Rack & Pinion Gears Explained: Key Facts & Design Tips
Rack and Pinion Basics
Meskipun ini tidak selalu terjadi, sebagian besar sistem rack and pinion didasarkan pada bentuk gigi standar yang dikenal sebagai 20-degree involute spur gears. Untuk involute gears saja, pressure angle akan tetap sama selama meshing setiap gigi. Kejeniusan di balik profil gigi involute adalah bahwa ia dapat memberikan rasio kecepatan yang konstan secara teoretis bahkan jika jarak tengah pengaturan tidak ideal. Kebutuhan akan rasio kecepatan konstan kadang-kadang disebut sebagai basic law of gear transmission.
Garis 20° pada rack mudah diidentifikasi karena itu adalah garis lurus. Rack adalah alat yang berguna untuk membuat circular gears karena garis lurus ini mudah dibajak. Setelah rack diharden dan di-sharpen, ia dapat digunakan untuk memotong permukaan gigi melengkung pada round blank. Proses ini disebut gear generation dan adalah salah satu proses untuk manufaktur gear. Ini adalah keuntungan kedua dari involute teeth. Spur gear racks dan pinions dan helical gears adalah umum.
Helical gear dipotong pada sudut tertentu dengan permukaan blank, sehingga menghasilkan gigi yang bertahap, sehingga berjalan lebih tenang daripada spur gear, dan memiliki panjang kontak yang lebih lama dan dapat menahan beban yang lebih tinggi. Salah satu kerugian helical gears adalah gear pada sumbu sejajar memiliki pointer yang berlawanan, yang menciptakan thrust components pada rack and pinion. Thrust akan meningkatkan side load dari struktur mekanis.
Rack and Pinion Geometry and Design
Spur gear racks, pinions, dan helical gears sangat umum. Helical gear dipotong pada sudut tertentu dengan permukaan blank, sehingga bertahap membentuk gigi yang bertahap, sehingga berjalan lebih tenang daripada spur gear, memiliki panjang kontak yang lebih lama, dan dapat menahan beban yang lebih tinggi. Salah satu kerugian helical gears adalah gear pada sumbu sejajar memiliki pointer yang berlawanan, yang menghasilkan thrust components pada rack and pinion.
Thrust akan meningkatkan side load dari struktur mekanis. Spiral rack dengan helix angle terbaik dipilih karena ia memiliki tooth contact ratio yang lebih tinggi, jadi dapat berjalan lebih tenang pada kecepatan yang lebih tinggi dan memiliki kapasitas beban yang lebih tinggi. Pinion profile offset atau tooth tip modification dapat mencegah undercut; ia juga dapat menyeimbangkan bending stress untuk mencapai kapasitas beban yang lebih tinggi. Helical gears meshing dengan mulus dan tenang-contohnya, saat memproses bagian dengan toleransi ketat, ini membantu untuk meningkatkan surface finish.
Rack and Pinion vs Linear Motors
Dibandingkan dengan linear motors, rack and pinion systems dapat memberikan kinerja yang serupa, tetapi dengan biaya yang jauh lebih rendah. Mereka lebih kecil, memungkinkan desain mekanis yang lebih kompak dan sederhana. Kekurangan magnetic force sangat mengurangi kebutuhan struktur pendukung untuk menyerap normal force tinggi, sehingga standard rails dapat digunakan.
Efisiensi keseluruhan linear motors mencapai 90%, meskipun kadang-kadang efisiensi jauh lebih rendah. Karena efisiensi inherent yang rendah ini, linear motors biasanya memerlukan pendinginan air. Di sebaliknya, rack and pinion tidak memerlukan cover. Guidance system mungkin terpapar partikel logam, dan pembatasan keamanan kecil. Rack and pinion systems yang lebih baik seringkali tidak memerlukan linear scales dan external brakes yang mahal.
Standard engine feedback equipment dan brakes sudah cukup. Dalam beberapa kasus, linear motors memerlukan redesenain lengkap unit, sebagian karena normal force besar yang dihasilkan oleh gaya tarik antara primary dan secondary dapat memiliki efek yang dalam. Out-of-the-box rack and pinion system adalah opsi yang lebih mudah yang dapat memfasilitasi blind assembly, sehingga lebih menghemat biaya dan mengurangi waktu perakitan menjadi sekitar 10 menit per meter panjang geser.
Rack and Pinion Advantages
Dibandingkan dengan desain bolted tradisional, rack and pinion transmission system memiliki banyak keuntungan. Rack dirancang untuk sepenuhnya terletak di T-slots dari setiap delapan aluminium extrusion production lines sehingga compact linear slide dapat dibangun tanpa menggunakan bolted drive mechanism. Tidak ada bagian frame yang menonjol di atas permukaan contoured. Groove memastikan bahwa rack selaras sejajar dengan guidance mechanism, tanpa snaking yang tidak perlu yang sering terjadi dengan replacement racks. Banyak segmen rack individu dapat digunakan untuk membuat rack dengan panjang variabel.
Dibandingkan dengan panjang yang lebih panjang, penggunaan bagian 80mm dapat mendapatkan akurasi yang lebih tinggi. Dalam kasus ini, pitch error mungkin besar dan boros dapat dikurangi karena frame yang lebih panjang harus dipotong untuk menyesuaikan aplikasi. Assembly tidak bisa lebih mudah. Bagian akhir dipasang di tempat dengan satu positioning pin, dan patented spring clip dapat memegang bagian kontinu tanpa pemrosesan lebih lanjut.
Bagian akhir kedua dipasang dengan set screw. Matching 18-tooth pinion dipasang di housing melalui double ball bearings, dan housing secara rapi dipasang di sisi bawah movable carriage plate. Coupling module terhubung ke pinion gearbox, dan key shaft dari pinion gear meshing dengan coupling group yang terkandung di dalamnya. Sebelum mengamankan housing dengan kuat di tempat, housing telah disesuaikan untuk menghilangkan gap.
Untuk memasang drive motor, housing diproses sesuai kebutuhan. Pemeliharaan hanya membutuhkan beberapa tetes minyak ringan ke pinion gearbox, yang berisi pasang felt discs untuk mentransfer lubricant ke pinion gear. Drive system dirancang untuk aplikasi dengan maximum driving force 1.000N, maximum motor torsi 23Nm dan kecepatan hingga 3m/s.
Rack And Pinion on IMTS-Exhibition.com
Anda dapat menemukan banyak suplier rack and pinion di situs kami yang cocok untuk berbagai macam industri. Cukup pergi ke bagian produk kami atau periksa fungsi pencarian kami untuk menemukan semua perusahaan terkait di database produk kami. Jika Anda ingin mempelajari lebih banyak tentang pertanyaan terkait CNC machinery dan aplikasinya, pastikan untuk memeriksa entri blog kami yang lain.
Jika Anda tertarik dengan konten manufaktur yang lebih terperinci, pastikan untuk memeriksa MTS Industry Channel kami. Dalam show ini, kami memperkenalkan produk dan tren baru sambil mengunjungi produsen di fasilitas mereka!
Jika Anda memiliki umpan balik mengenai artikel ini atau saran lain, silakan kirim pesan kepada kami!
