Ученые из Нью-Йоркского университета разработали бесконтактную трансмиссию, которая передает крутящий момент без использования классических зубчатых колес.
Трансмиссия теоретически (пока) даёт возможность для передачи мощности и в автомобилях.
В недавней статье в журнале Physical Review Letters исследовательская группа описывает, как они использовали жидкости в качестве переносчиков вращательного движения. В процессе была разработана система с двумя вращающимися цилиндрами в жидкости. Один цилиндр активно приводится в движение двигателем, в то время как другой пассивно реагирует на создаваемые завихрения. Эти потоки выполняют роль классических зубчатых колес, передавая крутящий момент без прямого контакта.
Исследователи использовали смесь воды и глицерина для целенаправленного контроля вязкости и плотности жидкости.
"Мы изобрели новые типы шестерен, которые сцепляются друг с другом за счет перемешивания жидкости, а не за счет сцепления зубьев – и мы открыли новые способы управления скоростью и даже направлением вращения"
- объясняет Цзюнь Чжан (американец, ага), один из ведущих авторов исследования.
Эксперименты показали два разных режима работы в зависимости от скорости вращения и расстояния между цилиндрами. Когда цилиндры расположены близко друг к другу, потоки действуют как "виртуальные зубья", которые вращают пассивный цилиндр в противоположном направлении. Этот режим эквивалентен классической паре шестерен.
С другой стороны, если цилиндры расположены дальше друг от друга, а активный ротор вращается быстрее, потоки будут окружать пассивный цилиндр, как в случае с ременной передачей. В этом случае оба цилиндра вращаются в одном направлении. Такая гибкость позволяет не только передавать крутящий момент, но и изменять направление вращения – и всё это без прямого механического контакта.
Отсутствие прямого контакта между компонентами устраняет износ из-за поломки зубьев или засорения посторонними предметами.
"Обычные шестерни должны быть тщательно изготовлены, чтобы их зубья плотно прилегали друг к другу, и любой дефект, неправильный зазор или песчинка могут привести к их заклиниванию.Жидкостные трансмиссии свободны от всех этих проблем, а скорость и даже направление можно изменять способами, которые невозможны с механическими"
объясняет Лейф Ристроф.