Με την οδήγηση ραφιών και γραναζιών, η περιστροφή του γραναζιού προκαλεί τη γραμμική κίνηση του ραφιού, το οποίο γυρίζει τις ρόδες του οχήματος αριστερά ή δεξιά. Τα συστήματα ραφιών και γραναζιών είναι ένα κοινό συστατικό στους σιδηροδρόμους.
Ένα σύστημα οδήγησης ραφιών και γραναζιών αποτελείται από ένα γρανάζι (ένα κυκλικό εργαλείο) με ένα ράφι (ένα γραμμικό εργαλείο). Το σύστημα λειτουργεί με τη μετατροπή μιας κίνησης στη γραμμική κίνηση. Τα περισσότερα αυτοκίνητα, μικρά φορτηγά, και SUVs έρχονται εξοπλισμένος με ένα ράφι και δένουν το σύστημα, παρά την οδήγηση σφαιρών αναδιανομής που βρίσκεται στα μεγαλύτερα φορτηγά, μεγαλύτερο SUVs, και άλλα βαρέων καθηκόντων οχήματα.
Ράφι και γρανάζι
Με την οδήγηση ραφιών και γραναζιών, η περιστροφή του γραναζιού προκαλεί τη γραμμική κίνηση του ραφιού, το οποίο γυρίζει τις ρόδες του οχήματος αριστερά ή δεξιά. Τα συστήματα ραφιών και γραναζιών είναι ένα κοινό συστατικό στους σιδηροδρόμους. - Μεταξύ του τραίνου οι ράγες είναι ράφια που αλληλεπιδρούν με τα γρανάζια που συνδέονται με τις ατμομηχανές και τα αυτοκίνητα τραίνων για να βοηθήσουν τα τραίνα με την κίνηση επάνω στις απότομες κλίσεις.
Ενώ ένα σύστημα ραφιών και γραναζιών να φανεί περίπλοκο, σύμφωνα με την πρόοδο Autoparts, είναι απλά ένα εργαλείο που συνδέεται με έναν οδοντωτό φραγμό. Ο φραγμός συνδέεται με ένα σύνολο ράβδων δεσμών. Ένα παραγωγικό ράφι είναι μια περίληψη ραφιών που χρησιμοποιείται στο σχέδιο ενός παραγωγικού εργαλείου, όπως hob ή ένας κόπτης διαμορφωτών εργαλείων, για να δείξει τις λεπτομέρειες και τις διαστάσεις των δοντιών. Οι απλοί γραμμικοί ενεργοποιητές αποτελούνται συχνά από κάποιο συνδυασμό ραφιού και το γρανάζι. Η περιστροφή άξονων του γραναζιού τροφοδοτείται με το χέρι ή από μια μηχανή για να δημιουργήσει τη γραμμική μετακίνηση.
Ενώ το σύστημα οδήγησης ραφιών και γραναζιών έχει χρησιμοποιηθεί από τους ΑΜΕΡΙΚΑΝΙΚΟΥΣ αυτοκίνητους κατασκευαστές για λιγότερο από 50 έτη, η έννοια είναι σχεδόν μια εκατονταετής σε άλλες χώρες. Οι ειδήσεις μηχανών στριφωμάτων αναφέρουν ότι στη δεκαετία του '30, η BMW παρήγαγε το πρώτο κιβώτιο ταχυτήτων ραφιών και γραναζιών. Ο πρώτος αμερικανικός αυτοκίνητος κατασκευαστής για να χρησιμοποιήσει την οδήγηση ραφιών και γραναζιών στην παραγωγή ήταν η Ford, η οποία την χρησιμοποίησε για το μάστανγκ ΙΙ του 1974 και το 1974 Pinto. Ενώ AMC υιοθέτησε το σύστημα σύντομα κατόπιν για το 1975 Pacer, η GM και Chrysler δεν θα κατασκεύαζαν τα αυτοκίνητα με την οδήγηση ραφιών και γραναζιών μέχρι τη δεκαετία του '80.
Αν και πήρε κάποιο χρόνο για τους ΑΜΕΡΙΚΑΝΙΚΟΥΣ κατασκευαστές στην έναρξη παράγοντας τα συστήματα οδήγησης ραφιών και γραναζιών, συνειδητοποίησαν σύντομα ποιες ευρωπαϊκές και ασιατικές αυτοκίνητες επιχειρήσεις ήξεραν για δεκαετίες. Η οδήγηση ραφιών και γραναζιών είναι ένα απλούστερο σχέδιο έναντι του συστήματος οδήγησης σφαιρών αναδιανομής που ήρθε πριν από το. Ότι περισσότερο απλό σχέδιο κάνει τα συστήματα οδήγησης ραφιών και γραναζιών οικονομικώς πιό αποδοτικά να χτίσουν.
Το στρίφωμα επίσης σημειώνει ότι το σύστημα οδήγησης ραφιών και γραναζιών ζυγίζει λιγότερο από ένα κιβώτιο ταχυτήτων σφαιρών αναδιανομής, ποιες βοήθειες βελτιώνουν την απόσταση σε μίλια αερίου. Τα συστήματα ραφιών και γραναζιών είναι ελαφρύτερα επειδή δεν απαιτούν τα πιό μη απασχόλησης όπλα, τα όπλα ανθρακορύχων, τις κεντρικές συνδέσεις, και τα μανίκια ράβδων δεσμών που βρίσκονται στα συμβατικά συστήματα οδήγησης. Το μέγεθος και το βάρος ενός συστήματος ραφιών και γραναζιών το κάνουν μια καλύτερη τακτοποίηση για τις εφαρμογές μπροστινός-ρόδα-κίνησης επειδή οι κατασκευαστές μπορούν να το εγκαταστήσουν σωστό δίπλα στο εγκάρσιο drivetrain. Είναι ευκολότερο για τους κατασκευαστές να προσαρμόσουν τα κιβώτια ταχυτήτων ραφιών και γραναζιών για να εγκαταστήσουν τα συγκεκριμένα wheelbases και τις διαχειριζόμενες συσκευασίες.
Ράφι και γρανάζι: Εφαρμογές
Ενώ οι περισσότεροι καταναλωτές εξοικειώνονται με τα συστήματα ραφιών και γραναζιών για τα αυτοκίνητα και τα μικρά φορτηγά, οι συνδυασμοί ραφιών και γραναζιών έχουν διάφορες άλλες εφαρμογές. Όχι μόνο τα συστήματα ραφιών και γραναζιών χρησιμοποιούνται για να βοηθήσουν τα τραίνα να αναρριχηθούν στις απότομες κλίσεις, αλλά παρέχουν επίσης τον καλύτερο έλεγχο φρένων, ειδικά στους χιονώδεις και παγωμένους όρους. Το Stairlift.com δηλώνει ότι τα συστήματα ραφιών και γραναζιών είναι τυποποιημένα συστατικά στους περισσότερους ανελκυστήρες σκαλοπατιών. Ο μηχανισμός ραφιών και γραναζιών λειτουργεί συχνά χρησιμοποιώντας την υδραυλική ή ηλεκτρική ενέργεια.
Στη δεκαετία του '70, ο Άρθουρ Ernest Bishop έφηυρε το μεταβλητό ράφι. Συνδυασμένο με ένα τυποποιημένο γρανάζι, το μεταβλητό ράφι του χρησιμοποιήθηκε για να βελτιώσει το χειρισμό οχημάτων.
Πώς η οδήγηση ραφιών και γραναζιών λειτουργεί;
Σύμφωνα με ένα άρθρο από Moog Parts, οι εργασίες οδήγησης ραφιών και γραναζιών με τη χρησιμοποίηση ενός συστήματος εργαλείων για να μεταφράσουν την κυκλική κίνηση του τιμονιού στη γραμμική κίνηση έπρεπε να γυρίσουν τις ρόδες. Ένας σωλήνας μετάλλων στεγάζει το gearset. Ο σωλήνας έχει τις ενάρξεις σε κάθε τέλος για να επιτρέψει στο ράφι για να συνδεθεί με μια αξονική ράβδο. Το εργαλείο γραναζιών συνδέει με τον άξονα οδήγησης έτσι ώστε το εργαλείο θα περιστρέψει και θα κινήσει το ράφι όταν γυρίζει το τιμόνι. Οι αξονικές ράβδοι συνδέουν με ένα τέλος ράβδων δεσμών, το οποίο συνδέεται με τον άξονα.
Το σύνολο εργαλείων ραφιών και γραναζιών έχει δύο κύριες λειτουργίες:
- Μετατροπή της περιστροφικής κίνησης του τιμονιού στη γραμμική κίνηση που απαιτείται για τις ρόδες του οχήματος που γυρίζουν
- Μείωση των εργαλείων, η οποία διευκολύνει το τιμόνι να γυριστούν οι ρόδες
Αναλογία οδήγησης ραφιών και γραναζιών
Τα μέρη Moog καθορίζουν τη «αναλογία οδήγησης» ως αναλογία για το πόσο μακριά το τιμόνι γυρίζει σε πόσο οι ρόδες γυρίζουν. Παραδείγματος χάριν, εάν μια στροφή 360 βαθμού του τιμονιού αναγκάζει τις ρόδες ενός αυτοκινήτου για να γυρίσει 20 βαθμούς, κατόπιν η αναλογία οδήγησης εκείνου του αυτοκινήτου είναι το 18:1 (360 που διαιρούνται με 20). Μια υψηλότερη αναλογία οδήγησης απαιτεί περισσότερες στροφές του τιμονιού για να γυρίσει τις ρόδες. Μια χαμηλότερη αναλογία οδήγησης είναι επιθυμητή επειδή δείχνει την πιό απαντητική οδήγηση.
Τα ελαφριά αθλητικά αυτοκίνητα τείνουν να έχουν μια χαμηλότερη αναλογία οδήγησης όταν συγκρίνεται με τα μεγάλα αυτοκίνητα και τα φορτηγά. Χάρι στην οδήγηση δύναμης, όλα τα καταναλωτικά οχήματα έχουν μια βελτιωμένη αναλογία οδήγησης.