Борьба за скорость

Воздушная смазка выводит нас из тупика, куда заводят большие скорости. Она оправдала себя в работе. И сейчас советские заводы выпускают быстроходные машины с подшипниками на воздушной смазке. Таковы, например, суперцентрифуги на 21 тысячу оборотов.

Подпятник с воздушной смазкой (разобран).

Там, где отказывает обычный подшипник, ему на смену приходит новый, простой и надежный, с воздушной смазкой, который отлично работает при сверхвысоких скоростях. Надо отметить, что применять его можно пока лишь там, где невелики нагрузки.

Прежде чем создать такой подшипник, пришлось немало поработать. Ведь то, что мы рассказали о нем, — это идея, принцип, а от идеи до конструкции — путь далекий. Теория и опыт, расчеты и испытания, поиски наилучшего решения — таков этот путь.

Нужно было узнать, когда и как возникает воздушная подушка, как работает с ней подшипник, не мешает ли ему трение металла о металл.

Нужно было воплотить идею воздушной смазки в реальную конструкцию, с учетом всего, что говорили теория и опыт.

Чтобы появилась воздушная подушка, нужен зазор. Величина его должна быть переменной. Она должна меняться — там, куда вал увлекает за собой воздух, быть меньше. Только тогда, вгоняя воздух в суженный зазор, и можно его сжать, уплотнить, создать упругую подушку. Только тогда и может вал отделиться от опоры и повиснуть в воздухе.

Хорошо, если подшипник цилиндрический.

Там это условие выполняется само собою.

Когда вал не вращается, он касается цилиндра, и зазор при взгляде на него «в профиль» имеет форму серпа. Вал начнет вращаться, он погонит воздух в узкий конец «серпа». Появится воздушная подушка. И вал приподнимает сам себя — «всплывает».

А если подшипник другой формы? Например, как у подпятника в центрифуге? Нужно было создать такую конструкцию опоры, чтобы выполнялось основное условие воздушной смазки — зазор переменной толщины.

С. А. Шейнберг сделал так.

На круглой металлической пластинке — колодке — он расположил по радиусам ребра. Эти ребра, возвышаясь над ней, не дают верхней тонкой пластинке плотно прилегать к колодке. Затем он соединил их винтами. Там, где ребер нет, пластинки сошлись вплотную. Там, где есть ребра, они не могли сойтись. В результате верхняя пластинка изогнулась, на ней образовались волны.

Появились волны, появился зазор переменной толщины — то, что было нужно.

Когда пята будет вместе с ротором вращаться, она загонит воздух в этот зазор, сожмет его — и возникнет воздушная прослойка. Всего несколько тысячных долей миллиметра отделяет пяту от подпятника, но этого достаточно, чтобы весь ротор вращался в воздухе и трение почти исчезло.

Сотни часов может работать подшипник с воздушной смазкой при огромных числах оборотов с ничтожными потерями на трение, ничтожным нагревом.

Так ведется борьба с трением в машинах, где скоростям сейчас ведут счет на десятки тысяч оборотов.

Их требует промышленность. Ведь в некоторых шлифовальных станках шпиндель делает 100 тысяч и больше оборотов в минуту. Ведь широко применяется теперь сверхскоростное фрезерование.

Советскими инженерами созданы сверхскоростные шпиндели для расточки и шлифовки небольших отверстий — на 120 тысяч, а в опытных образцах и на 200 тысяч оборотов в минуту.

Большая скорость здесь совершенно необходима — без нее нельзя добиться нужной чистоты обработки.

Очень высокие скорости необходимы не только для шлифования.

Летчику и моряку нужны гироскопические приборы — креномер, гирокомпас и другие, в которых с большой скоростью вращается волчок. Скорость вращения волчков в этих приборах доходит до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту.

Гироскоп — основа автопилота, который без помощи человека ведет по заданному курсу самолет или ракету.

Отклонение от курса — рамка гироскопа, соединенная с корпусом самолета или ракеты, замыкает контакт электрической цепи. Включаются моторы, поворачивающие рули, — и самолет снова на верном курсе.

Гироскоп и его применение.

Скорости самолетов выросли за последние годы. Ракета движется с максимальной скоростью 5 000 километров в час. Нужна повышенная чувствительность гироскопических приборов, высокие скорости вращения гироскопа.

Бороться с трением приходится не только в подшипнике.

Всюду, где касаются друг друга движущиеся части машин, — есть трение.

Цилиндр и поршень, шестерни зубчатых передач — таких примеров, таких пар можно было бы привести множество, самых разных. А общее у них одно— трение, вызывающее износ.

Трение — это прежде всего тепло. Им можно добывать огонь: нагрев при трении воспламеняет головку спички. Если металл плавится легко, то трущаяся поверхность не замедлит расплавиться. Расплавленные частички такого металла приварятся к другому металлу.

Трение отрывает мельчайшие частички с металлической поверхности и портит ее.