रैक और पिनियन गियर

एक रैक और पिनियन एक प्रकार का रैखिक एक्ट्यूएटर होता है जिसमें एक गोलाकार  गियर  ("पिनियन") होता है जो एक रैखिक गियर ("रैक") को उलझाता है। साथ में, वे घूर्णी गति को रेखीय गति में परिवर्तित करते हैं। पिनियन को घुमाने से रैक एक लाइन में चला जाता है। इसके विपरीत, रैक को रैखिक रूप से हिलाने से पिनियन घूमेगा। एक रैक और पिनियन ड्राइव सीधे और  पेचदार गियर  दोनों का उपयोग कर सकते हैं। हालांकि कुछ सुझाव देते हैं कि पेचदार गियर ऑपरेशन में शांत हैं, कोई ठोस सबूत इस सिद्धांत का समर्थन नहीं करता है। पेचदार रैक, जबकि अधिक किफायती होने के कारण, डेटाम पर साइड टॉर्क बढ़ाने के लिए सिद्ध हुए हैं, परिचालन लागत तापमान में वृद्धि के कारण समय से पहले घिसाव होता है। सीधे रैक को कम  प्रबल बल की आवश्यकता होती है और गियर अनुपात के प्रति प्रतिशत बढ़े हुए टॉर्क और गति प्रदान करता है  जो कम परिचालन लागत तापमान की अनुमति देता है और विस्कल घर्षण और ऊर्जा उपयोग को कम करता है। अधिकतम बल जो एक रैक और पिनियन तंत्र में प्रेषित किया जा सकता है, वह टूथ पिच और पिनियन के आकार के साथ-साथ गियर अनुपात द्वारा निर्धारित किया जाता है।

उदाहरण के लिए, एक रैक रेलवे में, एक  लोकोमोटिव या एक  रेलरोड कार पर लगे पिनियन के घूमने से रेल के बीच एक रैक को जोड़े रखती है और रेलगाड़ी को एक खड़ी  ग्रेड (ढलान) में ले जाने में मदद करता है।

संयुग्मित जटिल प्रोफ़ाइल के प्रत्येक जोड़े के लिए, एक मूल रैक है। यह मूल रैक अनंत पिच त्रिज्या (यानी दांतेदार सीधे किनारे) के संयुग्मित गियर का प्रोफाइल है।

एक उत्पादक रैक एक रैक रूप-रेखा है जिसका उपयोग हॉबिंग या गियर शेपर कटर जैसे जनरेटिंग टूल के डिजाइन के लिए दांतों के विवरण और आयामों को इंगित करने के लिए किया जाता है।

अनुप्रयोग
रैक और पिनियन संयोजन प्रायः एक साधारण रैखिक एक्ट्यूएटर के हिस्से के रूप में उपयोग किए जाते हैं, जहां हाथ से या मोटर द्वारा संचालित शाफ्ट का घूर्णन रैखिक गति में परिवर्तित हो जाता है।

रैक एक्ट्यूएटर का पूरा भार सीधे वहन करता है और इसलिए प्रबल पिनियन साधारणतः पर छोटा होता है, ताकि  गियर अनुपात आवश्यक टॉर्क को कम कर दे। यह बल, इस प्रकार टोक़, अभी भी पर्याप्त हो सकता है और इसलिए गियर या  सर्पिल गरारी कमी से तुरंत पहले कमी गियर होना सामान्य बात है। रैक गियर का अनुपात अधिक होता है, इस प्रकार स्क्रू एक्ट्यूएटर्स की तुलना में अधिक  प्रबल टॉर्क की आवश्यकता होती है।

सीढ़ियाँ
अधिकांश सीढ़ी आज रैक और पिनियन प्रणाली का उपयोग करते हुए काम करते हैं।

स्टीयरिंग
एक रैक और पिनियन साधारणतः पर गाड़ी या अन्य पहिए वाले, स्टीयर वाहनों के  स्टीयरिंग तंत्र में पाया जाता है। रैक और पिनियन पुनरावर्ती बॉल जैसे अन्य तंत्रों की तुलना में कम  यांत्रिक लाभ प्रदान करते हैं, लेकिन कम  प्रतिक्रिया (गियर) ]] और अधिक प्रतिक्रिया, या स्टीयरिंग "महसूस" करता है। तंत्र  पॉवर स्टियरिंग | पावर-असिस्टेड हो सकता है, आमतौर पर हाइड्रोलिक या इलेक्ट्रिकल माध्यम से।

आर्थर अर्नेस्ट बिशप द्वारा एक चर रैक (अभी भी एक सामान्य पिनियन का उपयोग करके) का उपयोग किया गया था। 1970 के दशक में, ताकि विशेष रूप से उच्च गति पर वाहन की प्रतिक्रिया और स्टीयरिंग अनुभव में सुधार हो सके। उन्होंने रैक के निर्माण के लिए कम लागत वाली लोहारी प्रक्रिया भी बनाई, जिससे गियर दांतों को मशीन करने की आवश्यकता समाप्त हो गई।

रैक रेलवे


रैक रेलवे पर्वतीय रेलवे हैं जो ट्रैक के केंद्र में निर्मित रैक और उनके लोकोमोटिव पर एक पिनियन का उपयोग करते हैं। इससे उन्हें परंपरागत रेलवे के विपरीत 45 डिग्री तक खड़ी ढलानों पर काम करने की अनुमति मिलती है, जो चलने के लिए अकेले घर्षण पर भरोसा करते हैं। इसके अतिरिक्त, रैक और पिनियन जोड़ इन ट्रेनों को नियंत्रित ब्रेक प्रदान करता है, और रेल पर बर्फ या बर्फ के प्रभाव को कम करता है।

एक्ट्यूएटर्स
एक्ट्यूएटर्स में दो रैक और एक पिनियन के साथ एक रैक और पिनियन का उपयोग किया जाता है। एक उदाहरण वायवीय रैक और पिनियन एक्ट्यूएटर्स हैं जिनका उपयोग पाइपलाइन परिवहन में वाल्वों को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है। दाईं ओर की तस्वीर में एक्ट्यूएटर्स का उपयोग बड़ी पानी की पाइपलाइन के वाल्वों को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। शीर्ष एक्ट्यूएटर में, एक ग्रे कंट्रोल सिग्नल लाइन को  सोलेनोइड वाल्व (शीर्ष एक्ट्यूएटर के पीछे जुड़ा हुआ छोटा ब्लैक बॉक्स) से जोड़कर देखा जा सकता है, जिसका उपयोग एक्ट्यूएटर के लिए पायलट के रूप में किया जाता है। सोलनॉइड वाल्व इनपुट एयर लाइन (छोटी हरी ट्यूब) से आने वाले वायु दाब को नियंत्रित करता है। सोलनॉइड वाल्व से निकलने वाली हवा को एक्ट्यूएटर के बीच में कक्ष में खिलाया जाता है, जिससे दबाव बढ़ता है।  गति देनेवाला के कक्ष में दबाव पिस्टन को दूर धकेलता है। जबकि पिस्टन एक दूसरे से अलग हो रहे हैं, संलग्न रैक भी पिस्टन के साथ दो रैक के विपरीत दिशाओं में चले जाते हैं। दो रैक पिनियन के सीधे विपरीत दांतों पर एक पिनियन से जुड़े होते हैं। जब दो रैक चलते हैं, तो पिनियन मुड़ जाता है, जिससे पानी के पाइप का मुख्य वाल्व मुड़ जाता है।

धनुषाकार रैक
घुमावदार रैक वाले रैक गियर को धनुषाकार रैक कहा जाता है।

इतिहास
रैक और पिनियन तंत्र सबसे पहले चीन में आग्नेयास्त्र डिजाइनर झाओ शिज़ेन द्वारा विकसित किया गया था। शेन क्यू पु (神器譜) ने अपनी 1598 ईसवी की पुस्तक में जुआनयुआन आर्किबस (軒轅銃) में एक रैक और पिनियन प्रणाली का उपयोग करते हुए एक फायरिंग तंत्र को चित्रित किया था जो तुर्की मैचलॉक डिजाइनों से प्रेरित था जिसमें एक उपन्यास पिवोटिंग फायरिंग तंत्र शामिल था। Xuanyuan arquebus को बरसात और हवा की स्थिति से उत्पन्न होने वाली समकालीन बन्दूक की अविश्वसनीयता की समस्याओं के जवाब में डिज़ाइन किया गया था, और एक ट्रिगर की पेशकश की जो एक साथ फ्लैश पैन और सर्पेन्टाइन दोनों को संचालित करती थी। डब्ल्यू अप ईआईसी हाय या (1621) ने बाद में  तुर्क साम्राज्य तुर्की कस्तूरी का वर्णन किया जो एक रैक-एंड-पिनियन तंत्र का उपयोग करता था।

यह भी देखें

 * गियर नामकरण की सूची
 * मशीन तत्व
 * मजदुर के हाथ
 * रैक चरण अंतर
 * स्प्रोकेट
 * खड़ी ग्रेड रेलवे