Пермские ученые упростили создание линейных двигателей для конвейеров и роботов-манипуляторов
Линейные двигатели приводят в движение электрический транспорт, лифты высотных зданий, металлорежущее оборудование, транспортировочные конвейерные ленты, сваебойные молоты и даже бионические протезы. Их преимущество в том, что для перемещения по прямой линии не нужны дополнительные механизмы — шестерни, рейки или цепи. Но иногда при обработке деталей сложной формы, выполнении некоторых манипуляций в робототехнике, перекосах и неровностях движения необходимо перемещение по криволинейной траектории. Не каждая конструкция агрегата способна сделать это эффективно и без лишних колебаний. Ученые Пермского Политеха проанализировали три вида моделей линейного двигателя и выяснили, какой из них лучше всего справляется с поставленной задачей.
Статья опубликована в журнале «Электротехника». Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Большинство традиционных двигателей основаны на преобразовании электрической энергии в процессе вращения подвижного поршня вокруг своей оси. Для изменения их скорости, силы и других параметров необходимо использовать механические передачи – зубчатые шестеренки, рейки и цепи. Это усложняет и утяжеляет конструкцию.
В линейных двигателях подвижная часть перемещается вдоль оси, то есть не вращается. Благодаря этому они преобразуют энергию непосредственно в движение по прямой без дополнительных механических передач. Это повышает надежность и снижает износ составляющих. При этом бывают ситуации, когда подвижная часть должна идти по искривленной линии или дуге, как это происходит, например, при обработке деталей сложной формы на станке или при выполнении действий роботизированной рукой.
Для таких случаев в некоторых линейных двигателях предусмотрен гибкий вторичный элемент – подвижный механизм, который может изгибаться или деформироваться в некоторых пределах. Сложность в том, что не каждая такая конструкция качественно справляется с нестандартной траекторией.
Ученые Пермского Политеха сравнили несколько вариантов линейного двигателя и выявили самый перспективный гибкий вторичный элемент. Анализ проводили путем создания в специальной программе двумерных моделей. За основу выбрали линейный четырехполюсный малогабаритный двигатель – он имеет небольшие размеры и широко применяется в механизмах, где требуется компактность, простота и надежность – в насосах, конвейерах и роботах-манипуляторах. Изучаемый элемент состоит из силикона, который позволяет ему изгибаться, и магнитных элементов – они взаимодействуют с магнитным полем статора, вызывая движение.
«Мы рассмотрели три варианта конструкции этого механизма. В первом – на подвижной части внутри силикона размещаются кольца из магнитомягкой стали, которая проводит магнитное поле. Взаимодействие этого поля и тока создает силу, которая перемещает подвижную часть в линейном двигателе. Вторым вариантом стало применение силикона, смешанного с магнитомягкой стружкой. Третий и наиболее простой вариант – удаление 1/3 материала вокруг шарнира, чтобы обеспечить большую гибкость», – комментирует Александр Плюснин, аспирант кафедры «Электротехника и электромеханика» ПНИПУ.
«Мы сравнивали модели по одному из главных критериев – тяговому усилию. Этот параметр показывает силу, которую двигатель создает для перемещения объекта. В программе моделирования мы построили графики для каждой конструкции и выявили средний показатель. Результаты показали, что наиболее эффективен вариант с использованием магнитомягких колец. Такой двигатель развивает наибольшее тяговое усилие – 4,38 Н против 3,58-3,63 Н. При этом он испытывает меньше колебаний, а значит сохраняет стабильность и плавность работы», – объясняет Денис Опарин, старший преподаватель кафедры «Электротехника и электромеханика» ПНИПУ.
Исследование ученых Пермского Политеха выявило наиболее перспективный вариант конструкции гибкого вторичного элемента для линейного двигателя, который способен эффективно работать на искривленных траекториях. Использование магнитомягких колец обеспечивает наибольшее тяговое усилие, меньшие колебания и, следовательно, более стабильную и эффективную работу. Разработка станет оптимальным решением для предприятий, где в производстве задействованы станки для обработки деталей, конвейерные ленты и роботы-манипуляторы.
Telegram 
Дзен 
VK Процессы, сопровождающие жизнь черных дыр, интересуют не только теоретиков. Ученые уже знают, что энергия и частицы могут покидать черные дыры и теперь работают над способами эту энергию использовать.
Ученые подтвердили один из самых необычных эффектов Общей теории относительности (ОТО): вращение Земли действительно «увлекает» за собой пространство-время. Новое измерение, выполненное с помощью спутника LARES-2, оказалось примерно в 10 раз точнее предыдущих и еще сильнее ограничило пространство для альтернативных теорий гравитации.
В отличие от микрочастиц, наночастицы не только эффективно проходят барьеры дыхательной системы, но и идут дальше — в мозг человека. До сих пор масштаб смертности от них был неясен. Теперь исследователи выяснили, что она доходит до миллионов человек каждый год.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно