Подшипники в ретроспективе
Подшипник (от «под шип») – техническое приспособление для опоры, оси, вала или другой подвижной конструкции, фиксирующий ее положение и обеспечивающий эффективное качение, скольжение, вращение или некое линейное перемещение с минммальным сопротивлением, передающее нагрузку от подвижных деталей неподвижным.
Подшипник призван уменьшить трение между деталями механизма. Поскольку о трении люди всегда имели определенное представление (добывание огня с помощью палки, трущейся о деревянное основание, обработка днища деревянной лодки для скольжения по воде и т. д.), первые подшипники стали появляться еще в эпоху неолита.
Подтверждением этому являются результаты раскопок – находки примитивных подшипников, использующихся в древних прядильных, гончарных и сверлильных приспособлениях, которые позднее стали применять и в колесах повозок.
Важной вехой было изобретение колеса и переход от скольжения к качению примерно за 3 тысяч лет до нашей эры.
В то же время примерно до II в. до н. э. в Египте и Азии для транспортировки тяжелых грузов активно использовались предшественники обыкновенных роликов в виде деревянных бревен. С их помощью переносились каменные блоки, осадные орудия и т. д.
Для уменьшения сопротивления и нагрева активно использовали различные виды масел растительного происхождения, которые имели свойство быстро высыхать и были недостаточно вязкими. Лучше обстояло дело с жирами, обогащенными растительными сгустителями, и мазями из смол деревьев. Состав различных смазочных материалов описан, например, Плинием Старшим примерно в 50-60е гг. н. э. Список этот почти не менялся до изобретения паровоза, и лишь в начале XX в. начали завоевывать популярность минеральные масла.
Около 330 г. до н. э. грек Диадес создал первую модель подшипника качения, которая понадобилась для осадной вышки. Ролики в общей корзине перемещались по специальным желобам.
Прототипы продольных шариковых подшипников были разработаны в периоды правления Калигулы, Клавдия (I в. н. э.). На судах использовались поворотные круги с применением первых примеров роликовых и шариковых подшипников: деревянные диски, валики, различные элементы качения. В этих прототипах хорошо заметно понимание римскими инженерами преимуществ шарообразных форм качения перед цилиндрическими.
Позднее Леонардо да Винчи разработал принципиально новый вариант цапфы подшипника, заменив трение скольжения трением качения. Идея получила продолжение уже ближе к XIX веку в виде модели шарикоподшипника со свободно перемещающимися между колец шариками.
До наших дней дошел подшипник качения из металла, служивший в подпоре ветряка, построенного в 1780 г. в небольшом английском городе. В его составе – 40 литых чугунных шаров.
В последние 20 лет XIX века стало возможно изготавливать элементы подшипников с хорошей твердостью и точностью благодаря технологии абразивной обработки. До изобретения Фридрихом Фишером шлифовального станка для стальных шариков подшипники постоянно ломались из-за неравномерности нагрузок. Этот техник создал также первый автоматический фрезерный станок и подшипниковый велосипед.
После I Мировой процесс вытеснения подшипников скольжения механизмами качения ускорился. Около 1920 г. появились роликовые подшипники и различные их модификации, выдерживающие значительнее нагрузки.
Инженеры Петров Н. П. и О. Рейнолдс независимо исследовали гидродинамический эффект, в результате чего на практике стали использовать подшипники скольжения с принудительно подаваемым под давлением маслом, в основном в механизмах с тяжелым ротором и в тихоходных машинах.
Примерно в 1944 г. появились подшипники скольжения, не требующие постоянной смазки благодаря применению сплава бронзы с графитом или особого пористого металла, а также пневматические подшипники, где трение уменьшается давлением воздуха. Растет прочность быстроходных подшипников, чаще применяются решения с комбинированием гидростатических и шарикоподшипников, позволяющие многократно увеличивать нагрузку.
Модернизируется производство подшипников, появляются решения более точные и недорогие. С появлением компьютерной техники становится возможным конструировать и анализировать бесконечное количество виртуальных моделей подшипников. Тенденция к миниатюризации технических устройств потребовала изготовления различных типов микроподшипников.
В конце XX в. нашлась замена стали как основного материала для подшипника. Критике подверглись ее тепловая расширяемость, склонность к коррозии, магнитная и электрическая проводимость, относительно большой коэффициент трения. Были разработаны различные керамические аналоги. Например, керамический однорядный цилиндрический подшипник развивает скорость вращения в два раза выше по сравнению с металлическим предшественником.
Сегодня подшипники изготавливаются с использованием компьютерной техники, инновационных технологий и материалов. Купить различные варианты современных качественных подшипников всегда можно в компании ООО «Спецснаб-НН».
