فرمان رک و پینیون چیست؟ – یک راهنمای کامل
فرمان رک و پینیون چیست؟
سیستم فرمان قفسه و پینیون از یک چرخ دنده (دنده دایره ای) با یک قفسه (دنده خطی) تشکیل شده است. این سیستم با تبدیل حرکت چرخشی به حرکت خطی کار می کند. بیشتر خودروها، کامیون‌های کوچک و شاسی‌بلندها مجهز به سیستم فرمان قفسه‌ای و پینیون هستند و نه فرمان توپی چرخشی که در کامیون‌های بزرگ‌تر، SUVهای بزرگ‌تر و سایر وسایل نقلیه سنگین وجود دارد.
با فرمان رک و پینیون، چرخش پینیون باعث حرکت خطی قفسه، چرخاندن چرخ‌های خودرو به چپ یا راست می‌شود. سیستم های رک و پینیون اجزای رایج در راه آهن هستند. در بین ریل‌های قطار، قفسه‌هایی قرار دارند که با پینیون‌های متصل به لوکوموتیوها و واگن‌های قطار در تعامل هستند تا به قطارها در حرکت در شیب‌های تند کمک کنند.
در حالی که یک سیستم قفسه و پینیون ممکن است پیچیده به نظر برسد، فقط یک چرخ دنده است که به یک میله دندانه دار متصل شده است. میله به مجموعه ای از میله های اتصال متصل می شود. قفسه ژنراتور طرح کلی قفسه ای است که در طراحی ابزار مولد مانند اجاق گاز یا برش چرخ دنده برای نشان دادن جزئیات و ابعاد دندان ها استفاده می شود.
درایوهای خطی ساده اغلب از ترکیبی از رک و پینیون تشکیل شده اند. چرخش شفت پینیون با دست یا موتور برای ایجاد حرکت خطی هدایت می شود.
در حالی که سیستم فرمان رک و پینیون کمتر از 50 سال است که توسط خودروسازان آمریکایی استفاده می شود، در کشورهای دیگر این مفهوم تقریباً یک قرن قدمت دارد.
مقاله مرتبط: سیستم فرمان چیست؟
فرمان رک و پینیون چگونه کار می کند ؟
فرمان رک و پینیون از یک مجموعه دنده برای تبدیل حرکت دایره ای فرمان به حرکت خطی مورد نیاز برای چرخاندن چرخ ها استفاده می کند. همچنین کاهش دنده را ارائه می دهد تا چرخاندن چرخ ها آسان تر شود.
این کار به این صورت است که قفسه و چرخ دنده پینیون را در یک لوله فلزی قرار می دهد، به طوری که هر انتهای قفسه از لوله بیرون زده و به یک میله محوری متصل می شود. پینیون به میل فرمان وصل شده است به طوری که هنگام چرخاندن فرمان، دنده می چرخد و قفسه حرکت می کند. میله محوری در هر انتهای قفسه فرمان به انتهای میله کراواتی که به اسپیندل متصل است وصل می شود.
مجموعه دنده قفسه و پینیون دو عملکرد اصلی دارد:
- تبدیل حرکت چرخشی فرمان به حرکت خطی مورد نیاز برای چرخش چرخ های خودرو
- کاهش دنده، که چرخاندن چرخ ها را برای فرمان آسان تر می کند
نسبت فرمان رک و پینیون
نسبت فرمان به عنوان نسبت دور چرخش فرمان به میزان چرخش چرخ ها تعریف می شود. به عنوان مثال، اگر چرخش 360 درجه فرمان باعث شود چرخ‌های خودرو 20 درجه بچرخند، نسبت فرمان آن خودرو 18 به 1 است (360 تقسیم بر 20).
نسبت فرمان بالاتر به چرخش بیشتر فرمان برای چرخاندن چرخ ها نیاز دارد. نسبت فرمان کمتر مطلوب است زیرا نشان دهنده واکنش پذیری بیشتر فرمان است.
خودروهای اسپرت سبک نسبت به خودروهای بزرگ و کامیون‌ها نسبت فرمان کمتری دارند. به لطف فرمان برقی ، همه خودروهای مصرفی دارای نسبت فرمان بهبود یافته هستند.
دو نوع اصلی از سیستم های فرمان رک و پینیون وجود دارد:
- برخاستن پایانی : میله های اتصال از طریق میله های محوری داخلی به انتهای قفسه فرمان متصل می شوند.
- وسط جدا می شود: پیچ ها میله های اتصال را به مرکز قفسه فرمان وصل می کنند.
فرمان رک و پینیون با فرمان برقی چگونه کار می کند؟
هنگامی که یک سیستم قفسه و پینیون به یک سیستم فرمان برقی متصل می شود، طراحی کمی تغییر می کند. یک سیلندر با یک پیستون در وسط روی قفسه قرار می گیرد. در دو طرف پیستون سیال وجود دارد. هنگامی که فشار به سیال در یک طرف پیستون وارد می شود، پیستون را مجبور به حرکت می کند که قفسه فرمان را می چرخاند و به فرمان کمک می کند.
مشکلات متداول رک و پینیون فرمان
چند راه وجود دارد که می توانید تشخیص دهید که آیا فرمان شما از کار افتاده است، مانند صدای زیاد، حرکت، تلاش یا نشتی.
هنگامی که فرمان را می‌چرخانید و به نظر می‌رسد که از بقیه قفسه شل یا سفت‌تر است، ممکن است یک نقطه یا بریدگی صاف در فرمان داشته باشید. سرگردانی ممکن است با این نقطه همراه باشد، معمولاً زمانی که چرخ ها مستقیماً به جلو هستند.
این معمولاً نشان‌دهنده یک نقطه فرسوده در دندان‌های قفسه است که نیاز به تعویض دارد، مانند این قفسه فرمان و واحد پینیون بازسازی‌شده.
تلاش بیش از حد فرمان معمولاً نشان دهنده نقص در تقویت کننده قدرت است. برای رفع این مشکل، سطح روغن فرمان برقی را بررسی و تنظیم کنید و صداهای غیرعادی در پمپ فرمان را بررسی کنید. جدای از مشکلات پمپ، نشتی داخلی می تواند باعث تلاش بیش از حد در هنگام هدایت به چپ یا راست شود.
نشت مایع خارجی یکی دیگر از مشکلات رایج در سیستم های فرمان هیدرولیک رک و پینیون است. ناحیه کمک برقی جعبه فرمان نسبتاً کوچک است، اما چندین مهر و موم وجود دارد که مایع را در سیستم نگه می دارد.
متأسفانه، این مهر و موم ها به قدری غیرقابل دسترس هستند که بسیاری از تعمیرگاه ها به سادگی انتخاب می کنند که یک واحد جایگزین بازسازی شده را هنگام درمان نشتی نصب کنند. همچنین، نشت مایع می تواند باعث تلاش بیش از حد فرمان و آسیب به پمپ برقی فرمان شود و پیچیدگی تعمیر را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.
چگونه نشت رک و پینیون را تعمیر کنیم؟
تعمیر نشتی قفسه و پینیون اغلب گران است زیرا تعمیر و نگهداری سیل‌ها حتی توسط مکانیک دشوار است. اکثر نشتی ها با تعویض کل سیستم قفسه و پینیون حل می شوند تا اطمینان حاصل شود که سیستم به درستی کار می کند. یک جایگزین، محصول “نشت توقف فرمان برق” است.
نشتی قفسه و پینیون می‌تواند ناامیدکننده باشد و درک اینکه چرا مکانیک‌ها برای تعمیر آنها هزینه زیادی می‌گیرند، دشوار است. سیستم های فرمان قفسه و پینیون اغلب در خودروهای اسپرت و سایر وسایل نقلیه که نزدیک به زمین هستند یا فضای کمی در جلوی خودرو دارند استفاده می شود.
این سیستم ها بیشتر در این شرایط استفاده می شوند زیرا سیستم های نسبتا فشرده ای هستند و مانند سیستم های دنده فرمان اکثر کامیون ها به اتصالات پیچیده نیاز ندارند.
وقتی رک و پینیون از کار بیفتد چه اتفاقی می افتد؟
مهم است که بدانید وقتی قفسه و پینیون تمام می شود چه اتفاقی می افتد. هنگامی که یک پینیون در شرف از کار افتادن است، فرمان می تواند بسیار دشوار باشد. با این حال، اگر یک قفسه یا پینیون از کار بیفتد، کنترل کامل فرمان را از دست خواهید داد.
تمام شدن قفسه یا پینیون بسیار خطرناک است زیرا سیستم فرمان برقی در وسیله نقلیه شما از پمپ فرمان برقی برای فشار دادن مایع فرمان و رساندن آن به قفسه و پینیون شما استفاده می کند.
این مایع پرفشار به حرکت قفسه هنگام چرخاندن فرمان کمک می‌کند، بنابراین چرخاندن چرخ‌ها در زمانی که وسیله نقلیه شما به کندی حرکت می‌کند یا زمانی که وسیله نقلیه شما در حال توقف است، برای شما دشوار نخواهد بود. مانند هر سیستم هیدرولیک فشار قوی، سیستم فرمان برقی که با قفسه و پینیون استفاده می شود ممکن است نشتی داشته باشد.
نشت قفسه و پینیون چگونه اتفاق می افتد؟
ممکن است یکی از شیلنگ ها یا خطوط در سیستم فرمان برقی شما شروع به نشت کند یا در محل اتصال یا به دلیل ترک در ناحیه لاستیکی انعطاف پذیر. با این حال، احتمال نشتی سیستم فرمان برقی شما از یکی از مهر و موم های قفسه و پینیون بیشتر است.
یک مهر و موم که در آن ستون فرمان شما وارد مجموعه قفسه می شود و یک مهر و موم که در آن هر میله اتصال وصل شده است. هر یک از این مهر و موم باید حاوی مایع فشار قوی فرمان باشد در حالی که ستون فرمان می تواند بچرخد و میله های اتصال نیز می توانند حرکت کنند. با گذشت زمان، این مهر و موم ها می توانند خشک شوند، منقبض شوند، ترک بخورند یا شل شوند و باعث نشتی شوند.
نشت قفسه و پینیون چگونه اتفاق می افتد؟
ممکن است یکی از شیلنگ ها یا خطوط در سیستم فرمان برقی شما در محل اتصال یا به دلیل ترک خوردن بخش لاستیکی انعطاف پذیر شروع به نشتی کند. با این حال، به احتمال زیاد سیستم فرمان برقی شما در یکی از مهر و موم های قفسه و پینیون شما نشتی ایجاد کند.
جایی که ستون فرمان شما وارد مجموعه قفسه و پینیون می شود یک مهر و موم وجود دارد، سپس یک مهر و موم که در آن هر میله اتصال وصل می شود. هر یک از این مهر و موم ها باید مایع فشار قوی فرمان فرمان را در خود نگه دارند و به ستون فرمان اجازه می دهند تا بچرخند و میله های اتصال نیز حرکت کنند. با گذشت زمان این مهر و موم ها می توانند خشک شوند، منقبض شوند، ترک بخورند یا از بین بروند و باعث نشتی شوند.
چگونه نشتی قفسه و پینیون را پیدا کنیم؟
برای پیدا کردن نشتی قفسه و پینیون خود می توانید این سه مهر و موم را نسبتاً آسان بررسی کنید. تنها قسمت دشوار این است که در زیر وسیله نقلیه خود نصب کنید، اما اگر رمپ یا پایه جک و جک دارید که به راحتی قابل انجام است، فقط مطمئن شوید که وسیله نقلیه شما قبل از خزیدن زیر آن ایمن است!
قفسه و پینیون باید یکی از پایین ترین اجزای خودروی شما باشد و احتمالاً درست زیر روغن موتور شما قرار دارد.
چرا تعمیر نشتی قفسه و پینیون گران است؟
دلیل اینکه تعمیر نشتی قفسه و پینیون بسیار گران است این است که درزگیرها اغلب حتی توسط مکانیک قابل تعمیر نیستند. اکثر نشتی های رک و پینیون نیاز به تعویض کل مجموعه قفسه و پینیون دارند، حتی اگر اکثر آنها به خوبی کار کنند.
خبر خوب این است که شما جایگزین دیگری برای جایگزینی گران قیمت دارید. شما می توانید به سادگی و به سرعت مهر و موم های قفسه و پینیون خود را بدون جدا کردن آنها بازیابی کنید.
با افزودن نشت توقف فرمان برقی شیطان آبی به مخزن فرمان برقی خود، فوراً نشتی های فرمان برقی شما را مسدود می کند و تضمین می شود که نشت قفسه و پینیون شما را به طور دائم ظرف چند روز پس از رانندگی مسدود می کند.
نشتی توقف فرمان برقی Blue Devil به طور ویژه برای احیا و بازیابی آب‌بندها در قفسه فرمان برقی شما ساخته شده است و آنها را به اندازه و عملکرد اصلی خود باز می‌گرداند تا نشت شما را مسدود کند. نشتی توقف فرمان برقی شیطان آبی آسیبی نمی‌زند یا رک و پینیون شما را مسدود نمی‌کند و تا زمان شستشوی بعدی فرمان برقی برنامه‌ریزی‌شده در سیستم شما ایمن است.
سوالات متداول
هزینه تعویض رک و فرمان پینیون چقدر است؟
میانگین هزینه تعویض رک و پینیون بین 1440 تا 1734 دلار است. هزینه کار بین 339 تا 427 دلار تخمین زده می شود در حالی که قیمت قطعات بین 1101 تا 1307 دلار است. این محدوده شامل مالیات و هزینه‌ها نمی‌شود و خودروی خاص یا مکان منحصر به فرد شما را در نظر نمی‌گیرد.
مشکلات فرمان رک و پینیون چیست؟
اگر قفسه فرمان و پینیون شما فرسوده شوند، فرمان احساس شل شدن می‌کند. همچنین متوجه خواهید شد که خودرو با سرعت زیاد سرگردان است و نگه داشتن آن در لاین سخت است. همچنین هر ناقصی در جاده باعث می شود که خودروی شما به جای اینکه در یک خط مستقیم بماند، به راحتی به سمت چپ به راست حرکت کند.
آیا فرمان رک و پینیون خوب است؟
فرمان رک و پینیون احساس بسیار بهتری برای راننده در هنگام چرخش ایجاد می کند. برای چرخاندن وسیله نقلیه خود به چپ یا راست، تلاش بسیار کمتری می‌طلبد، که این امر باعث افزایش اعتماد به نفس و احساس راننده در وسیله نقلیه آنها می‌شود. قفسه ها با نسبت های مختلف یا کاهش دنده های مختلف ساخته می شوند.
فرمان رک و پینیون در مقابل فرمان برقی چیست؟
هنگامی که فرمان را می چرخانید، دنده پینیون می چرخد و قفسه را حرکت می دهد. میله اتصال در هر انتهای قفسه به بازوی فرمان روی دوک متصل می شود. در سیستم قدرت بخشی از قفسه شامل یک سیلندر با پیستون در وسط است و این پیستون به قفسه متصل می شود.
آیا هنوز از فرمان رک و پینیون استفاده می شود؟
بسیاری از خودروهای مدرن از مکانیزم‌های فرمان قفسه‌ای و پینیون استفاده می‌کنند، جایی که فرمان چرخ دنده پینیون را می‌چرخاند. پینیون قفسه را به حرکت در می آورد، که یک چرخ دنده خطی است که با پینیون مشبک می شود و حرکت دایره ای را به حرکت خطی در امتداد محور عرضی ماشین (حرکت پهلو به پهلو) تبدیل می کند.
آیا تعویض قفسه و پینیون سخت است؟
تعویض قفسه فرمان از نظر فیزیکی دشوار نیست، اما برای اطمینان از درست انجام شدن و دوام تعمیر باید چند مرحله را طی کنید. تمیزی کلید تعویض قفسه فرمان است.
هزینه تعویض قفسه فرمان چقدر است؟
به طور متوسط، قیمت یک قفسه فرمان جدید بسته به سال، ساخت و مدل ماشین شما، تقریباً بین 100 تا 500 دلار است. اگر بودجه کمی دارید، یک قفسه فرمان بازسازی شده را در نظر بگیرید.
چگونه می توانم بفهمم که رک و پینیون یا پمپ برقی فرمان من خراب است؟
علائم پمپ فرمان بد عبارتند از:
- ماشین شما هر زمان که چرخ را بچرخانید صدای ناله می دهد.
- فرمان ماشین شما دیر پاسخ می دهد.
- فرمان ماشین شما سفت است.
- وقتی کلید را در استارت می‌چرخانید، ماشین شما صدای جیغ می‌دهد.
- ماشین شما صداهای ناله می دهد.
مزیت اصلی فرمان رک و پینیون چیست؟
سیستم فرمان قفسه‌ای و پینیون به شما «احساس جاده» بهتری می‌دهد که این نوع رانندگی را کمی آسان‌تر می‌کند. این بازخورد سریعتر و بهتر از یک سیستم استاندارد به شما می دهد.
آیا می توانید نشتی قفسه و پینیون را برطرف کنید؟
تعمیر نشتی قفسه و پینیون اغلب گران است زیرا تعمیر و نگهداری سیل‌ها حتی توسط مکانیک دشوار است. اکثر نشتی ها با تعویض کل سیستم قفسه و پینیون حل می شوند تا اطمینان حاصل شود که سیستم به درستی کار می کند. یک جایگزین، محصول “نشت توقف فرمان برق” است.
یک قفسه و پینیون چند مایل باید دوام بیاورد؟
قفسه و پینیون تا حدود 100000 مایل دوام خواهند آورد. اما آنها می توانند فرسوده شوند و هنگامی که شروع به از بین رفتن کنند، علائم قابل توجهی را مشاهده خواهید کرد. برخی از علائم عبارتند از صداهای به هم خوردن هنگام چرخاندن فرمان، نشتی مایع فرمان برقی و شل بودن فرمان با بازی زیاد.
آیا قفسه و پینیون با استفاده از چرخ دنده حلزونی انجام می شود؟
در راه‌آهن قفسه و پینیون، یک قفسه مرکزی بین دو ریل با یک پینیون روی موتور درگیر می‌شود و به قطار اجازه می‌دهد تا از شیب‌های بسیار تند بالا کشیده شود. WORM GEAR: برای کاهش سرعت از کرم استفاده می شود. برای هر چرخش کامل شفت کرم، شفت چرخ دنده تنها یک دندان دنده را جلو می برد.
