Подшипник леонардо да винчи кратко
Обновлено: 04.07.2024
Имя изобретателя подшипника неизвестно, но подвиг его бессмертен, поскольку без этой детали не была бы возможна промышленная революция, а следовательно, и вся современная индустрия
Еще до наступления эпохи высоких технологий сформировались два основных типа подшипников — скольжения и качения. В наши дни появились подшипники магнитные, газодинамические и гидростатические, но балом правят все равно два традиционных вида.
Подшипник качения
Принцип, легший в основу действия подшипника, - использование чего-то круглого (например, бревна) для преодоления силы трения при транспортировке грузов, - был открыт в незапамятные времена
Баббитовый прорыв
Прообраз современного подшипника качения был изобретен еще великим Леонардо да Винчи в XV веке
Американец Генри Тимкен в 1898 году запатентовал конический роликовый подшипник. Сегодня их выпуском занимаются его прямые потомки - вот уже сто с лишним лет это бизнес неизменно остается семейным
Американскому ювелиру и изобретателю Исааку Баббиту современная подшипниковая промышленность обязана созданием особого сплава, обладавшего высокой прочностью и низким коэффициентом трения
Для Гюстава Гаспара Кориолиса изобретение одной из разновидностей современных подшипников было делом побочным - всю жизнь француз работал над теоретическим исследованием движущихся частей различных механизмов
Первый в истории человечества век торжества технического прогресса, девятнадцатый, сделал подшипник вещью обыденной, повсеместно используемой в устройствах разной сложности. В 1839 году американский изобретатель из штата Массачусетс Исаак Баббит, ювелир по профессии, осчастливил человечество изобретением, за которое он вскоре получил пусть и не огромную, но более чем внушительную по тем временам премию конгресса США в 20 тысяч долларов. Баббит предложил вкладыш для подшипника из прочного металла, залитый мягким антифрикционным (обладающим в определенных условиях низким коэффициентом трения) сплавом, в состав которого входили олово, медь и сурьма. Так появился на свет первый разъемный подшипник со вставными вкладышами, а сплав, изобретенный пытливым ювелиром, нарекли в его честь при жизни баббитом. Особая структура — наличие твердых частиц в мягкой пластичной основе — обуславливает высокие антифрикционные свойства баббитов, причем долговечность подшипников исчисляется многими сотнями тысяч километров пробега.
Баббиты изготовляются на основе олова или свинца. Вариант, где основу сплава составляет олово, используют, когда от антифрикционного материала требуются повышенная вязкость и минимальный коэффициент трения. Оловянный баббит по сравнению со свинцовым обладает лучшей коррозионной стойкостью, износоустойчивостью и теплопроводностью.
Баббиты на основе свинца имеют более высокую рабочую температуру, чем те, что изготовлены на основе олова, и применяются, к примеру, для подшипников дизельных двигателей и прокатных станов. Свинцовокальциевый баббит используют в подшипниках подвижного состава железнодорожного транспорта, который тоже родом из XIX столетия, когда появился первый подшипник колеса железнодорожного вагона.
Изобретение баббита резко ускорило процесс превращения производства подшипников в выгодный бизнес. В 1883 году германский изобретатель Фридрих Фишер сконструировал машину для шлифования стальных шариков, что послужило основой создания компании по производству подшипников FAG, ставшей первым примером прибыльного вложения в подшипниковое дело. Основанная Фишером компания и по сей день пребывает в числе мировых лидеров в производстве шариковых и роликовых подшипников для автомобильной, аэрокосмической, тяжелой промышленности, станкостроения и самых разнообразных отраслей машиностроения. А после того как в конце 2001 года другой крупный немецкий производитель подшипников — группа INA — купил более 90 процентов акций FAG, объединенная компания стала второй в мире по объему промышленного производства и уступает лишь шведской SKF.
Следом, на третьем месте, идет американская Timken из штата Огайо. Основатель фирмы Генри Тимкен в 1898 году запатентовал конический роликовый подшипник для колес гужевой повозки, а на следующий год компания начала выпускать продукцию в промышленных объемах. В 1916 году Тимкен первым из подшипниковых магнатов совместил свое производство со сталелитейным: получилось весьма выгодно. Дело Генри Тимкена сегодня успешно продолжает уже пятое поколение его потомков — бизнес остается семейным и успешным: именно здесь было впервые налажено автоматизированное производство подшипников; принес немалые прибыли Timken и оригинальный игольчатый подшипник с тянутым корпусом. Оба главных изобретения компании — конический роликовый и игольчатый подшипники — изменили индустриальный мир благодаря заветному снижению трения и даже сейчас не потеряли своей актуальности.
Подшипники и комплексные узлы Timken применяются в легковых и грузовых автомобилях и автоприцепах; в ступицах, а также в коробках передач, ведущих мостах, бесступенчатых трансмиссиях и механизмах рулевого управления. Компания из Огайо в восьмидесятых годах столкнулась с острой конкуренцией, но сумела выплыть, вдвое увеличив затраты на научно-исследовательские работы и построив новый сталелитейный завод в городе Кэнтон, где, к слову, находится и ее штаб-квартира. Поглотив в 2003 году крупного производителя подшипников Torrington, Timken сумел вклиниться в тройку ведущих подшипниковых компаний мира.
Среди изобретений Леонардо простые и переплетенные ременные передачи, роликовые опоры для уменьшения трения, двойное соединение, называемое теперь "кардановым" и применяемое в автомобилях.
В эскизах Леонардо представлены очень сложные и разнообразные варианты зубчатых передач, начиная от простейшей цевочной, где зубьями колес служат маленькие цилиндрики. Этот вид передачи до сих пор применяется, например. в механических будильниках.
Им же разработана глобоидная червячная передача, в которой поверхность винта или червяка имеет вогнутую форму и охватывает ведомую шестерню под большим углом. Леонардо сконструировал коническую и спиральную передачи; придумал роликовую цепь, которая и сегодня применяется в велосипедах и других механизмах.
Конструирование сложных машин и их элементов привело Леонардо к созданию пространственных и плоских зубчатых зацеплений, передач с гибкими звеньями и с переменными скоростями вращения.
Леонардо да Винчи проводил научные исследования, на опытах определял коэффициенты трения скольжения и качения, и пришел к идее шарикового подшипника. Он пытался решить проблему трения в механизмах и разрабатывал различные системы, внося принципиальные усовершенствования. Леонардо упорно работал над упрощением конструкции зубчатого колеса, чтобы уменьшить износ, вызываемый трением. Он предложил подвеску осей на расположенных вокруг нее подвижных колесах для уменьшения трения при вращении Он испытывал подшипники, сделанные из сплава меди и жести.
Леонардо учел, что "три подшипника под шпинделем лучше, чем четыре, потому что при движении шпиндель соприкасается со всеми тремя, в то время, как при использовании четырех есть опасность, что один из них не будет задействован и это создаст дополнительную силу трения".
Леонардо предложил подшипник со скользящим кольцом. Такое кольцо позволяло шарикам двигаться свободно, практически не соприкасаясь друг с другом. Подшипники, разработанные Леонардо, до сих пор современны.
Подшипники — важная деталь любого механизма, суть которого заключается в движении. Первые подшипники появились еще в конце каменного века — тогда они были деревянными и быстро изнашивались из-за сильного трения. Однако все проблемы, связанные с этим, были решены при помощи гения Леонардо да Винчи.
Эскизы из будущего
Уже после смерти великого изобретателя были найдены его рисунки и эскизы различных механизмов, среди которых нашлись и подшипники. В голову да Винчи приходили смелые идеи, которые он не мог реализовать в силу отсутствия средств и технологий, поэтому оставлял их на бумаге.
Леонардо разработал упрощенную конструкцию зубчатого колеса, благодаря которой уменьшился износ во время трения. Также он заменил роликовый подшипник, придуманный еще в древности, на шарикоподшипник. В его основу входило скользящее кольцо с восемью гладкими шариками внутри, каждый из которых мог передвигаться свободно и почти не соприкасаться друг с другом.
Конструкция позволяет создать практически идеальный двигательный механизм, в котором отсутствует трение. На сегодняшний день это стандартная технология, поэтому найденный эскиз гения казался посланием из будущего.
Научный прогресс
Создание первого шарикоподшипника приходится на индустриальную революцию, произошедшую спустя 200 лет со дня смерти да Винчи. Данный механизм можно было создать и при жизни гения, что сократило бы несколько шагов до прогресса. Но, увы, этого не произошло.
Примечательно, что первый подшипник из металла был установлен в Англии (1780 год) и применялся в опоре ветряка. Он состоял из двух чугунных литых колец, между которыми вращалось 40 металлических шаров.
Помните, как опростоволосился Робинзон Крузо, выдолбив лодку из ствола дерева и не сумев дотащить её до воды? А ведь наши далёкие предки, у которых не было современной техники, уже знали способы передвижения тяжёлых грузов. Древние на собственном опыте убедились, что тащить куда тяжелее, чем катить.
Служить верой и правдой
Для борьбы с силой трения
Знаете ли вы что…
Самый старинный металлический подшипник, сохранившийся до наших дней, был установлен в подпоре ветряка, построенного в 1780 году в Спроустоне (Англия). Он состоит из двух дорожек качения и 40 чугунных шаров.
Что сказал Леонардо
Час пробил!
Ну а с развитием промышленности в Европе, то есть с наступлением Нового времени, необходимость в шарикоподшипниках возросла. К сожалению, их изготовление было чрезвычайно сложным и дорогостоящим делом. Даже хороший мастер с трудом добивался необходимой формы кольца, а ещё большего мастерства и терпения требовало изготовление шариков.
В 1710 году французский изобретатель Мондран направил в Парижскую академию наук письмо, в котором утверждал, что каждая лошадь может работать в упряжке за двоих, если телегу снабдить роликовыми устройствами его конструкции. К сожалению, эта идея, хоть и одобренная умнейшими людьми эпохи, не нашла своего применения, так как не было того, кто воплотил бы разработку Мондрана в жизнь, также, как и разработку Кулона, создателя теории трения.
И только в 1882 году появились сразу две первые машины для изготовления шариков — в двух небольших германских городках Хельмсдорфе и Швайнфурте. Два фабриканта одновременно запустили шлифовальные машины для производства шариков и роликов. А через 10 лет инженер Саймоне открыл в Америке фабрику шлифовальных машин.
Час же шарикоподшипников пробил, когда человечество нашло для себя новое суперувлечение — автомобильные гонки!
Журнал: Тайны 20-го века №32, август 2011 года
Рубрика: История техники
Автор: Яна Розова
Читайте также: