Греко-римская эпоха (900 г. д. н.э. - 400 н.э.)

Александрийский механик Ктесибий (II—I вв. до н. э.) изобрел двухцилиндровый пожарный насос, который в принципе не отличался от современного насоса. Поршни этого насоса предварительно смазывались маслом. Величайший механик древности Архимед из Сиракуз (287—212 г. д. н. э.) создал огромное количество машин с самыми разнообразными узлами трения. В частности, он изобрел винт, который быстро нашел применение в винтовых прессах для оливкового масла, создал винтовой насос, применяемый для ирригации полей и выкачивания воды из рудников и трюмов кораблей. Он создал большое количество военных машин, которые, несомненно, включали узлы трения самого различного назначения. Часть из этих узлов, прежде всего подшипниковых, скорее всего также смазывалась. Подшипники со сменными металлическими вкладышами широко применялись в Древней Греции и Риме в устройствах самого различного назначения. Еще раньше появилось представление о трибоэлектричестве: явление электризации янтаря при натирании его тканью описал один из семи мудрецов Эллады Фалес из Милета (около 625—547 г. д. н. э.).

Следует иметь в виду, что великий Аристотель (384—322 г. до н. э.) знал о существовании трения как сопротивления среды относительному перемещению тел и отмечал, что оно много меньше для круглых катящихся тел, чем для плоских скользящих тел. В то же время Аристотель не отличал сопротивление движению тел, вызываемое их инерцией, от сопротивления, вызываемого собственно трением. Тело движется под действием постоянно действующей силы с постоянной скоростью. Сопротивление среды Аристотель считал зависящим от веса тела. При уменьшении веса скорость движения возрастает. То же самое происходит, если дорога становится более ровной. Несомненно, представления Аристотеля о сопротивлении среды перемещению тел оказали огромное влияние на всех последующих ученых вплоть до Галилея. Знаменитый римский инженер и архитектор Марк Витрувий Поллион (2-я половина I в. до н, э.) в трактате «Десять книг об архитектуре», созданном в промежутке между 22 и 14 г. до н. э., и в течение полутора тысячелетий бывшем настольной книгой инженеров многих поколений, описал деревянный роликовый подшипник, который использовался в стенобитных орудиях, применяемых еще во времена Александра Македонского. Ролики, по-видимому, вытачивались на токарном станке, а каждый элемент качения имел собственную ось, которая фиксировалась в корпусе подпятника. Первое систематическое описание зубчатых передач в машинах того времени также было сделано Витрувием. Любопытно, что Витрувий характеризует машину вообще как «сочетание соединенных вместе деревянных частей, обладающее огромными силами для передвижения тяжестей». В то же время, по его словам: «Ось изготавливается на токарном станке или, по крайней мере, делается круглой от руки, на ее концы надевают железные обручи; вокруг средней части установлен барабан, образованный подогнанными планками. Ось лежит на опорах, покрытых железом в местах, где они касаются оси».

Эта эпоха характеризуется развитием в области радиальных подшипников и зубчатых передач, а также первых конструкций роликовых подшипников.

Имеется несколько примеров, показывающих уровень развития узлов трения в то время:

Деревянные дифференциальные передачи в знаменитой "указывающей на юг" колеснице (Китай, примерно 255 год до н.э.) (Рис.7).

Рис.7. Деревянные дифференциальные передачи

Железные кольца (втулки) в деревянных рамах, чтобы избежать трение железного вала по дереву и, как следствие, большего износа (Рис.8).

Рис.8. Железные кольца (втулки) в деревянных рамах

Передача Архимеда со всеми элементами червячной передачи (3 век до н.э.).

Роликовые подшипники для вращающихся платформ на Римских судах на озере Неми (примерно 50 год н.э.).

Фрагменты упорного шарикоподшипника (бронзовые шары перекатывались по деревянной платформе) (Рис.9).

Рис.9. Фрагмент упорного шарикоподшипника

Фрагменты упорного подшипника с коническими (суживающиеся к концу) роликами (деревянные ролики по деревянной платформе) (Рис.10).

Рис.10. Фрагменты упорного подшипника с коническими роликами

Все применявшиеся тогда методы сводились к усовершенствованию конструкции подшипников скольжения и снижению сопротивления трения скольжения. Подшипники скольжения смазывались. Совершенствовались смазывающие свойства масел путем установления такой консистенции и адгезии, чтобы смазочный материал долгое время находился в зоне трения. Растительные масла имеют малую вязкость, и поэтому, стекая, они недолго смазывают зоны трения скольжения, кроме того, они быстро высыхают. В связи с этим их стали сгущать и постепенно заменять животными жирами.

Существуют описания производства битума и легкого масла из сырой нефти. Для установки поршней в водяные насосы наносились тонкие масляные пленки для облегчения этого процесса.

Оси повозок смазывали также разного рода мазями из древесной смолы. Такие мази получали и из «выкипяченной» долгим нагреванием нефти. Это подтверждается результатами археологических исследований гробниц древних правителей, в которых на осях их колесниц найдены остатки смазки из животных жиров, сгущенных минеральными присадками. Температура плавления этих веществ около 50°С. В архивах имеется перечень растительных масел и животных жиров, использовавшихся для смазывания, составленный Плинием - старшим (23—73 гг. нашей эры).

Известно, что при определенном сочетании материалов в узлах трения, трение и износ могут быть уменьшены. Также было известно, что применение масляных пленок уменьшает трение.