Рис.1.12

Но некоторый прогресс может быть отмечен: часовой механизм собора в Юберлингене (1549) (Рис.1.13).

Рис.1.13

Новых смазочных материалов не создавалось, но Леонардо да Винчи обнаружил, что трение может быть уменьшено применением доступных растительных и животных масел. Сначала смазывание было разовым или периодическим, потом появились масляные ванны для смазывающие колец.

Леонардо да Винчи занимался многими вопросами деталей машин, трения и износа. В процессе своих исследований он обнаружил, что существует соотношение между нагрузкой и силой трения. Он также определили первые законы сухого трения, суть которых в следующем:

· Сила трения прямо пропорциональна нагрузке.

· Сила трения не зависит от видимой (номинальной) площади контакта.

· Сила трения не зависит от скорости скольжения.

Применяя эти результаты он установил:

· Преимущества качения перед скольжением.

· Преимущества линейного/точечного контакта перед контактом по площади.

· Преимущества обеспечения расстояния между телами качения в подшипниках качения.

В его альбоме мы находим примеры:

Упрощенной формы сепаратора роликового подшипника (Рис.1.14).

Рис.1.14

Эскизы для упорных шариковых подшипников и роликовых подшипников с коническими телами качения.

Эскиз зубчатой передачи для преобразования вертикального движения во вращательные (Рис.1.15).

Рис.1.15

Вместе с практическими решениями, касающимися трения, появились первые научные работы по трибологии. Первые научные рассуждения на тему трения твердых тел обнаружены в записях Леонардо да Винчи, датируемых второй половиной XV в., в них много правильных утверждений, подкрепленных расчетами, например, указано на пропорциональность сопротивления трения нагрузке на трущиеся поверхности тел и на то, что тела с шероховатой поверхностью имеют большее сопротивление трения. Таким образом, закон, согласно которому сила трения прямо пропорциональна нагрузке был открыт Леонардо да Винчи, считавшим, что коэффициент трения обычно равен 0,25.

Работы Леонардо да Винчи были забыты, и трением снова стали интересоваться в рамках развития других наук спустя почти два столетия. И. Ньютон сформулировал закон, определяющий зависимость между сопротивлением внутреннего трения жидкости и силой, необходимой для преодоления этого сопротивления.

1.6. Эпоха начала промышленной революции (1600-1750 гг.)

Этот период охарактеризовался замечательными достижениями в конструировании подшипников и зубчатых передач. Примеры этого следующие:

Определение эвольвенты зубчатого колеса и геометрических принципов зубчатых зацеплений Хьюгенсом (1665), де ла Найэром (1694) и Леопольдом.

Механизм для открывания дверей с червячными передачами и коническими подшипниками (17 век) (Рис.1.16).

Рис.1.16

Подшипники для станочного инструмента с разделенными регулируемыми подшипиковыми блоками для компенсации износа (Плюмис, 1701 год) (Рис.1.17).

Рис.1.17

Однако все еще находили некоторое применение деревянные зубчатые передачи.

Новые смазочные материалы не разрабатывались, однако применение известных становится все более важным.

В китайских публикациях за 1637 год мы можем прочесть что "одна капля масла в подшипник делает повозку, а тысяча капель - корабль, готовым к эксплуатации".

Многие исследователи осознали, что свиной жир (Амонтон, де ла Найар) и растительные масла могут использоваться как смазочные материалы.

Все больше и больше ученых вовлекаются в разработку теорий трения и изнашивания. Вот некоторые примеры:

· Роберт Хук (1680): Закономерности трения качения;

· Исаак Ньютон (1687): определяет вязкость как меру внутреннего трения жидкостей: вязкость = напряжение сдвига / скорость света.

· Гильом Амонтон (1699): подтвердил законы трения Леонардо да Винчи;

· Леонард Эйлер (1750): аналитическое определение трения; обозначил коэффициент трения символом m.

1.7. Период технической революции (1750-1850 гг.).

Опять этот период характеризуется улучшением в понимании функционирования элементов и деталей машин, что и привело к более совершенным их конструкциям, это эра Джеймса Ватта.

Примеры зубчатых зацеплений:

Зубчатые передачи для машины прокатки листового металла (1758) (Рис.1.18).

Рис.1.18

Механизмы, сконструированные Джеймсом Ваттом (1781) (Рис.1.19).

Рис.1.19

Примеры радиальных подшипников:

Предложение конструкции радиальных подшипников для осей экипажа, сделанные Фелтоу (1794) (Рис.1.20).

Рис.1.20

"Высокотехнологичный" подшипник колеса железнодорожного вагона (1830) (Рис.1.21).

Рис.1.21

Примеры роликовых подшипников:

Ранний вариант роликового подшипника флюгера зала Независимости в Филадельфии (1770) (Рис.1.22).

Рис.1.22

Шарикоподшипник колеса с максимальным количеством шаров для увеличения несущей способности без внутреннего кольца и сепаратора (Патент Вогана, 1794) (Рис.1.23).

Рис.1.23

В этот период для применения были доступны несколько видов животных, растительных и минеральных масел, также как и твердых смазочных материалов. Было выдано несколько патентов на смазочные композиции (формула смазочного материала). Примеры следующие:

· 1812 год, Британский патент 3573 (Генри Томас Хардакр): Смесь графита и свиного жира (1:4) для получения пластичного смазочного материала;

· 1835 год, Британский патент 6945 (Натаниэль Партридж): Смесь оливкового масла и извести, растворенная в воде. Для повышения эксплуатационных характеристик необходимо добавлять пальмовое масло, жир или графит;

· 1848 год, Британский патент 12109 (Джозеф Джон Долан) :Состав смазочного материала с высокими эксплуатационными характеристиками

Снова развитие фундаментальных основ науки о трении и изнашивании может быть охарактеризовано перечислением выдающихся ученых того времени и их достижений:

· Шарль Августин Кулон (1785): подтверждение законов трения Л. Да Винчи и Амонтона.

· Джордж Рени (1825): измерение трения и износа; первый список коэффициентов трения для различных материалов; зависимость износа от смазки.