Для этого исследователи из Института прочности и надежности системы Фраунгофера используют диэлектрические эластомеры LBF (DE). Это мягкие материалы, которые деформируются при высоких электрических напряжениях, что делает их идеальными для изготовления приводов. По сравнению с пьезоприводами они имеют преимущество в достижении сравнительно больших расширений с меньшими усилиями. Ученые использовали эту возможность и разработали концепцию приводов DE, которая работает с металлическими перфорированными электродами.
Благодаря перфорированной структуре эластомер может локально выходить в эти углубления при наличии электрического поля. Эта концепция подходит для создания динамических несущих приводов и предназначена для расширения возможностей функций обычных эластомерных элементов в будущем. Основываясь на этом, Fraunhofer LBF разработал функциональный демонстратор для активного хранения. С помощью активного эластомерного подшипника институт расширяет спектр своих услуг в области вибрационных технологий.
Гашение вибрации
Вибрации от ветряных турбин значительно снижены
Храните устройства, подверженные вибрации
Ученые отделили массу, хранящуюся на приводе, от вибраций под землей. С пассивными подшипниками было бы неизбежно, чтобы амплитуда колебаний в резонансе заметно увеличилась. Не так с новым типом активного подшипника: он уменьшает вибрацию во всем соответствующем частотном диапазоне. Исследователи LBF смогли обойти в противном случае невыгодную характеристику нелинейности исполнительного механизма, то есть прогиб, который не совсем пропорционален приложенному напряжению, с помощью новых инженерных подходов к управлению. С помощью нецелочисленных степенных функций можно компенсировать нелинейное поведение и избежать нежелательных эффектов.
Дизайн, разработанный в Fraunhofer LBF, подходит для хранения чувствительных к вибрации устройств и процессов, таких как чувствительные микроскопы или точные производственные процессы. Возможен и обратный случай: машины, такие как насосы или двигатели, могут быть разъединены с точки зрения вибрации активными подшипниками, так что вибрации, поступающие в окружающую среду, сводятся к минимуму. В случае отказа электроники благоприятные пассивные свойства эластомера для хранения сохраняются - явное преимущество по сравнению с другими технологиями привода.
Значительно уменьшить вибрации
До настоящего времени пассивные эластомерные компоненты были типичной задачей снижения вибраций в больших количествах и в многочисленных применениях. Активные компоненты LBF значительно увеличивают потенциал снижения вибрации. В дополнение к подходам привода, сенсорные функции также могут быть интегрированы. Например, можно контролировать силу, проходящую через подшипник во время работы, и движение, поглощаемое подшипником.
резинка
Практическое испытание пройдено: натуральный каучук из одуванчиков
Для нового типа активных эластомерных подшипников возможны применения в автомобильном, машиностроительном и заводском строительстве, а также, например, для мостовых и строительных подшипников. Исследователи LBF также приняли во внимание экологический аспект: основным материалом в функциональном демонстраторе является возобновляемое сырье - натуральный каучук. В отличие от электродинамических или пьезоэлектрических приводов, редкоземельные металлы или свинецсодержащая керамика не используются.
Ищем партнеров для дальнейшего развития
До сих пор Fraunhofer LBF удалось добиться многообещающих результатов с помощью демонстраторов функций. Однако до сих пор их нужно было создавать вручную. Чтобы внедрить технологию производства, близкую к серийному производству, LBF ищет партнеров, с которыми эта технология может быть усовершенствована, и могут быть изготовлены экономичные приводы для широкого спектра применений. (Ш)