Подшипники: немного истории

Люди еще в эпоху неолита научились облегчать свой труд с помощью первых подшипников, сделанных из камня. Они использовались в сверлильных приспособлениях и веретенах. Идея использования катящегося предмета для перемещения тяжелых грузов была известна древним грекам, в Азии, в Древнем Египте. Египтяне использовали бревна как аналог роликовых тел качения, чтобы передвигать неподъемные каменные блоки во время строительства.
Позднее подшипники стали изготавливать из дерева. Деревянные подшипники были известны износостойкостью и могли работать до 7 лет, кроме того, их легко было заменить. Их смазывали салом и другими животными жирами.
Самые ценные подшипники изготавливали из железного или бакаутового дерева (Lignum Vitae, что в переводе с латинского означает «дерево жизни»), очень тяжелого, твердого и маслянистого дерева родом из Центральной Америки и Вест-Индии. Плотность железного дерева колеблется от 1,1 до 1,4 грамма на кубический сантиметр.
Благодаря натуральным маслам, которые выделяет железное дерево и которые играют роль смазочно-охлаждающей жидкости, бакаут широко применяли для колесных втулок и подшипников, в таких механизмах как водяные колеса, винты, центробежные помпы. Например, из железного дерева сделаны подшипники корабельного винта американской подводной лодки USS Pampanito (SS-383), принимавшей участие во Второй мировой войне. Бакаут использовался и на американской гидроэлектростанции, построенной вблизи города Коновинго, штат Мэриленд, для изготовления подшипников турбин.

Во многих механизмах и сейчас применяются деревянные подшипники, но в наше время железное дерево достаточно редкий и дорогой материал, и многие производители заменяют его древесиной американского клена, пропитанной нефтяным воском.

В Италии в 1490 году известный живописец и изобретатель Леонардо да Винчи, будучи на службе у герцога Миланского, придумал множество удивительных механизмов, изучал механические трансмиссии, а также разработал новаторский подшипник с идеальной цапфой с малым трением качения, пришедшим на смену трению скольжения. Примерно через 300 лет после Леонардо да Винчи в 1794 году валлийский изобретатель и инженер Филипп Воган получил первый патент на подшипник. Но его идеи не получили практического воплощения, так как этого не позволил уровень развития технологий.

В середине 1700х годов методы производства изменились, что в значительной мере повлияло на образ жизни и труда человека. Постепенно железо получало все большее распространение в промышленности, вытесняя древесину. Одним из самых первых механических станков стал токарный станок по дереву. Но прогресс требовал более точных инструментов и лучших источников энергии для новых станков. Паровой двигатель стал эффективным источником энергии для нового изобретения — станка для расточки цилиндров. Благодаря этому изобретению стало возможным более масштабное производство железа лучшего качества. Рост промышленности и необходимость в разработке новых станков привели к появлению новых моделей подшипников и новых материалов для их изготовления.

В 1839 году американский ювелир и инженер Исаак Баббит изобрел антифрикционный сплав с низкой температурой плавления (300—440 °C). За это изобретение в 1841 году Баббит был удостоен золотой медали ассоциации механиков Массачусетса, а патент на этот материал был выкуплен у него Конгрессом США. Сплав на основе олова или свинца, который был назван баббитом в честь его создателя, был предназначен для использования в виде слоя, залитого или напыленного по корпусу вкладыша подшипника скольжения, что позволило производить подшипники с идеальной поверхностью. Но все баббиты имеют свой недостаток — низкое сопротивление усталости, что ухудшает работоспособность подшипника. Из-за небольшой прочности баббиты могут успешно эксплуатироваться только в подшипниках, имеющих прочный стальной или бронзовый корпус. Продолжительность работы подшипников зависит от толщины баббитового слоя, залитого на стальной вкладыш. Уменьшение толщины слоя увеличивает срок службы подшипника.
С появлением этого нового материала деревянные подшипники стали использоваться все реже и реже.

Во второй половине 1800х годов Генри Бессемер, английский инженер-изобретатель, известный своими изобретениями и революционными улучшениями в области металлургии, разработал новый, более эффективный способ получения стали. В 1856 году Бессемер запатентовал процесс передела жидкого чугуна в литую сталь путем продувки сквозь него сжатого воздуха, обычного атмосферного или обогащенного кислородом.

В 1853 году Филипп Мориц Фишер создал первый велосипед с педалями на подшипниках.

Таким образом, сталь начали широко использовать в строительстве зданий, производстве оборудования и изготовлении подшипников.
В 1900х годах, когда появились мотоциклы, роботы, компьютеры, новые мощные станки, роль подшипников значительно возросла.
В 1883 году баварский инженер Фредерик Фишер разработал шлифовальную машину для обработки шариков из закаленной стали до абсолютно круглой формы и основал компанию FAG (FAG Kugelfischer Georg Schafer AG) в Швайнфурте, Германия. Строительство первого завода по производству шариков для подшипников началось в 1896 году.
Благодаря этому изобретению шарикоподшипники начали широко применяться по всему миру.
В 1898 году Генри Тимкен, основатель американской компании The Timken Company, установил на повозку конический подшипник.
В 1907 году шведский инженер Свен Вингвист изобрел первый самоустанавливающийся двухрядный подшипник, положив начало истории мирового концерна SKF, лидера по производству подшипников качения, систем смазки, узлов вращения, эластомерных уплотнений и сопутствующей продукции.

Промышленный бум ХХ века не мог не затронуть и подшипники.
Новые материалы позволили удешевить производство подшипников и увеличить их разнообразие. Многие материалы, используемые для изготовления подшипников, каждый день мы встречаем в быту. Например, ПТФЭ, политетрафторэтилен – тефлон, используемый для антипригарного покрытия кастрюль и сковород.

В наше время подшипники изготавливаются из различных металлов, керамики, пластмасс, но в некоторых случаях, отдавая дань прошлому, их все также производят из дерева.