랙 및 피니언

Rack and pinion
랙 및 피니언 철도는 랙 철도를 참조하십시오.
랙 및 피니언 애니메이션

랙과 피니언은 선형 기어(랙)를 결합하는 원형 기어(피니언)로 구성된 선형 액추에이터의 일종으로, 회전 운동을 선형 운동으로 변환하기 위해 작동한다.피니언을 회전시키면 랙이 선형적으로 구동된다.랙을 선형적으로 구동하면 피니언이 회전하게 된다.랙과 피니언 구동은 직선 기어와 헬리컬 기어를 모두 사용할 수 있다.일부에서는 헬리컬 기어가 "수치" 작동으로 주목된다고 제안하지만, 이 이론을 뒷받침할 과학은 없다.헬리컬 랙은 보다 저렴하면서도 기준점의 측면 토크를 증가시켜 작동 온도를 증가시켜 조기 마모로 이어지는 것으로 입증되었다.직선 랙은 구동력이 더 낮으며 기어비의 토크와 속도(%)를 높여 작동 온도를 낮추고 점액 마찰과 에너지 사용을 줄일 수 있다.랙과 피니언 메커니즘에서 전달될 수 있는 최대 힘은 톱니 피치와 피니언 크기 및 기어비에 의해 결정된다.

예를 들어, 랙 철도의 경우, 기관차나 철도 차량에 탑재된 피니언의 회전은 레일 사이에 놓인 랙과 결탁하여 열차를 가파른 경사로 위로 이동시키는 데 도움이 된다.

모든 커플의 무의식적인 프로필에는 기본 랙이 있다.이 기본 랙은 무한 피치 반경(즉, 톱니 직선 가장자리)의 결합 기어의 프로필이다.[1]

발생 랙은 호브 또는 기어 샤이퍼 커터와 같은 발생 공구의 설계를 위한 치아 세부사항 및 치수를 나타내기 위해 사용되는 랙 윤곽이다.[1]

적용들

운하의 잠금 게이트 제어

랙과 피니언 조합은 손이나 모터에 의해 구동되는 샤프트의 회전이 선형 운동으로 변환되는 단순한 선형 액추에이터의 일부로 종종 사용된다.

랙은 액추에이터의 전체 부하를 직접 전달하므로 구동 피니언은 대개 작아서 기어비가 필요한 토크를 감소시킨다.따라서 토크라는 이 힘은 여전히 상당할 수 있으므로 기어 또는 웜 기어 감속에 의해 감속 기어가 바로 앞에 있는 것이 일반적이다.랙 기어는 나사 액추에이터보다 기어비가 높기 때문에 구동 토크가 더 많이 필요하다.

계단식단

오늘날 대부분의 계단은 랙과 피니언 시스템을 사용하여 작동한다.[citation needed]

조향

자동차의 랙 스티어링

랙과 피니언은 일반적으로 자동차 또는 기타 바퀴 달린 조향 차량의 조향 메커니즘에서 발견된다.랙과 피니언은 재순환 볼과 같은 다른 메커니즘에 비해 기계적 이점을 덜 제공하지만 백래시가 적고 피드백이 크거나 조향 "감기"를 제공한다.이 메커니즘은 대개 유압 또는 전기적 수단으로 동력 보조를 받을 수 있다.

가변 랙(아직도 정상적인 피니언 사용)의 사용은 1970년대에 아서 어니스트 비숍에[2] 의해 발명되어, 특히 고속에서 차량 반응과 조향 "감각"을 향상시키기 위해 고안되었다.그는 또한 랙을 제조하기 위해 저비용 프레스 단조 공정을 만들어 기어 톱니를 조작할 필요성을 없앴다.

랙 철도

랙 철도 차축
추가 정보:랙 철도

랙 철도는 선로 중앙에 세워진 랙과 기관차에 피니언(피니언)을 사용하는 산악 철도다.이를 통해 마찰에만 의존하는 기존 철도와는 달리 45도까지의 가파른 경사로에서 작업할 수 있다.또한 랙과 피니언 추가는 이러한 열차에 제어된 브레이크를 제공하며, 눈이나 얼음이 레일에 미치는 영향을 감소시킨다.

액츄에이터

공압 랙 및 피니언 액추에이터

2개의 랙과 1개의 피니언으로 구성된 랙과 피니언은 액추에이터에 사용된다.예를 들어 파이프라인 이송 시 밸브를 제어하는 데 사용할 수 있는 공압 랙 및 피니언 액추에이터가 있다.오른쪽 그림의 액추에이터는 대형 수도관의 밸브를 제어하는 데 사용된다.상부 액추에이터에서는 회색 제어 신호 라인이 솔레노이드 밸브(상부 액추에이터의 후면에 부착된 소형 블랙박스)에 연결되는 것을 볼 수 있으며, 이는 액추에이터의 조종사로 사용된다.솔레노이드 밸브는 입력 공기 라인(작은 녹색 튜브)에서 나오는 공기 압력을 제어한다.솔레노이드 밸브의 출력 공기가 액추에이터 중앙의 챔버로 공급되어 압력이 증가한다.액추에이터 챔버의 압력이 피스톤을 밀어낸다.피스톤이 서로 떨어져 움직이는 동안, 부착된 랙도 두 랙의 반대 방향으로 피스톤을 따라 이동한다.두 개의 랙은 피니언의 바로 반대쪽 톱니에 있는 피니언에 연결된다.두 랙이 움직이면 피니언은 회전하여 수도관의 부착된 메인 밸브가 회전한다.[3][4]

아크아케이트 랙

구부러진 랙 기어를 아크케이트 랙이라고 한다.[5]그 용어는 많은 특허 출원에 나타난다.[which?]

역사

중국 우페이치(1621)는 당시 유럽이나 중국 어느 화기에도 사용되지 않았던 랙앤피니언 메커니즘을 사용한 오스만 터키산 사향고리를 묘사했다.[6]

참고 항목

참조

  1. ^ a b Gear Nomenclature, Definition of Terms with Symbols. American Gear Manufacturers Association. 2005. p. 72. ISBN 1-55589-846-7. OCLC 65562739. ANSI/AGMA 1012-G05.
  2. ^ "Rack and pinion variable ratio steering gear". Google Patent Search. Retrieved 2007-03-22.
  3. ^ "The Role of Rack and Pinion Actuators in On-Off & Modulating Controls". Valve Magazine. Valve Manufacturers Association (Spring 2010).
  4. ^ "Automax SuperNova Series Pneumatic Rack & Pinion Actuators" (PDF). Flowserve Corporation. Retrieved 7 July 2014.
  5. ^ Phillips, Jack (2003). General Spatial Involute Gearing. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. ISBN 3662053020.
  6. ^ Needham, Joseph (1986), Science & Civilisation in China, vol. V:7: The Gunpowder Epic, Cambridge University Press, p. 446, ISBN 0-521-30358-3