Підшипник: історія виникнення

Примітивні попередники сучасного підшипника, що так широко застосовується в наші дні, спрощували життя людини багато тисяч років тому. Головну роль в історичному процесі виникнення і поступового вдосконалення підшипника можна віддати вивченню процесу тертя і супроводжуючих його явищ. Адже, про існування тертя людство знало вже з найдавніших часів, про що, зокрема, свідчить той факт, що первісна людина здобувала вогонь тертям, швидко обертаючи палицю, а згодом - викрешуючи вогонь ударом каменю об камінь, тобто використовувала явище переходу кінетичної енергії тертя в теплову енергію.

Круглі болванки виготовлялися з каменю і застосовувалися в первісних свердлильних пристроях і прядильних веретенах. Пізніше стали використовуватися і в різноманітних найпростіших конструкціях, таких як: колісниця, гарба, гончарний круг, млинові камені. Адже, до винаходу колеса транспортування вантажів відбувалося на санях, які тягнули люди або тварини, природно долаючи опір сили тертя ковзання. Перш ніж підшипник кочення досяг форми приблизно схожої з сучасною, він пройшов найрізноманітніші етапи свого вдосконалення.

Майже до II століття до н.е. його попередники - звичайні дерев'яні колоди (в сучасному розумінні - ролики), застосовувалися, з метою зменшення все тієї ж сили тертя, виключно при транспортуванні дуже важких предметів: величезні кам'яні блоки для будівництва, облогові машини і т.д.

У IV столітті до н.е. Арістотель присвятив одне зі своїх зібрань проблемі тертя, під час якого було обговорено теорію тертя кочення. Переломним етапом в реалізації ідеї зменшення сили тертя, що надає опір руху, був винахід колеса, приблизно за 3000 років до н.е., яке замінило рух ковзання на кочення. Сучасний підшипник кочення, який є похідною цього відкриття, пройшов довгу дорогу від найдавнішого «прототипу» до сучасної форми через безліч винаходів-посередників.

До I ст. н.е. археологи приписують знайдені поворотні круги, що за принципом дії нагадують шарикові підшипники.

Леонардо да Вінчі створив малюнок ідеальної цапфи підшипника, оригінальність якої полягала в заміні тертя ковзання на значно меншу за величиною тертя кочення.

У XVIII ст. з'явилися підшипники для верстатного інструменту.

Перший підшипник кочення з металу знаходився у підпорі вітряка, побудованого в 1780 р в Англії у Спровстоні.

У XIX ст. сконструйований підшипник колеса залізничного вагона. Початок застосування технології абразивної обробки.

У 1853 р. Фрідріх Фішер сконструював машину для шліфування сталевих кульок, що послужило основою створення компанії по виробництву підшипників FAG.

У 1898 р. Генрі Тімкен, засновник компанії  The Timken Company - провідного американського виробника підшипників і стали, встановив конічний підшипник на візок з кіньми.

У 1907 р. Свеном Вінгквістом намальований ескіз підшипника кочення (дворядний кульковий сферичний). Для виробництва була заснована компанія SKF.

У 1920 р. розроблені роликові підшипники, здатні сприймати значні навантаження.

У 1945 р з'явилися безмасляні підшипники ковзання.

Стрімкий розвиток промисловості після закінчення Другої світової війни, що триває до наших днів,  призвів до появи гібридних підшипників, підшипників з низьким моментом обертання, мікропідшипників для мікроелектроніки, підшипників з керамічними тілами  і т.д.

Найбільший прогрес у розвитку підшипників був досягнутий за двадцяте століття, завдяки використанню якісно нових матеріалів. Одним з останніх досягнень є підшипник на основі кераміки. Відмінною керамікою для підшипників служить нітрид кремнію: невисока щільність, висока твердість, стійкість проти зносу і заклинювання, втоми, використання при високих температурах, висока хімічна стабільність в агресивних середовищах. У порівнянні зі сталлю кераміка має більш високий модуль Юнга і твердість, звідси велика пружність і найкраща стійкість при підвищених температурах. З кераміки виготовляють головним чином кульки, але іноді і кільця. Вже в 1991 році було відзначено, що за останніх 5 років продажі керамічних підшипників виросли в 10 разів. Керамічні підшипники встановлюються в аеро-космічніій галузі, озброєнні, станковому обладнанні, різних приладах.

У сучасній техніці знаходять застосування як підшипники кочення (кулькові і роликові) так і підшипники ковзання. Основні переваги підшипників кочення, які зумовили широке застосування:

Малий наведений коефіцієнт тертя;

Знижений статичний момент тертя;

Знижена витрата мастильних матеріалів;

Відносна дешевизна підшипників масових стандартних типів, простота їх монтажу, догляду та обслуговування;

Велика надійність проти заїдання;

Можливість експлуатації без підведення мастила.

недоліки:

Обмежені терміни служби;

Слабкий віброзахист.