Шариковое колесо из России может вытеснить шестерёнки

Сам-по-себе | 19 июня 2008 г. | Интересно | 12 баллов ?

"Мы разработали и запатентовали альтернативу зубчатому колесу", — такая строчка в письме не могла нас не заинтересовать, и мы связались с его автором. Удивительно, но оказалось, что по профессии он — режиссёр и сценарист, по совместительству – автор рассказов в стиле гонзо, а по состоянию души – изобретатель. Потому далее о сценариях – ни слова.

В основе передачи — пара цилиндров со множеством выточенных ямок. В ямки одного из цилиндров помещены шарики. Далее всё просто — шарики, попадая в углубления соседнего цилиндра, передают усилие от одной детали к другой.

По словам Сурена, новая "зубчатая" передача (условно её всё-таки можно так называть) применима везде, где есть обычные передачи с зубьями: начиная от станкостроения и заканчивая часами и разводными мостами.

Мкртчян и Романов получили российский патент, но, конечно, хотели бы запатентовать новинку и в других странах. А самое интересное — изобретатели построили опытный образец передачи с шариками.

По идее, выпуск таких необычных передач должен быть ещё и более экологичным. Ведь при нарезании зубьев у традиционных шестерёнок в стружку уходит немало металла. А ведь это — и материал, и энергия, потраченные впустую (фото Сурен Мкртчян).

Правда, в силу некоторых обстоятельств, им не удалось полностью воплотить всё, что было задумано. Так, по первоначальному замыслу, шарики и лунки должны чередоваться на каждом из двух колёс. Однако и простая модель показала работоспособность идеи.

В патенте же описаны выполненные по тому же принципу самые различные вариации такой передачи (коническая, к примеру). Ведь расположение рядов шариков можно варьировать, как и форму удерживающего их "колеса".

Какой смысл в подобной замене?

Авторы изобретения отмечают, что "шариковые шестерни" проще в изготовлении и дешевле. Для них не нужны зуборезные станки. Достаточно насверлить отверстий в стальных цилиндрах да добавить шарики, сходные с теми, что работают в больших подшипниках.

А ещё такая передача не боится поломки "зуба" — если один из шариков выпадет из гнезда, весь механизм сможет работать как ни в чём не бывало. Ремонт также прост — вставить шарик обратно, и всё.

У нас сразу возник вопрос: как эти "зубья" крепятся? Не повылетают ли все сразу, особенно при высокой нагрузке?

Мкртчян пояснил, что шарики приклеены, но клей — не единственное, что крепко держит их на месте.

Дело в том, что под каждым шариком ещё есть лунка, в которой остаётся немножко воздуха. Клей работает как герметик, так что при попытке шарика выпасть разряжение удерживает его на месте ("Закон вантуза", — говорит Сурен).

Первый рабочий прототип узла и рисунки из патента (фото и иллюстрации Сурен Мкртчян).

Как рассказал изобретатель, масштабных испытаний прототипа не проводилось, поэтому о точной величине потерь на трение или об износостойкости такой системы (о чём мы сразу спросили Мкртчяна) говорить рано.

Тем не менее, полагаем, необычная передача вполне может в каких-то вариантах применения оказаться интереснее и удобнее простых шестерёнок.

Возможно, вы удивитесь, зачем выпускник ВГИКа, с блеском выступивший на ряде кинематографических конкурсов, занялся патентованием "нового колеса", кропотливым изготовлением первой модели...

Сурен приводит только один пример. Зато яркий.

В 1945 году писатель-фантаст Артур Кларк, тогда ещё только начинавший покорение сердец читателей, опубликовал... нет, не фантастический рассказ, а научную статью, в которой детально изложил идею размещения спутников связи на геостационарной орбите.

Пророчество писателя не просто сбылось — оно изменило мир. Но сам Кларк от этого ничего, кроме морального удовлетворения, не получил (у него не было даже патента). Позже он написал об этом фельетон — "Краткая предыстория спутников связи, или Как я на досуге потерял миллиард долларов".

Комментарии:

HaN 19 июня 2008 г. 14:09 #
Извиняюсь, конечно, но это ерунда :) Имел возможность наблюдать развитие гораздо более перспективной разработки - еще в 2000 году (20 патентов). Тоже "убийца подшипника" - http://www.redbear.ru
Однако, стоимость подшипника при любых раскладах будет дешевле, всилу более "грубого" технологического процесса...
{Ответить}

 

6 баллов Kurt 19 июня 2008 г. 17:36 #
не понял, причем здесь подшипники... в статье про альтернативу зубчатому колесу говорится...
{Ответить}

 

Сам-по-себе 19 июня 2008 г. 14:17 #
Тоже сомневаюсь, но хочется поделиться с остальными, выслушать мнения. Помоему уход от гениально простого к неоправданно сложному.
А как вы думаете, мужики?
{Ответить}

 

HaN 19 июня 2008 г. 14:21 #
Вы на www.redbear.ru то сходите :) Их изделия реально работают :) И имеют как высокий КПД, так и низкие потери на трение...
{Ответить}

 

Сам-по-себе 19 июня 2008 г. 14:44 #
Вечером из дома зайду.
{Ответить}

 

ЧегеВара 25 июня 2008 г. 11:53 #
удручающий сайт...
{Ответить}

 

Сам-по-себе 19 июня 2008 г. 14:54 #
Ну имеется в виду разрежение под шариком
{Ответить}

 

1 балл Вомбат 19 июня 2008 г. 14:23 #
Доверия «пироги» этого «сапожника» не вызывают.
Какой нужен герметик для реально работающей установки, при длительных рабочих нагрузках и перегревах?

{Ответить}

 

Johan 19 июня 2008 г. 14:36 #
рассказы в стиле гонзо...Мда..видимо, выдумывая очередной рассказик, что-то натолкнуло его на мысль о такой передаче. Не буду скептиком, по моему идея неплохая. Да и про сложность технологии производства-зря, не думаю, что это будет сложно. Обычная штамповка.
{Ответить}

 

Сам-по-себе 19 июня 2008 г. 14:51 #
Рациональное зерно есть - в зубьях обычной шестеренки присутствует трение, а если в этой конструкции шарики вращаются при передаче усилия, то трение скольжения заменяется трением качения --> уменьшаются потери.
{Ответить}

 

Alex098 19 июня 2008 г. 14:52 #
"У нас сразу возник вопрос: как эти "зубья" крепятся?" -
для меня этот вопрос остался без ответа...
и насколько хватит "Закона вантуза", ведь износ неизбежен...
ну, а вообще - любопытно...
{Ответить}

 

Kurt 19 июня 2008 г. 17:45 #
для меня тоже вопрос с креплением шариков остался непонятным... клей ИМХО - это ненадежно
{Ответить}

 

Борис Осипов 19 июня 2008 г. 17:58 #
Зенковка по окружности. Только в этом случае об оперативной ремонтабельности узла не может быть и речи. Идея страдает тем, что и гнезда и шарики должны быть равнопрочными, иначе шарики будут постепенно расшатывать свои гнезда и выпадать.
{Ответить}

 

Johan 19 июня 2008 г. 17:50 #
можно завальцевать шарики так, что они вываливаться не будут. И при этом сохранят подвижность.
{Ответить}

 

ytkaz 19 июня 2008 г. 17:57 #
а шестеренки то компактнее чем это колесо. В часы ведь такой механизм не установят. Хотя может я говорю о том о чем не имею даже представления.
{Ответить}

 

russak 19 июня 2008 г. 18:13 #
А мне нравиться...
{Ответить}

 

1 балл Крейсер I ранга 19 июня 2008 г. 18:28 #
инересно, они это тоже штамповкой делать будут?
производство будет дороже, а по качеству сомнительно
небольшая асинхронность вращения и заклинит штуковину - это раз
при достаточно больших нагрузках эти "зубцы" просто оторвутся от барабана, ибо угол между ними есть концентратор напряжений, в шестеренке же лишнего концентратора нет, так что это всего навсего попытка пропиариться
но посту плюс, показали что бывает и такое :)
{Ответить}

 

2 балла vc 19 июня 2008 г. 18:47 #
Молодец изобретатель!
Тупые механики десятилетиями отрабатывают сопряжение зубьев в шестернях, рисуют всякие дурацкие эвольвенты и прочие кривые кривые, придумывают прямо-, косозубые, конические пары и прочую ерунду, пишут тонны учебников и диссертаций...
Все! Хватит! Пришел гений-гуманитарий и изобрел Волшебные Шарики! Правда он не расчитывал эффективность данной передачи (и вряд-ли когда расчитает - гуманитариев механике не учат), но он своей гениальной гуманитарной жoпoй чувствует, что совершил революцию в технике. :)
Это же просто какая-то феерия мракобесия! Посту однозначно огромный плюс!
{Ответить}

 

-1 балл Nevada 19 июня 2008 г. 20:26 #
Один фиг, хоть в шестерёнку, хоть в эту хреновину сунешь руку - оторвёт нахрен :)
{Ответить}

 

-1 балл Titanic 19 июня 2008 г. 20:32 #
Не только спорное, но и бесполезное. И наверняка в разы дороже обычной шестерёнки, так как проще неё изобрести невозможно. А на счёт высокого износа... так поменяй её раз в пятилетку!!!
{Ответить}

 

MADI 19 июня 2008 г. 22:00 #
эта идея скорее всего найдет себя в крупном машиностроении....мож механизмы мостов разводных например, шлюзов или еще что....
{Ответить}

 

Борис Осипов 20 июня 2008 г. 12:16 #
Там прекрасно работает обычная червячная пара.
{Ответить}

 

1010 19 июня 2008 г. 22:02 #
В принципе мне кажется эти парни не чего нового не изобрели. Примерно такая схема работает на любой переднее приводной машине называется ШРУС шарнир равных угловых скоростей. И все это так же ломается и требует регулярного ухода и смазки. Правда там шарики находится в обойме. Но если этим валикам с шариками дать оборотов тысяч 20 я думаю вантус не поможет.
{Ответить}

 

jasper096 19 июня 2008 г. 22:36 #
vc: ОТЖЕГ БЕСЯКА :)))) Сенк (за положительные эмоции):))) Посту +. Мало ли что из этого выйдет со временем :)))
{Ответить}

 

1 балл JAVIS 20 июня 2008 г. 01:11 #
Вобщето говоря такое зацепление, где профиль зуба выполнен не по эвольвенте, как это у обычных зубчатых колес, а по окружности некого радиуса называется зацеплением Новикова.
Т.е. идея не новая. Зацепление Новикова, имея ряд приемуществ перед эвольвентным, мало распространено всвязи со сложностью его изготовления.
Да и сомневаюсь я, что данная передача хорошо себя проявит на относительно больших угловых скоростях. И к томуже обратите внимание на то каких это все габоритов. Это всего лишь протатип, но и по нему можно судить каких это будет размеров и веса если такое калесико сделать, скажем, диаетром 300-500 мм. Представьте себе такой редуктор или коробку передач. Какиеж тут приемущества?
Сомнения...
Впрчем, все новые идея прежде встречаются с немалой долей скептицизма.

{Ответить}

 

Yan 20 июня 2008 г. 02:20 #
да оно для больших габаритов (крутящих моментов) и придумано -
что проще , выточить здоровучий барабан и натыкать в него
готовые шарики , или точить такую же здоровучую шестерню ,
резать каждый зуб и всю целиком подвергать термообработке ? :-)
некое здравое зерно тут точно есть .

{Ответить}

 

Борис Осипов 20 июня 2008 г. 10:20 #
При изготовлении больших шестерен термообработке с последующей цементацией подвергается только внешний рабочий слой. Так же есть технология изготовления сменных бандажных зубчатых венцов. (Ближайший простейший пример - маховик колен-вала ДВС).
{Ответить}

 

Борис Осипов 20 июня 2008 г. 10:23 #
Совершенно верно. Есть шестерни с сегментным профилем зубчатого зацепления.
{Ответить}

 

vc 20 июня 2008 г. 13:57 #
Это и есть редуктор Новикова, просто аффтары решили упростить изготовление колес, разбив сплошные косые зубья и ямки того редуктора на набор шариков и дырочек.
Что запатентовали - молодцы - но в любом случае это патент из разряда "экран с чувствительной поверхностью, нажатие на который производится не пальцем, а кулаком" - техническая идея самоочевидная и навеняка в какой-нибудь поделке пригодится - тогда и патент всплывет - место застолблено на случай если когда-нибудь кто-нибудь реализует это на практике, тогда можно и бабла попилить.
Один израильско-украинский чудик вот до сих пор не смог такую хрень запатентовать, поэтому так без патента и прецца от собственной гениальности. :)
Вот ссылка на редуктор того чудика - http://www.olshanitza.info/421.html
{Ответить}

 

vc 20 июня 2008 г. 14:24 #
хотя про Новикова я, похоже, наврал - там шарики должны практически целиком из колеса торчать, а здесь только макушечки высовываются
{Ответить}

 

Владимир 20 июня 2008 г. 09:11 #
Ваши коменты почитаешь так вообще ничего не надо изобретать, все же и так "прекрасно" работает! Во-первых, кто сможет мне сказать как давно была разработанна первая шестерня? Очень давно. И вы что хотите сказать что она стала стразу в таком виде в ком мы ее видем сейчас? Такая вся надежная и хорошая? Все это время ее долго и упорно усовершенствовали. Во-вторых, область применения будет строга ограничена как и у любого другого дипа шестерни (косозубой, и т.д.). Проблему веса можно решить просверливанием отверстий внутри нее (параллельно оси вращения). Кстати такой метод облегчения в машиностроении придумали совсем недавно. Проблему осинхранизации, и как следствия заклинивания, можно решить с помошью увеличения протиположных от шариков отверститий. При этом никто из вас, не затронул проблему шума издаваемых обычными шестернями, на мой взгляд такая шестерня будет потише, а это весьма актуально в настоящий момент, потому что требования по создаваемому шуму постоянно ужесточаются. Ну и наконец. Что вы так? Надо радоваться за наших, не за бугром же придумали, и совершнно не важно кто придумал, инженер или вахтер, дядя Ваня, умные головы смогут довести это изобретение до ума.
{Ответить}

 

Борис Осипов 20 июня 2008 г. 09:58 #
Все это понятно.
Вот я дома порисовал возможные диаграммы напряжения этого узла и, к сожалению, пришел к доказательству того, что предполагал.
Для осуществления подвижности главного элемента, работающего на износ (шара) нужно оставлять зазор в гнезде его размещения. Любой механик вам скажет, что лишняя пара трения в передаче - лишний элемент снижения надежности. Подвижная сопряженная пара должна быть ремонтабельна. То есть, один из ее элементов должен изнашиваться быстрее другого и быть легко заменяем. Тут сразу вопрос - какой? Вал или шарик? А если оба равнопрочны, то как изготовить этот узел? Шар - изначально из легированной углеродистой стали. Вал точить из нее же - дороговато будет. Следовательно, вал придется калить уже после вкатывания и завальцовки шаров, возможно, что и вместе с еще сырыми шарами. Как после этого шары менять, (а ведь, все равно придется!) на что указывает автор изобретения, выдавая этот момент за преимущество изобретения?
Так что, извините, считаю изобретение недоработанным.
Кстати, снижение шумности с увеличением нагрузки давным-давно придумано. Это - увеличение частоты зубьев и гипоидное (со смещенными осями шестерен) их исполнение.
{Ответить}

 

CaNIBaLchik 20 июня 2008 г. 09:20 #
Мертвый ход они в Африке мертвый
{Ответить}

 

CaNIBaLchik 20 июня 2008 г. 09:20 #
Мертвый ход они в Африке мертвый ход
{Ответить}

 

Владимир 20 июня 2008 г. 09:27 #
Мда... с таким отношением не удивительно вся наша наука загинается, никому ничего не нужно. :(
{Ответить}

 

Борис Осипов 20 июня 2008 г. 10:06 #
Если какому-то "гению" приходит очередная идея, то исполнителям достается головная боль по ее воплощению. (Есть куда более жесткий вариант этого афоризма, разумеется).
{Ответить}

 

Борис Осипов 20 июня 2008 г. 10:37 #
И тут я представил себя собирающим редуктор с подобными парами.
Просто ужас! По оси ни вал, не шестерню не встремнуть! Только радиально! А это - увеличение габаритов конечного изделия, ограничивающее область его прмименения, к тому же, влекущее в масштабах серьезного производства к дополнительным расходам.
{Ответить}

 

Zoran 20 июня 2008 г. 13:14 #
имхо на 2 шестеренки металла уйдет раза в 4 меньше!
{Ответить}

 

Ваше имя
E-mail

Ваш комментарий:

— скажите волшебное слово (или пропишитесь на Городе)