Средневековая эпоха (400 г. н.э. - 1450 г.)

В течение этого долгого периода времени едва ли произошли какие-либо усовершенствования элементов машин. Эта эпоха может характеризоваться как период стагнации. Вероятно, можно заметить некоторые усовершенствования в выборе материалов. Несколько примеров:

Валы размалывающих камней с зубчатыми передачами (мельница в Бокеле, примерно 1200 год) (Рис.11).

 

Рис.11. Валы размалывающих камней

с зубчатыми передачами

 

Часовой механизм средневековых часов собора в Уэлсе с металлическими зубчатыми передачами и латунными радиальными подшипниками (1392 год) (Рис.12).

Рис.12. Часовой механизм средневековых часов

1.4. Эпоха Возрождения (1450-1600 гг)

Рис.13 Леонардо да Винчи (1452-1519)

Талантливый человек во всем талантлив, но лишь немногие гении были гениальны во всем, что бы они ни делали, и, пожалуй, за всю историю человечества только один человек - Леонардо да Винчи (рис. 13) заслуживает звания абсолютно универсального гения. Как художник, скульптор и инженер он превосходил своих современников. Как ученый он обогнал свою эпоху на века. Эта эпоха характеризуется трудностями в реализации новых теоретических знаний на практике. Некоторые примеры такой ситуации: Примитивные радиальные подшипники в зубчатых передачах механизмов водяных насосов (примерно 1500 год) (Рис.14). Но некоторый прогресс может быть отмечен: часовой механизм собора в Юберлингене (1549) (Рис.15).

Рис.14. Радиальные подшипники в зубчатых передачах механизмов водяных насосов

Рис.15. Часовой механизм собора

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 смазывания 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.

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.