За плавний хід: Війна кульок і шестеренок

За плавний хід: Війна кульок і шестеренок

Велосипед Ellsworth Ride зроблений з найсучасніших матеріалів і має цілком футуристичний дизайн. Однак і це все лише дрібниці: головне, що він оснащений коробкою передач нового типу - безперервно змінюваною планетарною трансмісією.


Створення коробки передач, яка могла б забезпечити плавну зміну передавального числа в досить широкому діапазоні, є одним з найактуальніших завдань сучасної механіки. Безперервну трансмісію можна назвати «святим Граалем» транспортної індустрії. Вона дозволила б істотно спростити конструкцію автомобілів (зокрема - повністю відмовитися від такого вузла, як зчеплення), зробити їх значно дешевше і зручніше в управлінні. Відповідні пристрої, іменовані варіаторами, розробляються вже дуже давно, проте досі інженерам не вдавалося позбавити їх від маси критичних недоліків. Варіатори виявляються або недостатньо надійними, або дуже вже складними і дорогими. Крім того, вони, як правило, мають дуже вузький робочий діапазон. Тому основним типом коробки передач залишається трансмісія з жорстко фіксованими швидкостями, в якій провідний вал послідовно приєднується до шестерень різного діаметру.

У 2006 р. компанія Fallbrook Technologies заявила про те, що їй вдалося-таки створити варіатор, вільний від більшості «хвороб», якими страждали його попередники - безперервно змінювану планетарну трансмісію NuVinci (Continuously Variable Planetary Transmission, CVP Nui). Пристрій було названо на честь легендарного італійського художника і вченого Леонардо да Вінчі - вважається, що саме він винайшов трансмісію з плавною зміною передавального числа, намалювавши в 1490 р. схему примітивного варіатора.

В основі трансмісії NuVinci лежать два диски (ведучий і ведучий) із загнутими кромками. Краї дисків впираються в систему металевих кульок, які можуть крутитися навколо фіксованих осей. Обертальний момент передається з диска на диск саме через них. Якщо вісь обертання кульок перпендикулярна площині дисків, передавальна кількість системи виявляється рівною одиниці. Якщо ж вона почне відхилятися в бік того чи іншого диска, передавальне число буде плавно змінюватися, оскільки в процесі одного обігу кулька пробігатиме по різних дисках неоднакову відстань. Той диск, в чию сторону нахилилися кульки, буде обертатися швидше, а протилежний - повільніше.

У цієї елегантної схеми є один серйозний недолік - гладкі кульки треба якось утримати від проскальзування. Творці NuVinci вирішили цю проблему за допомогою мастильної речовини, що містить тверді мікрочастинки. Такі вкраплення забезпечують міцне зчеплення кульок з поверхнею дисків, виступаючи в ролі своєрідного ущільнювача, в той час як рідкі компоненти змащення забезпечують захист рухомих частин від зносу і корозії. Трансмісія робиться герметичною, змащується на заводі і не вимагає ніякого обслуговування протягом усього терміну експлуатації. Розробники особливо підкреслюють той факт, що їх пристрій відрізняється високою надійністю і простотою у виробництві.

Першим транспортним засобом, що використовує варіатор NuVinci, став велосипед Ellsworth Ride. Ті, хто встиг випробувати його в дії, зазначали, що процес перемикання передач на цьому велосипеді нагадує підбудову радіоприймача. Зміна швидкості здійснюється простим поворотом ручки, укріпленої на кермі, при цьому передавальне число змінюється безшумно і плавно - ніяких клацань і ривків, пов'язаних з перемиканням шестеренок! Як стверджують розробники, велосипед - це тільки початок: варіатор може бути з успіхом застосований у виробництві мотоциклів, автомобілів, газових турбін, вітряних генераторів і так далі, і так далі.

Читайте також про сучасні коробки передач: «Повним-повна моя коробочка» і про роботи професора Норбея Гуліа зі створення варіатора: «Супертехніка від супермена».

Image

Publish modules to the "offcanvas" position.