История подшипника

История подшипника

 Примитивные предшественники современного подшипника, так широко применяемого в наши дни, упрощали жизнь человека уже многие тысячи лет тому назад. Подшипники скольжения были найдены впервые в раскопках, относящихся к эпохе неолита, когда люди впервые овладели умением сверления отверстий в камне. Изготавливались они, понятное дело, из камня и применялись в первобытных сверлильных приспособлениях и прядильных веретенах. Позднее стали использоваться в разнообразных простейших конструкциях, таких как: колесница, арба, гончарный круг, мельничные камни. Ведь до изобретения колеса транспортировка грузов совершалась на санях, которые тянули люди или животные, естественно тоже преодолевая сопротивление силы трения скольжения.
До II века до н.э. в древнем Египте и в Азии вместо подшипников при транспортировке тяжеловесных предметов использовались деревянные бревна. Аналогичный способ замены трения скольжения трением качения применяли также в местности Буген (Нубия), где построили египетскую крепость, в которой разводной мост передвигали на роликах.
В IV веке до н.э. проблеме трения посвятил одно из своих заседаний Аристотель, во время которого была обсуждена теория трения качения. Переломным этапом в реализации идеи уменьшения силы трения, оказывающей сопротивление движению, было изобретение примерно за 3000 лет до н.э. колеса, которое заменило скользящее движение на качение.
Первая конструкция, которую можно считать действующим «прототипом» подшипника качения, была разработана греческим инженером Diades около 330 г. до н.э. Это была головка осадной вышки для разрушения крепостных стен. В этой конструкции таран находился на роликах, которые передвигались в желобках, прорезанных в основании. Ролики были схвачены общей корзиной, управляемой с помощью канатов, перекинутых через неподвижные блоки. Канаты крепились к концам корзины. Интересным является то, что в таком решении первый раз использовали не только принцип действия современных подшипников, но и ввели передачу движения через стык качения, что теперь часто используется во фрикционных бесступенчатых передачах.
 К I в. н.э. археологи приписывают  найденные поворотные круги, напоминающие по принципу действия шарикоподшипники.

 Леонардо да Винчи создал рисунок идеальной цапфы подшипника, оригинальность которой заключалась в замене трения скольжения на значительно меньшее по величине трение качения.

В XVII веке сконструирован механизм для открывания дверей с червячными передачами и коническими подшипниками.

В XVIII появились подшипники для станочного инструмента.

Первый подшипник качения из металла находился в подпоре ветряка, построенного в 1780 г. в Англии в Спровстоне.

В XIX сконструирован подшипник колеса железнодорожного вагона. Начало применения технологии абразивной обработки.

В 1839 году американский ученый Исаак Бэббит стал изобретателем сплава, благодаря которому стало возможным производство шариков для полноценных подшипников качения. В состав сплава входили свинец, медь, сурьма и олово.

В 1853 г. Фридрих Фишер сконструировал машину для шлифования стальных шариков, что послужило основой создания компании по производству подшипников FAG.

В 1898 г. Генри Тимкеном, основателем американского производителя подшипников и стали The Timken Company, установлен на повозку с лошадьми конический подшипник 

В 1907 г. Свеном Вингквистом нарисован эскиз подшипника качения. Для производства была основана компания SKF. 

В 1920 г. разработаны роликовые подшипники, способные воспринимать значительные нагрузки.

В 1945 г. появились безмаслянные подшипники скольжения.

Стремительное развитие промышленности в послевоенные годы, продолжающееся до наших дней привело к появлению гибридных подшипников, подшипники с низким моментом вращения, микроподшипники для микроэлектроники, подшипники с керамическими телами качения и т.д. Самый большой прогресс в развитии подшипников был достигнут за двадцатый век, благодаря применению качественно новых материалов.

Ваше имя

Комментарий

Защита от роботов

Введите защитный код в поле ниже

Я согласен на обработку персональных данных

Японские инженеры изобрели подшипники, не требующие смазки / Хабр

SLY_G
000Z» title=»2015-05-23, 19:45″>23 мая 2015 в 19:45

Научно-популярное Физика

Обычный подшипник

Японские инженеры из компании Coo Space придумали, как можно снизить трение в подшипниках качения и избавиться от необходимости периодически их смазывать. Им удалось исключить из конструкции сепаратор путём нехитрых модификаций внешнего кольца подшипника.

Подшипники качения изобрели очень давно. Ошибочно первый опыт использования тел качения для уменьшения трения приписывают древним египтянам. На самом деле, самый ранний экземпляр подшипника относится к римскому вращающемуся столу, датируемому 40 годом до Н.Э. Леонардо Да Винчи (куда же без него) использовал их в чертежах своего вертолёта около 1500 года. А первый вариант подшипников с сепаратором предложил в 17-м веке Галилей.

Сейчас подшипники можно найти в подавляющем большинстве механизмов. От роликов и велосипеда до мотоцикла, от автомобиля до вертолёта, от жёстких дисков до вентиляторов. Лучшего способа снизить трение вращения пока не придумали – если не считать экзотической, сложной и дорогой магнитной подвески.

Шарики между кольцами обычного подшипника используются для того, чтобы снизить трение между движущимися частями. Но если использовать шарики без сепаратора, они будут догонять и тереться друг об друга, что наоборот приведёт к повышенному трению. А сепаратор тоже вносит свою лепту в сопротивление качению. В результате, любые подшипники требуют смазки, а редкие подшипники без сепараторов ограничены в скорости вращения ввиду повышенного истирания.

Однажды японские изобретатели налили себе крепкого зелёного чаю и задумались. Если проблема только в том, что шарики трутся друг об друга, нельзя ли сделать так, чтоб они не встречались? Оказалось – можно.

Принцип действия

Если сделать во внешнем кольце углубления, то шарики, проходя эти выемки, будут замедляться, а затем – ускоряться. В результате такого «рваного» ритма шарики не догоняют и не трутся друг об друга. И такой конструкции не требуется ни сепаратор, ни смазка. Назвали её Autonomus Decentralized Bearing (автономные децентрализованные подшипники).

И кружит, и кружит, и кружит

Пока компания успешно делает прототипы и уже получает заказы с разных концов света на свои чудо-подшипники. Снижение трения на порядок и устранение необходимости периодического обслуживания увеличит энергоэффективность и снизит себестоимость будущих механизмов.

Теги:

• подшипник
• смазка
• трение

Хабы:

• Научно-популярное
• Физика

Всего голосов 60: ↑53 и ↓7 +46

Просмотры

52K

Комментарии
45

Вячеслав Голованов
@SLY_G

Научпоп. Проповедую в храме науки.

Сайт

Сайт

Сайт

Twitter

ВКонтакте

Комментарии
Комментарии 45

История шарикоподшипников

Размещено: 10 февраля 2017 г. , 16:45:17

Трудно представить современную индустриальную эпоху без подшипников. В каждом механизме, который имеет дело с волевым движением, используются подшипники, чтобы сгладить его траекторию и уменьшить трение. Столь важная часть технологии не попала в руки инженеров, когда они начали создавать металлические машины, а имеет долгую и легендарную историю использования, которая уходит корнями в каменный век.

Деревянные подшипники

Еще до создания колеса в самом начале человеческой цивилизации понятие подшипников уже оформилось. В то время люди поняли, что размещение катящихся бревен под тяжелыми предметами облегчает их перетаскивание по поверхности.

Доказательства существования такого механизма очевидны в наскальных рисунках, а позднее и в рисунках египетских пирамид, на которых показаны деревянные ролики, используемые для перемещения тяжелых камней во время строительства. Также использовались различные жидкости для смазки подшипников и обеспечения более плавного их движения. Были проведены эксперименты с различными материалами для создания более качественных подшипников, от бронзы до цинка, хотя они оказались недостаточными для поддержки мощного автоматизированного оборудования, которое должно было появиться позже.

Индустриальная эпоха

С появлением усовершенствованных процессов обработки металлов давлением в начале индустриальной эпохи было установлено, что стальные подшипники намного лучше справляются со своей работой, чем деревянные или бронзовые подшипники. Филип Воан получил патент на шарикоподшипник в 1794 году, и его конструкция стала основой для создания современного шарикоподшипника. Резкое снижение трения привело к созданию гораздо более эффективных машин, благодаря чему машины производились в гораздо больших количествах, что привело к созданию заводов.

Подшипники также использовались в небольших устройствах, таких как часы, где сапфировые подшипники позволяли более точно отсчитывать время. Водяные мельницы также использовали все более сложные подшипники, чтобы упростить процесс подачи воды.

Настоящее время

В 1869 году Жюль Сурирэ получил патент на радиальный шарикоподшипник для установки в металлические велосипеды. Успех улучшенной конструкции привел к созданию нескольких новых типов металлических шарикоподшипников, все с разной конструкцией, специально созданной для конкретной машины.

Именно Свен Винквист предложил самоустанавливающуюся конструкцию для шарикоподшипников, установившую новый стандарт в плане конструкции. Возникла быстрая череда инноваций в этой области, от подшипников с проволочной дорожкой до подшипников с клиновидными канавками.

В течение 20-го века усовершенствование подшипников шло рука об руку с большими достижениями в автомобильной, станкостроительной и военной промышленности. Выбор тел качения расширился от шариков до роликов, конических роликов и сферических роликов. Подшипники могли выдерживать большие усилия и комбинированные (осевые и радиальные) нагрузки.

Металлургические процессы совершенствовались по мере того, как человечество углубляло понимание химии, что привело к созданию более твердых и износостойких материалов. Улучшенные смазочные материалы позволили подшипникам работать при более высоких скоростях и температурах. Новые и улучшенные подшипники сегодня используются в различных машинах, больших и малых, от стоматологических бормашин до космического корабля Mars Rover.

Подшипники имеют долгую и сложную историю, от первого примитивного деревянного подшипника до современного класса самосмазывающихся подшипников. Благодаря постоянному развитию материаловедения и технологии смазочных материалов, а также постоянному совершенствованию производства, будущее обещает подшипники более сложной конструкции, чем когда-либо прежде.

История подшипников

В качестве механической части подшипники используются во всех типах машин. Вы можете не осознавать, насколько они важны, потому что их использование часто скрыто.

По своей сути подшипники — это детали, помогающие вращать объекты. Внутри машин они поддерживают вращающиеся валы. Автомобили, самолеты, электрические генераторы и т. д. — это устройства, в которых используются подшипники. Они также используются в машинах, которыми мы пользуемся каждый день, таких как холодильники, пылесосы и кондиционеры. Вращающиеся валы колес, шестерни и двигатели в таких машинах опираются на подшипники, благодаря чему они вращаются более плавно.

Раннее использование подшипников

Подшипники старше, чем вы думаете. Изобретение подшипника качения настолько старо, что может даже предшествовать изобретению колеса. Люди обнаружили, что легче перетаскивать тяжелые предметы по поверхности, подложив под нее катящиеся бревна. Также использовались различные жидкости для смазки подшипников, чтобы сделать их движение более плавным.

Отличный пример подшипника качения можно увидеть в строительстве пирамид, где древние египтяне использовали роликовые подшипники для перемещения больших каменных блоков. В гробнице Джехутихотепа древние рисунки изображают большие каменные блоки на санях с полозьями, смазанными жидкостью, которые функционируют как простой подшипник.

В Римской империи около 40 г. н.э. была зарегистрирована первая известная система шарикоподшипникового типа; он состоял из простого вращающегося стола с шариками внизу, вероятно, для того, чтобы люди, едящие за столом, могли вращать стол для доступа к другим продуктам.

Почти 1500 лет спустя следующим известным упоминанием шарикоподшипника стал эскиз Леонардо да Винчи. Заядлый ученый и художник, шарикоподшипники были интегрированы в дизайн и чертежи вертолета, которые он нарисовал. Галилей также описал бы первый тип шарикоподшипника через 100 лет после концепции Леонардо.

Промышленная революция

Только в 1792 году был подан патент на «современный» шарикоподшипник — англичанин Филип Воган в 1791 году. Кармартеном в 1794 году. В этой конструкции шарик двигался в узле оси по канавке, и его конструкция, возможно, сыграла важную роль в успехе всей промышленной революции.

Шариковые подшипники были важным компонентом промышленной революции, их задачей было обеспечить эффективную работу оборудования.