясок шириной a =2.

5 m и глубиной 1. 2 мм (рис. с). Если ширина ступицы пре­вышает ширину венца в колесах дисковой конструкции, то ступицу рекомендуется смещать по оси колеса до совпадения ее торца с торцом венца. Такая конструкция позволяет одновременно нарезать два колеса.

Формулы (4.1)-(4.2) для расчета цилиндрических зубчатых передач не могут быть применены для реечных передач (z2 = ¥; i12 = z1/z2 = 1/u = 0). Для проектировочного расчета по контактным напряжениям в пособии [7, с.107] приводится формула, позволяющая определить начальный (делительный) диаметр шестерни реечной передачи (мм):

где σНР – допускаемое контактное напряжение, МПа (см. [7, с. 89-91]) или

Fx – осевая сила на рейке, Н;

КН – коэффициент нагрузки [7, с. 92-97];

Масло для разбавления бензина для двухтактных двигателей

При подвижной рейке (рис. 8.1, а) в задании на проектирование обычно указывают осевую силу на рейке Fx и скорость поступательного движения v2, равную окружной скорости шестерни v1;

при неподвижной рейке (рис. 8.1, б) – скоростьv01 поступательного движения центра О1 шестерни и силу Fx.

При выполнении расчетов могут быть использованы зависимости: Fx = 2Т1/dw1; Р = Fx×v2 = Т1×w1 и v1 = 0,5 ×w × dw1 (рис. 8.1, а); Р = Fx×v01 = Т1×w1 и v01 = 0,5 ×w1 × dw1 (рис. 8.1, б).

В приведенных формулах: Fx в H; Т1 в Н×м; Р в Вт; v2, v01 в м/с; w в рад/с; dw1 в м (см. п. 1.5-1.8).

Рис. 8.1. Зубчато-реечная передача

Ориентировочное значение модуля m¢ находят по вычисленному dw1 и выбранному числу зубьев z1, приняв при x=0 dw1 = d1. Тогда m¢ » dw1/z1, где m¢ и dw1 в мм.

σFР – допускаемое напряжение изгиба, МПа (см. [7, с. 89-91] или п. 3.3).

Из найденных по формулам (8.1-8.2) значений m’ принимают наибольшее и округляют до стандартного (п. 4.1.7). С учетом принятых z1, m, β находят dw1 (табл. 4.5), а также другие основные геометрические параметры и допуски реечной передачи [12, с. 73-77, 189-193; 24, с. 558-568]. Элементы чертежа рейки см. на рис. 8.2.

Цилиндрические шестерни → Реечная передача

Для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот применяют реечную передачу, которая является частным случаем цилиндрической зубчатой передачи. Рейку рассматривают как зубчатое колесо, диаметр которого увеличен до бесконечности

Изготавливаем цилиндрические реечные передачи в штучном и серийном производстве. Возможно изготовление по образцам и эскизам заказчика. Индивидуальный подход.

Реечная передача отличается простотой конструкции, благодаря чему она надежна в эксплуатации. Кроме этого у реечной передачи достаточно высокий КПД (0,94 — 0,98). Составляющие реечной передачи изготавливаются из относительно недорогих углеродистых конструкционных или легированных сталей. К недостаткам реечной передачи можно отнести то, что ее передаточное число равно 1 и поэтому выигрыш в силе отсутствует

Основной размерный параметр зубчато-реечной передачи — шаг между зубьями рейки. Шаг рейки может рассчитываться по метрической или по модульной системе. В модульной системе расстояние между зубьями рейки рассчитывается по формуле:

Радиодетали содержащие золото фото

m = D/z,

где m — модуль пары рейка-шестерня; z — количество зубьев шестерни; D — делительный диаметр шестерни (диаметр окружности, проходящей через полувысоту зуба шестерни; для некорригированных зацеплений начальные и делительные окружности совпадают)

Поскольку значение модуля дробное и представляет собой бесконечную десятичную дробь, для расчетов применяют его округленное значение. В передачах рейка-шестерня используют общепринятые значения модуля в пределах от 0,5 до 25 мм.

В метрической системе расстояние между зубьями рейки измеряется в миллиметрах.

Метрическая система применяется в случаях, когда по технологии производства передачи зубчатое колесо подбирается под рейку, а модульная — наоборот, когда зубчатая рейка подбирается под шестерню.

Модульная система, соответственно, используется преимущественно в производстве комплектных приводов (серийный мотор-редуктор, шестерня, рейка), а метрическая — для решений в области модернизации или построения нестандартных машин и механизмов.

При вращении зубчатого колеса вокруг неподвижной оси зубчатая рейка перемещается прямолинейно-поступательно при каждом обороте колеса на величину S, равную длине начальной окружности зубчатого колеса (в мм), т. е.:

S = π·d = π·m·z,

где d — диаметр начальной окружности зубчатого колеса, мм; m — модуль зубчатой рейки, мм; z — число зубьев колеса

Вместо зубчатой рейки можно заставить перемещаться зубчатое колесо, в этом случае путь пройдет не зубчатая рейка, а ось реечного зубчатого колеса при перекатывании по неподвижной зубчатой рейке.

Зная число оборотов зубчатого колеса в минуту реечной передачи, скорость, с которой перемещается зубчатая рейка, рассчитывают по формуле:

v =π·D·n/1000 = π·m·z·n/1000

где v — скорость перемещения зубчатой рейки, м/мин;

n — число оборотов в минуту зубчатого колеса.

Реечная передача

Опубликовано 24 Окт 2015Рубрика: Механика | 27 комментариев

Небольшой расчет, представленный далее, предназначен для ориентировочного быстрого определения габаритов зубчатой реечной передачи и её основных силовых и кинематических параметров.

Предложенный ниже алгоритм основан на расчете поверхностной прочности зубьев по контактным напряжениям.

Реечная передача может служить для преобразования вращательного движения шестерни в поступательное движение рейки или вала самой шестерни, а может быть использована для преобразования поступательного движения рейки во вращательное движение зубчатого колеса. Расчет реечной передачи, по сути, аналогичен расчету зубчатой цилиндрической передачи. С математической точки зрения рейка – это зубчатое колесо с радиусом равным бесконечности.

Проектировочный расчет в Excel реечной зубчатой передачи

Уважающих труд автора прошу скачивать файл с расчетной таблицей после подписки на анонсы статей (подписные формы — в конце статьи и наверху страницы).

Ссылка на скачивание файла с программой: reyechnaya-peredacha (xls 59KB).

Исходные данные:

Результаты расчетов:

Детали машин

В зубчатой передаче движение передается с помощью зацепления пары зубчатых колес. Меньшее зубчатое колесо принято называть шестерней, большое – колесом. Термин «зубчатое колесо» относится как к шестерне, так к большому колесу.

При написании расчетных формул и указании параметров передачи шестерне присваивают индекс 1, колесу – индекс 2, например: d1, d2, n1, n2.

Зубчатые передачи являются самым распространенным видом механических передач, поскольку они могут надежно передавать мощности от долей до десятков тысяч киловатт при окружных скоростях до 275 м/с. По этой причине они широко применяются во всех отраслях машиностроения и приборостроения.

Достоинства зубчатых передач

К достоинствам этого вида механических передач относятся:

Недостатки зубчатых передач

Как и любой другой вид механических передач, зубчатые передачи имеют ряд недостатков, к которым относятся:

Зубчатые передачи классифицируются по ряду конструктивных признаков и особенностей.

В зависимости от взаимного расположения осей, на которых размещены зубчатые колеса, различают передачи цилиндрические (при параллельных осях), конические (при пересекающихся осях) и винтовые (при перекрещивающихся осях).

Винтовые зубчатые передачи применяются ограниченно, поскольку имеют низкий КПД из-за повышенного скольжения в зацеплении и низкую нагрузочную способность. Тем не менее, они имеют и некоторые достоинства – высокую плавность хода и возможность выводить концы валов за пределы передачи в обе стороны.

На рисунке 1 представлены наиболее широко применяемые виды зубчатых передач:

1 — цилиндрическая прямозубая передача; 2 — цилиндрическая косозубая передача; 3 — шевронная передача; 4 — реечная передача; 5 — цилиндрическая передача с внутренним зацеплением; 6 — винтовая передача; 7 — коническая прямозубая передача; 8 — коническая косозубая передача; 9 — коническая передача со спиралевидными зубьями;

10 — гипоидная передача.

В зависимости от вида передаваемого движения различают зубчатые передачи, не преобразующие передаваемый вид движения и преобразующие передаваемый вид движения. К последним относятся реечные зубчатые передачи, в которых вращательное движение преобразуется в поступательное или наоборот.

В таких передачах рейку можно рассматривать, как зубчатое колесо с бесконечно большим диаметром. Среди перечисленных видов зубчатых передач наиболее распространены цилиндрические передачи, поскольку они наиболее просты в изготовлении и эксплуатации, надежны и имеют небольшие габариты.

В зависимости от расположения зубьев на ободе колес различают передачи прямозубые, косозубые, шевронные и с круговыми (спиральными) зубьями.

Шевронные зубчатые колеса можно условно сравнивать со спаренными косозубыми колесами, имеющими противоположный угол наклона зубьев.

Такая конструкция позволяет избежать осевых усилий на валы и подшипники опор, неизбежно появляющихся в обычных косозубых передачах.

В зависимости от формы профиля зубьев различают эвольвентные зубчатые передачи и передачи с зацеплением Новикова. Эвольвентное зацепление в зубчатых передачах, предложенное еще в 1760 году российским ученым Леонардом Эйлером, имеет наиболее широкое распространение.

В 1954 году в России М. Л. Новиков предложил принципиально новый тип зацеплений в зубчатых колесах, при котором профиль зуба очерчен дугами окружностей. Такое зацепление возможно лишь для косых зубьев и носит название по имени своего изобретателя — зацепление Новикова или профиль Новикова.

В принципе, возможно изготовление зубчатых передач и с другими формами зубьев – даже квадратными, треугольными или трапецеидальными. Но такие передачи имеют ряд существенных недостатков (непостоянство передаточного отношения, низкий КПД и т. д.), поэтому распространения не получили. В приборах и часовых механизмах иногда встречаются зубчатые передачи с циклоидальным зацеплением.

В зависимости от взаимного положения зубчатых колес передачи бывают с внешним и внутренним зацеплением. Наиболее распространены передачи с внешним зацеплением.

В зависимости от конструктивного исполнения различают закрытые и открытые зубчатые передачи.

В закрытых передачах колеса помещены в пыле- и влагонепроницаемые корпуса (картеры) и работают в масляных ваннах (зубчатое колесо погружают в масло до 1/3 радиуса).

В открытых передачах зубья колес работают всухую или при периодическом смазывании консистентной смазкой и не защищены от вредного воздействия внешней среды.

Главная страница

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Реечные передачи в редукторе

Среди большого разнообразия различных зубчатых передач в редукторах, выделяют реечные передачи. Такие передачи имеют ряд отличительных особенностей, которые обуславливают сферу их применения.

Основные особенности

Реечная передача представляет собой конструкцию, состоящую из шестеренки и зубчатой рейки. Именно эта рейка и дала название редукторам, основанным на ее действии.

В отличие от стандартной зубчатой передачи, реечная передача выполняет функцию преобразования вращательного движения в прямолинейное.

Ротор вращает шестеренку, которая в свою очередь заставляет двигаться рейку в нужном направлении.

Длина рейки может быть любой. В этом одно из преимуществ передачи. Можно практически до бесконечности наращивать длину, сохраняя при этом работоспособность редуктора. Самое главное, чтобы в местах соединения реек сохранялся модуль. Добиться этого можно при использовании специальных накладок с зубьями.

Как и другие, реечные передачи могут быть прямозубыми и косозубыми.

Стоит отметить, что косозубые передачи способны передавать большее усилие.

Области применения реечной передачи

Область применения реечной передачи весьма обширна. Устройство можно применять везде, где нужно преобразовать вращательное движение в прямолинейное.

Для любого устройства можно подобрать соответствующие параметры и нужный результат на выходе. Таким образом, можно даже сохранить требуемую точность в высокоточных или прецизионных аппаратах.

Реечные передачи с успехом применяются в следующих аппаратах:

В представленных выше примерах перемещаемым объектом является некая каретка, перемещающаяся под воздействием установленного на ней привода.

Но иногда, реечные передачи используются даже для перемещения тяжелых производственных столов по специальным траекториям. Зубчатая шестерня в данном случае жестко закрепляется на рабочей поверхности, а рейки находятся именно на перемещаемом столе.

Такой подход приводит к возникновению очень высоких нагрузок, которые компенсируются габаритами передачи.

Плюсы и минусы передачи

Широкое применение реечных передач в различных областях помогло выявить основные плюсы и минусы такого решения.

К плюсам можно отнести:

К сожалению, за такие преимущества приходится платить наличием некоторого количества недостатков, среди которых выделяют:

Выбор реечной передачи

При выборе реечной передачи необходимо обращать внимание на основные эксплуатационные характеристики. В зависимости от, того, где будет применяться передача, выбирают тот или иной механизм.

Важной характеристикой передачи считается модуль. Именно он влияет на то, какое усилие будет способен передать привод.

Прежде всего, необходимо определиться с тем, косозубая или прямозубая передача необходима. Если точность смещения не принципиальна, подойдет прямозубый механизм. Он неприхотлив в использовании и весьма надежен. Грязь, пыль или производственные отходы не повлияют на работоспособность привода.

Для передачи больших усилий лучше использовать косозубую пару, которая характеризуется более плотным контактом деталей и повышенной точностью. Такие привода издают куда меньший шум при работе, но и в изготовлении они намного сложнее.

Если планируется использовать передачу в условиях очень высоких нагрузок, лучше всего подобрать косозубую передачу с широкими зубьями и крупной шестерней. Все эти факторы повлияют на прочностные характеристики привода.

Помимо стандартных передач, в которых приводным является шестерня, встречаются и обратные механизмы. В них уже сама рейка приводит в движение шестеренку. В некоторых случаях такое решение даже предпочтительнее.

Источник