Жидкие шестерни способны перевернуть 5000-летнюю историю машиностроения - «Технологии»

В Нью-Йоркском университете группа исследователей под руководством профессоров Джуна Чжана и Лейфа Ристрофа разработала технологию «жидких шестерен». Это гидродинамический механизм, в котором традиционные шестерни не контактируют друг с другом напрямую — пространство между ним заполнено смесью воды и глицерина. При вращении одной шестерни в этой вязкой субстанции возникают завихрения, которые приводят в движение вторую шестерню.

Если расстояние между шестернями мало, возникают микроскопические вихри, которые закручивают шестерни в противоположных направлениях. При увеличении расстояния вращение становится одинаково направленным. Варьируя расстояние между шестернями и состав жидкости, инженеры могут регулировать вращение компонентов и тем самым менять передаточное число системы.

В жидкой среде исчезает проблема загрязнений и попадания мусора – жидкость просто обтекает препятствия. Отсутствие прямого контакта между шестернями снижает их износ, такая система защищена от заклинивания. А еще она не нуждается в смазке, нужно лишь подобрать соответствующий состав жидкости, которая обеспечит плавное вращение.

Подобные разработки ставят вопрос о проектировании коробок передач с нуля. Также они очень пригодятся для создания «мягких роботов», с их помощью можно создать общий жидкостный контур и передавать вращение без использования редукторов на каждом шарнире. В такой системе предельно низкое количество зон напряжения и точек защемления механизмов в сравнении с классическими зубчатыми передачами. Да и регулировать объем и состав жидкости проще, чем менять отдельные сломанные шестерни.

Источник — Physical Review Letters