ТРЕНИЕ В ПРИРОДЕ И ТЕХНИКЕ

БОРЬБА ЗА ПОДШИПНИК

Во всех машинах есть одна общая черта: в любой из них что-нибудь обязательно движется, или точнее, вра­щается. Маховое колесо огромного двигателя на электро­станции и крошечное колёсико будильника, ротор электро­мотора и вагонные колёса, шпиндель токарного станка и вал ротационной типографской машины, которая напеча­тала эту книжку, — все они при своей работе вращаются. А раз есть вращение, значит обязательно есть оси, опи­рающиеся на подпорки и скользящие по ним."Во всякой машине вы найдёте неразлучную пару — ось и её под­порку— подшипник. В одних машинах вращаются оси, а подшипники закреплены, в других — закреплены оси, а вращаются подшипники (называемые в этом случае втулками), но во всех случаях при работе машины происходит скольжение оси, вернее её концов, так назы­ваемых ц а п ф, по подшипникам. Чем больше появлялось машин, чем быстрее они двигались, тем пристальнее при­глядывались инженеры к этой неразлучной паре ось — подшипник. В самом деле, пока машин было мало и они двигались медленно, трение, неизбежно присутство­вавшее в подшипнике, не вызывало большого беспокой­ства. ,Его можно было легко «умаслить», смазав ось дёгтем, тавотом или салом. Но когда с ростом числа машин возросло и число подшипников, инженеры за­беспокоились. Подсчитав количество смазки, истёртого материала самих подшипников и осей, горючего, затрачен­ного на преодоление трения, они увидели, что трение в под­шипниках обходится чересчур дорого. Кроме того, подшип­ники приходилось делать достаточно массивными, чтобы хорошо отводить большие количества тепла, выделявше­гося при трении. А это утяжеляло машины. Ускорять бег машин тоже было опасно — подшипники могли распла­виться. Словом, развитие машинной техники в начале прошлого века в буквальном смысле тормозилось из-за трения. Неразлучной паре — оси и подшипнику — всегда мешал «третий лишний» — трение, и его нужно было во что бы то ни стало если не уничтожить совсем (это невоз­можно), то по крайней мере уменьшить д<г предела. Для этого надо было подобрать подходящую смазку и главным образом найти пару материалов с наименьшим трением, так называемую антифрикционную пару. Каким условиям должна была удовлетворять это пара? Во-пер­вых, трение между Сухими осью и подшипником должно было быть наименьшим. Ведь при запуске ма­шины ось вначале трётся о почти сухой подшипник — слой смазки, как мы знаем, увлекается в зазор только при вращении; при трогаяии же с места под осью нахо­дится лишь тонкая граничная смазка, разрываемая в от­дельных местах. Во-вторых, материал подшипника дол­жен одновременно быть и достаточно твёрдым, чтобы не продавливаться под тяжестью оси, и достаточно мягким, чтобы легко принимать форму оси, — как говорят «при­рабатываться» к ней, чтобы зазор между ними был всё время равномерный, и смазка заполняла бы его ровным слоем. В-третьих, так как смазка по-разному прилипает к разным материалам, «пара» должна достаточно хорошо удерживать смазку.

Ещё раньше установили, что для осей лучше всего подходит сталь, благодаря своей твёрдости и упругости. Осталось подобрать для стали наиболее удачного напар­ника. Долгое время для подшипников брали бронзу. Она достаточно прочна, но, к сожалению, вращение стальной оси в бронзовом подшипнике сопровождается значитель­ным трением. Заманчивым казалось применить олово, но олово в чистом виде также оказалось негодным — оно слишком мягко. Оловянный подшипник быстро раздавли­вался под тяжестью оси.

Выход был найден, когда догадались делать подшип­ники сложными. Часть их, непосредственно прилегающую к оси, так называемый вкладыш, стали делать из сплава мягкого металла, например, олова, с твёрдыми, например, сурьмой и медью. Основанием вкладыша такого подшипника служила попрежнему бронза. В таком сплаве твёрдые частицы (медь) как бы плавали в мягком олове и передавали давление оси бронзовому основанию. Прослойка олова заполняла промежутки между твёрдыми частицами и обеспечивала малое трение. Оловянный слой легко «прирабатывался» к оси, принимал её форму. Зазор получался равномерным, без выступов. Смазка держалась в нём хорошо.

Существует много различных подшипниковых спла­вов. Часть из них получила название баббитов. Один из таких сплавов содержит 9 частей олова и 1 часть сурьмы и меди. В подшипники транспортных и автомо­бильных моторов, вагонных осей и др. заливают сплавы, называемые бандратами, или белыми металлами. Состав у бавдратов отличный от баббита, но действие такое же.

Работа железнодорожного транспорта, автомобилей и тракторов целиком зависит от качества подшипниковых сплавов; поэтому советские инженеры стараются найти новые лучшие сорта этих сплавов. Так, уже созданы хоро­шие сплавы с алюминием.

Интересно, что в современной технике в качестве материала для подшипников применяется дерево. Оказа­лось, что в некоторых случаях выгодно делать подшип­ники из особых сортов дерева и даже из...материи! Ткань пропитывают лаком и спрессовывают в прочные куски. Получается так называемый текстилит. Действие подшипников этого типа напоминает работу упомянутого выше поршня в чугунном цилиндре — они тоже смазы­вают себя смолой или лаком, выступающими при трении на поверхность. В тяжёлых прокатных станах на некото­рых заводах теперь с успехом применяют такие под­шипники.