Реечная передача
Кремальерой также может называться ручка регулировки прибора, например, ручка настройки высоты в авиационном высотомере либо замок корабельного люка, действующий по тому же принципу.
В медицинской технике кремальера — конструктивный элемент инструмента, служащий для фиксации его рабочих органов в заданном положении с помощью зубчатой насечки.
Связанные понятия
Не следует путать с головкой для панорамной фотографииПанорамная головка, Штативная головка — устройство, позволяющее закрепить киносъёмочный аппарат, видеокамеру или фотоаппарат на каком-либо несущем основании, например на штативе, операторском кране, автомобиле, летательном аппарате, и менять её положение во время съёмки. От точности изготовления панорамной головки зависит устойчивость движущегося изображения и резкость фотографий. Роботизированные панорамные головки с приводами дистанционного.
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Фре́зерные станки́ — группа металлорежущих и деревообрабатывающих станков в классификации по виду обработки. Фрезерные станки предназначены для обработки с помощью фрезы плоских и фасонных поверхностей, зубчатых колёс и т. п. металлических и других заготовок. При этом фреза, закрепленная в шпинделе фрезерного станка, совершает вращательное (главное) движение, а заготовка, закреплённая на столе, совершает движение подачи прямолинейное или криволинейное (иногда осуществляется одновременно вращающимся.
Измерительными головками называют измерительные приборы, преобразующие малые перемещения измерительного щупа в большие перемещения стрелки по шкале. Измерительные головки используются в основном для относительных измерений, замера отклонений, неровностей, биений поверхностей валов.
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.
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.
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.
Реечные передачи
|  Одним из самых простых механизмов для преобразования вращательного движения в поступательное для линейного привода является передача шестерня-рейка. Она проста в установке, доступна по цене и обеспечивает высокую скорость линейного перемещения. Реечная передача устанавливается параллельно с линейной направляющей. Шестерня вращается двигателем и через зубчатое зацепление толкает рейку в направлении требуемого линейного движения. Часто рейка сама служит в качестве рельса направляющей, а зубчатое колесо с осью и двигателем совмещается в одном узле с кареткой. Обычно шестерня с приводом устанавливается неподвижно, а рейка монтируется на подвижной части оборудования. Характеристики речных передачМеханизм рейка-шестерня может иметь очень большую длину хода, для этого рейки стыкуются друг с другом для достижения нужной длины. Максимальная скорость реечной передачи c направляющей на опорных роликах может достигать 10 м/с, с профильной рельсовой направляющей 3 м/с. Ускорение до 4g (40 м/с 2 ). Усилие подачи – до 180 кН. Самая простая прямозубая реечная передача дешевле и подходит для большинства случаев. Косозубая реечная передача имеет лучшие эксплуатационные характеристики и меньшую шумность. Зубчатые рейки и шестерни могут поставляться по отдельности для самостоятельной сборки и установки, при этом ось и привод зубчатого колеса также приобретаются заказчиком самостоятельно. Существуют также готовые системы линейного перемещения, где рейка совмещена с рельсом, а шестерня установлена на оси и подшипниках на каретке. Мы поставляем любые варианты, примеры приведены внизу страницы. Передачи шестерня-рейка используются в подъемных устройствах, производственных линиях, обрабатывающих станках, фуникулерах, раздвижных воротах и дверях, медицинском оборудовании. Самое распространенное применение зубчатых реечных передач – это механизмы рулевого управления в автомобилях, не такие как в промышленных линейных приводах.  Приветствую, дорогие ученики! Сегодня я хочу поделиться  Приветствую вас, мои маленькие ученики! «  Привет, мои умные и любознательные ученики! |
Продажа линейных перемещений