Эволюция подшипников на примере отдельных моделей

Сегодня подшипники качения встречаются буквально в каждом механизме, начиная от огромных машин и станков и заканчивая домашней утварью.

Кто первый придумал подшипник

Первый опыт применения подшипников качения ошибочно приписывают египтянам, которые разрабатывали механизмы для перемещения огромных валунов при строительстве пирамид, в каждом из которых использовались подшипники.

Другая версия касается строителей Стоунхенджа, которые также использовали подшипниковые механизмы для перемещения громадных каменных глыб. В качестве тел качения использовались каменные шары, похожие на современные мячи для крикета. Учитывая найденное количество таких шаров и их идеально совпадающие диаметры, был сделан вполне обоснованный вывод о том, что они являются часть древних подшипников.

На самом деле, самый ранний экземпляр подшипника качения датирован 40 годом до нашей эры и использовался он для вращения римского стола. Позднее Леонардо Да Винчи использовал принцип работы подшипника в чертежах вертолета. Впервые вариант подшипника с сепаратором предложил Галилео Галилей в XVII веке

В дальнейшем эволюция касалась формы детали и способа ее применения. Основной скачок эволюции пришелся на конец 20 - начало 21 веков, когда стали применять решения, увеличивающие скорость работы, уменьшающие трение поверхностей, позволяющие изготавливать подшипники разных размеров.

Сталь и керамика

Если ранее подшипники изготавливали только из стали, что влекло за собой определенные сложности - тепловая расширяемость, высокая плотность, коррозия, большой коэффициент трения и т.д., то сегодня активно используются керамические синтетики.

Керамика - диэлектрик, легче стали на 40% и значительно лучше рассеивает тепло. Твердость по Роквеллу стального шарика составляет 60 единиц, керамического – 75 единиц по шкале C. Модуль упругости керамики в 1,5 раза выше стали, но самое главное она не магнитится.

Смазка для подшипников

Ключевой фактор качества работы сборочного узла. Она позволяет снизить износ узлов, защитить их от температурного воздействия, коррозии и прочих факторов, отрицательно влияющих на работоспособность всего механизма в целом.

Сегодня разработано несколько разновидностей смазочных материалов – от стандартного масла до твердой смазки, которая сухим тонким слоем покрывает трущиеся поверхности и препятствует их прямому контакту.

Инновационные идеи

Пальму первенства уже несколько лет удерживают японцы. Не все конструкции выдерживают проверку временем, и далеко не каждая применяется по назначению, но фантазия японских разработчиков действительно не ограничена ничем.

Так, например, был разработан прототип узла с нетрущимися шариками, где они в принципе не встречаются друг с другом. Конструкция основана на рваном движении - во внешнем кольце сделаны углубления, проходя через которые шарики то замедляются, то ускоряются. В результате такого ритма тела качения не догоняют и не трутся друг об друга. Соответственно, в данной конструкции не нужны ни сепаратор, ни смазочный материал.

На сегдняшний день это наиболее удачный прототип, на который, хотя он и не завершен, уже поступают многочисленные заказы.