Класс!ная физика



Трение в природе и технике. Подшипники

Трение в природе: смотри здесь.

В истории трение качения “победило” трение скольжения, человечество изобрело колесный транспорт. Но замена санок колесами еще не была полной победой над трением – ведь колесо насажено на ось.

Во всех машинах есть одна общая черта: в любой из них что-нибудь обязательно вращается. И везде есть неразлучная пара – ось и её подпорка – подшипник.

В 19 веке на улицах можно было встретить забавный транспорт! Человек, ехавший на таком велосипеде - самокате, двигался, отталкиваясь ногами!

Крутить педали было тяжело: трение скольжения во втулках колёс и педалей было большим. Но в 1896 году вместо подшипника скольжения, использовавшегося первоначально, был предложен подшипник качения, или шариковый подшипник. Это изобретение совершило настоящий переворот в технике!

Как устроен шариковый подшипник?

Подшипник состоит из двух колец. Одно из них – внутреннее – плотно насажено на ось и вращается вместе с ней. Другое – наружное кольцо – неподвижно зажато между основанием и крышкой подшипника.

Эти кольца - обоймы имеют на обращенных друг к другу поверхностях выточенные канавки.Между обойм находятся стальные шарики. При кручении подшипника шарики катятся по канавкам в обоймах.

Чем лучше отполированы поверхности дорожек и шариков, тем меньше трение. Чтобы шарики не сбегались в одну кучу, их разделяет сепаратор. Сепараторы обычно делаются пластиковые, стальные или бронзовые.

При вращении в таком подшипнике появляется трение качения. Потери на трение в шариковом подшипнике раз в 20–30 меньше, чем в подшипнике скольжения! Подшипники качения делают не только с шариками, но и с роликами разной формы. Без подшипников качения современная промышленность и транспорт были бы невозможны.

Но мало было придумать шарики!

В одних машинах вращаются оси, а подшипники закреплены, в других – закреплены оси, а вращаются подшипники. Пока машин было мало и они двигались медленно, трение, присутствовавшее в подшипнике, не вызывало беспокойства. Кроме трения, возникавшего в процессе движения, в момент трогания (начала движения) большой вред оказывало трение покоя.

Поэтому возникла необходимость в применении смазки. Первоначально трение «умасливали», смазывая оси дёгтем, тавотом или салом. «Сухое» трение замещалось «жидким» трением, которое значительно меньше «сухого». А об отсутствии трения покоя при наличии жидкости вы уже знаете ...

Когда число машин возросло, инженеры забеспокоились. Трение в подшипниках стало обходиться дорого! Его нужно было уменьшить до предела. Для этого надо было подобрать подходящую смазку и найти пару материалов с наименьшим трением. Раньше считалось, что для осей лучше всего подходит сталь, благодаря своей твёрдости и упругости. А для подшипников долгое время брали бронзу. Она была прочна, хотя вращение сопровождалось значительным трением. Позднее догадались делать подшипники из разных материалов. Существует много различных подшипниковых сплавов, например, баббиты. Работа транспорта целиком зависит от качества подшипниковых сплавов и смазки.


Из истории подшипника

По сведениям выдающеrося римскоrо архитектора и инженера Витрувия (1 век до н, э.) подшипники качения на деревянных роликах успешно применялись в осадных машинах армии Александра Македонскоrо ­ величайшеrо из полководцев древности.

Уже в наше время на дне осушенноrо озера в окрестностях Рима были найдены шариковые и роликовые пяты, используемые, как оказалось, на древнеримских судах почти две тысячи лет назад. Любопытно, что шарики в этих уникальных находках были выполнены из бронзы, а конические деревянные ролики выточены, по-видимому, на токарном станке.

___

По друrим данным роликовые подшипники, применяемые в ступицах тележных колес, были известны и древним кельтам, жившим на территории современной Анrлии.


Интересно !

В технике в качестве материала для подшипников применяется даже дерево. Оказалось, что иногда выгодно делать подшипники из особых сортов дерева и даже из ...материи! Ткань пропитывают лаком и спрессовывают в прочные куски. Получается так называемый текстолит. Даже в тяжёлых прокатных станах возможно применение таких подшипников.


Самые - самые ...

Используемые сегодня подшипники сильно различаются по размерам. Например, этот подшипник весит больше тонны, а каждый из его 108 роликов – по два килограмма!

Есть сведения о современных сверхминиатюрных часовых подшипниках. Такой подшипник содержит вceгo пять шариков диаметром 0,67 мм. Тысяча таких шариков весит вceгo один rpaмм. Они так лeгки, что удерживаются на поверхности воды, а десять тысяч (!) их может yместиться в обыкновенном наперстке.

Скорее всего существуют и более уникальные экземпляры?


Источник: Силин "Трение и мы"





Устали? - Отдыхаем!

Вверх