Классификация подшипников

Система условных обозначений подшипников

История подшипников

Подшипники MPZ

 

История подшипников

Все о подшипниках » История подшипников

Первые подшипники, о которых мы знаем, были найдены археологами и относятся к эпохе неолита. Изначально они использовались в первобытных сверлильных приспособлениях и прядильных веретенах. Позднее их стали применяться в разнообразных простейших конструкциях: колесницах, арбах, гончарных кругах, мельничных камнях.

До II века до н.э. подшипниками служили обыкновенные деревянные бревна. Они применялись для уменьшения силы трения при перевозке различных предметов. Ушли столетия, чтобы подшипник принял привычный нам вид.

Настоящий прототип подшипника качения был изобретен около 330 г. До н.э. древнегреческим инженером Диадом. Это была головка осадной вышки для разрушения крепостных стен. В конструкции Диада таран устанавливался на роликах, которые передвигались по желобкам, прорезанным в основании. Ролики были схвачены общей корзиной, которая управлялась с помощью канатов, перекинутых через неподвижные блоки. Канаты крепились к концам корзины. Интересно, что в таком решении в первый раз использовали не только принцип действия современных подшипников, но и ввели способ передачи движения через стык качения, который сейчас часто используется во фрикционных бесступенчатых передачах.

Появление прототипов упорных шариковых подшипников относят к позднему этапу правления императора Калигулы. Были найдены изготовленные в это время поворотные круги – самый  ранний пример использования роликовых цилиндрических и конических, а также шариковых подшипников. Это первый известный случай использования элемента качения шарообразной формы.

Но после этого нет никакой информации о развитии конструкции подшипников качения до эпохи Возрождения. Тогда Леонардо да Винчи во многих своих изобретениях использовал опоры качения. Именно его можно считать изобретателем подшипника качения. Леонардо да Винчи создал рисунок идеальной цапфы подшипника. Его мысль нашла применение в конструкции шарикоподшипника.

Первый металлический подшипник качения, состоящий  из двух литых из чугуна дорожек качения, между которыми находилось 40 чугунных шаров, был установлен в опоре ветряка, построенного в 1780 году в Англии.

В XIX век конструкция подшипников качения продолжала совершенствоваться, но только на исходе столетия внедрение технологии абразивной обработки позволило достичь достаточной твердости и точности элементов подшипника. До этого в производстве шариков использовали круглые стальные прутья, которые формировали и обрабатывали вручную. Перелом произошел благодаря изобретениям 34-летнего техника Фридриха Фишера, который построил первый подшипниковый велосипед в 1853 г. и изобрел первый автоматический фрезерный станок. Он сконструировал машину, которая позволила шлифовать стальные закаленные шарики и придавать им желаемую форму с большой точностью.

Конечно шариковые подшипники подходили не для всех инженерных решений. И в 1907 году молодой шведский инженер Свен Вингквист создал эскиз первого в мире качающегося подшипника. После Первой мировой войны начался процесс повсеместного вытеснения подшипников скольжения подшипниками качения. В начале 20-х годов прошлого века появились роликовые подшипники, которые выдерживали повышенные нагрузки. Вскоре были разработаны их новые разновидности – игольчатые, а позднее и конические подшипники.

По-сути, в эти годы подшипники приняли вид, который имеют и в наши дни. Дальше развитие шло по пути многочисленных усовершенствований конструкции, направленных на получении характеристик, отвечающих требованиям все усложняющейся техники. Но и в «новейшей истории» развития подшипника было немало революционных, прорывных решений.

Большую роль в совершенствовании подшипников скольжения сыграли О. Рейнолдс и Н.П. Петров. Независимо друг от друга они исследовали так называемый гидродинамический эффект. Суть этого эффекта заключалась в том, что при достаточной частоте вращения вала в масле автоматически вырабатывается давление, которое поддерживает вал как бы в невесомости без необходимости его соприкосновения с металлом подшипника. Позднее ввели гидростатические подшипники скольжения, где масло под давлением подается снаружи.

Около 1945 г. благодаря использованию металлокерамики появились безмасляные подшипники скольжения. Они состояли из пористого металла насыщенного смазкой или из сплава бронзы и графита. Следующим новшеством, которое нашло широкое применение, являются гибридные подшипники. Обычно, увеличение прочности быстроходных подшипников происходит в результате применения желобчатых шариков или шариков с небольшой массой. Альтернативой для такого типа решений является соединение шарикоподшипника с гидростатическим подшипником.

В самом процессе производства подшипников появляется много новшеств, дающих возможность создания более точных, быстрых и недорогих решений. Одним из них стала технология уменьшения вращающегося момента. Однако наиболее важным переломным моментом в проектировании подшипниковых узлов стала компьютерная техника, позволяющая анализировать подшипниковый узел практически во всех отношениях. Созданные с помощью компьютерной техники виртуальные подшипники могут быть тщательно проверены без необходимости приведения в действие целого технологического процесса. Современные компьютерные программы позволяют ввести для виртуальных подшипников и подшипниковых узлов любые параметры – как внешние, так и внутренние.

Почти до конца XX века обычным материалом для подшипников была сталь, которая проходила очередные модификации, в зависимости от требований. Однако сталь навязывала конструкторам определенные рамки применения своими основными свойствами. Материалом, который дал новые возможности, оказался нитрид кремния, один из керамических синтетиков. Поначалу из керамического материала изготавливали только элементы качения. Однако уже через несколько лет конструкторы начали разработку подшипников, составляющие элементы которых изготовлены из керамических материалов.