水が歯車の歯をどのように置き換えるか

ギア、潤滑剤、金属部品の避けられない磨耗は、さまざまな用途において間もなく過去のものになるかもしれません。ニューヨーク大学（NYU）とニューヨーク大学上海の研究者は、 テクノロジー それは、ゲームチェンジャーとなることが期待されています。歯車は互いに接触せず、歯もなく、流体の力だけで動作します。

または 勉強 「流体歯車」の概念を導入（流体歯車）。これは、流体力学を利用してエネルギーと回転を伝達するメカニズムであり、可動部品間の物理的接触の必要性を排除します。

メカニズムの仕組み

動作原理は単純そうに見えますが、もちろん複雑です。物理学と数学の教授が率いる研究チーム ジャン・ジュン、水とグリセリンの濃厚な混合物で満たされた容器に 2 つのシリンダーを浸します。 1 つのシリンダーはモーター (アクティブ) に接続され、もう 1 つは自由に回転できるようにしておきました (パッシブ)。

アクティブなシリンダーが回転し始めると、その周りの液体を引きずり、渦と流れを生み出します。その結果は印象的でした。液体の流れが受動的シリンダーに「接触」し、強制的に動かされました。このシステムにはハード接続は必要ありませんでした。流体自体が中間リンクとして機能し、トルクを一方のシャフトからもう一方のシャフトに伝達します。

1 つのレイアウトで 2 つの機能

この発見で最も興味深い要素は、システムの適応性です。の 科学者 彼らは、2 つのシリンダー間の距離を変更すると、トランスミッションの動作が劇的に変化することに気づきました。

1. ギアモード: 円柱が互いに近づくと、円柱間に生じる渦が目に見えない「歯」のように機能します。これにより、従来の 2 つの噛み合う歯車と同様に、パッシブ シリンダーがアクティブ シリンダーとは反対方向に回転するようになりました。
2. ベルト機能: 距離が増加するにつれて、流体の流れの形状が変化し、両方のシリンダーを囲む流れが形成されました。この場合、パッシブ ローラーはアクティブ ローラーと同じ方向に回転し、駆動ベルトまたはチェーンの動作を模倣しました。

摩耗や破れ、もつれがなくなりました

このアプローチには複数の利点があり、従来のエンジニアリングの慢性的な問題を解決します。まず第一に、物理的接触がないということは、固体部品間の摩擦がゼロであることを意味します。材料の摩耗がなく、金属の削りくずも発生せず、騒音もほぼ完全に除去されます。

さらに、このシステムは、従来のギアボックスを破壊するような外部要因の影響を受けません。砂、ほこり、その他の小さな物体がローラーの間に入ると、液体がローラーの周りを流れるだけです。 「歯」は水でできているため、引っかかったり折れたりするリスクはありません。

ソフトロボティクスの未来

この特定のテクノロジーが近い将来に車のギアボックスに置き換わることはありませんが、「ソフト ロボティクス」の新たな地平を切り開きます (ソフトロボティクス）。の ロボット 柔軟な素材で作られ、人間や敏感な生物と対話することを目的としたものには、安全で適応性のある伝達メカニズムが必要です。

液体ギア システムでは、機械的な再構築を必要とせず、流体の粘度や回転速度を変更するだけでギア比を「その場で」調整できます。そのため、生体医療機器、人体内で動作するマイクロマシン、湿気や粉塵の多い環境で動作するロボットなどに最適です。