Новая конструкция вращающейся передачи создана впервые за 50 лет (+видео)

Трудно представить себе, чем может быть примечательна обыкновенная механическая передача? И все таки... Впервые, с тех пор как компания Harmonic Drive представила свою революционную систему зубчатой передачи в 1960-е годы, создан новый тип вращающейся передачи, которая обладает массой достоинств.

Физические основы конструкции большинства типов электродвигателей требуют повышенных скоростей вращения, чтобы обеспечить их эффективную работу. Если высокая скорость вращения не требуется для приводимого в действие механизма, тогда нужно добавить роторную передачу, которая может преобразовать низкий крутящий момент при высокой скорости вращения в высокий крутящий момент при более низкой скорости вращения. В робототехнике часто используются прецизионные шестеренчатые передачи, потому что они компактны, имеют высокие передаточные отношения и, возможно, самое главное, не имеют люфта, который вы получаете с использованием обычных зубчатых передач. В роботизированных приложениях, люфт означает невозможность выполнения точных действий.

Гармонические шестеренчатые передачи очень хороши, но они очень дорогие, потому что требуют использования прецизионной обработки при изготовлении. Александр Кернбаум, старший инженер-исследователь в компании SRI International, пришел к созданию совершенно новой роторной передачи, названной привод Abacus, и этот эффектный механизм обещает существенные преимущества.

Привод Abacus (названный так, потому что имеет компоненты, которые выглядят как шарики на счетах (beads of an abacus)) является передачей чистого качения. Здесь нет никаких частей, трущихся или скользящих по отношению друг к другу (например, зубьев), только катящиеся части. Трение и скольжение приводят к пустой трате энергии. На самом деле эффективность обычных передач, как правило, около 50 %. Кернбаум заявляет, что эффективность Abacus выше 90 %, что является серьезным достижением. Шарики, которые вы видите в приводе, катятся в канавку и из канавки, диаметр который меняется. Это приводит к тому, что шарики эффективно изменяют диаметры в зависимости от того, в каком месте канавки они находятся, в результате получается циклоидальный тип движения, который мы видим в зубчатых передачах Harmonic Drive.

«Мы напечатали с помощью 3D-принтера самые первые приводы Abacus для того, чтобы выяснить, как они работают», - сказал Кернбаум.

Единственный производитель передач Harmonic Drive - компания с одноименным названием является партнером в этом проекте. Она имеет лицензию на конструкцию Abacus от SRI и сотрудничает в коммерциализации этого изобретения.