תמסורת כוח

מסרק וגלגל שיניים

Rack and Pinion

צמד של גלגל שיניים (Pinion) ומוט עם שיניים ישרות (Rack), שהופך תנועה סיבובית לתנועה קווית.

מסרק וגלגל שיניים – Rack and Pinion

In English

A pinion gear meshing with a toothed bar, converting rotation to linear motion over long strokes.

הסבר

הוא מתאים למהלכים ארוכים מאוד, שבהם בורג כדורי לא מעשי, כמו במכונות גשר, במכונות חיתוך ובשערים. אפשר לחבר מקטעים ללא הגבלת אורך. הדיוק תלוי בדרגת הדיוק של הגלגל והמסרק ובמרווח (Backlash).

מה זה אומר בפועל

במכונת חיתוך פלזמה גדולה מסרק מוברג לאורך המבנה, וגלגל שיניים על מנוע סרוו עם ממסרה מתגלגל עליו ומזיז את הגשר. כל מקטע מסרק, באורך של כמטר, מיושר לקודמו בעזרת מקטע יישור כך שחלוקת השיניים ממשיכה ברציפות. את המרווח בין גלגל השיניים למסרק מכוונים בהזזת המנוע לכיוון המסרק.

למה זה חשוב

  • מהלכים ארוכים כמעט ללא הגבלה, בלי רעידות של בורג ארוך.
  • מהירות גבוהה וכוח דחיפה גבוה.
  • הקשיחות לא יורדת עם אורך המהלך, בניגוד לבורג או לרצועה.
  • אפשר להפעיל כמה גלגלי שיניים ועגלות על אותו מסרק.

בעיות נפוצות ופתרונות

  • מרווח בין השיניים יוצר שגיאה בשינוי כיוון → גלגל שיניים כפול עם קפיץ, שני מנועים שפועלים זה נגד זה, או ממסרה עם מרווח נמוך.
  • חיבור לא מדויק בין מקטעים יוצר קפיצה במיקום → מקטע יישור והרכבה לפי הוראות היצרן.
  • שחיקה מהירה בלי סיכה → גלגל סיכה עשוי לבד עם משמן אוטומטי.
  • מסרק בשיניים ישרות רועש במהירות → מסרק בשיניים אלכסוניות, שקט ומדויק יותר.

איפה משתמשים

  • מכונות חיתוך לייזר ופלזמה
  • נתבי CNC גדולים ומכונות גשר
  • שערים חשמליים
  • מערכות היגוי ברכב
  • מעליות אתר בנייה
  • מערכות טעינה ושינוע

נוסחאות ונתונים הנדסיים

dTFv
תנועה קווית לסיבובs = π · d = π · m · z
מומנט נדרש על הגלגלT = F · d / 2000
מהירות סיבוב לפי מהירות קוויתn = 60000 · v / (π · d)
הספקP = F · v / 1000
מקרא
sמהלך לסיבוב אחדmm
dקוטר פסיעה של הגלגלmm
mמודולmm
zמספר שיניים–
TמומנטN·m
Fכוח הנעה קוויN
nמהירות סיבובrpm
vמהירות קוויתm/s
PהספקkW

דוגמה: גלגל במודול 2 עם 20 שיניים (d = 40 mm) מתקדם π · 40 ≈ 125.7 mm לסיבוב. גנטרי שדורש 800 N צריך T = 800 · 40 / 2000 = 16 N·m, ולמהירות 1 m/s נדרשים כ־477 rpm.

נוסחאות בסיסיות להערכה ראשונית. לתכנון סופי יש לבדוק מול התקן ונתוני היצרן.

סרטון הסבר

Basic Mechanisms: Rack and Pinion · Mr. Dillman's Tech Channel (YouTube)

צריכים תכנון מכני או שרטוטי ייצור?

מידול תלת-ממדי ב־Inventor, שרטוטי ייצור, הנדסה לאחור ורכש רכיבים.

דברו איתנו

לוגו טי.בי.אמ תכנון מכני ושרטוט