Ρουλεμάν Ιστορική Αναδρομή

Έδρανα χρησιμοποιούνται από την εποχή της εφεύρεσης του τροχού, που ανάγεται στην 5η χιλιετία π.Χ.. Εικάζεται ωστόσο ότι η εφαρμογή της κύλισης, εν είδει γραμμικού εδράνου κύλισης (ρουλεμάν), με τη μορφή ξύλινων κυλίνδρων από κορμούς δέντρων, είναι προγενέστερη ακόμα και της εφεύρεσης του τροχού.

3D τομή κυλινδρικού ρουλεμάν

Ωστόσο, σε όλη την αρχαιότητα, ο βασικός τύπος εδράνου ήταν τα έδρανα τριβής. Ήταν συνήθως ξύλινα, και ως λιπαντικό χρησιμοποιούταν το ζωικό λίπος. Τυπικές εφαρμογές εδράνων ήταν στους τροχούς των αμαξών και των αρμάτων, καθώς και στους άξονες των μηχανών (μύλων κλπ). Αντίστοιχα υλικά τριβής και λίπανσης χρησιμοποιούντο και στην περίπτωση που ήταν επιθυμητή η γραμμική κίνηση.

Κατασκευές αυτού του τύπου σώζονται σε λειτουργία μέχρι σήμερα με τυπικό παράδειγμα, για τον Ελλαδικό χώρο, τους παραδοσιακούς ανεμόμυλους.

Το αρχαιότερο δείγμα ρουλεμάν, που έχει ανακτηθεί από τα ερείπια του ρωμαϊκού πλοίου Nemi του 40 μ.Χ., είναι ένα ξύλινο ρουλεμάν, που υποστηρίζει ένα περιστρεφόμενο τραπέζι.

Γύρω στα 1500μ.Χ. εντοπίστηκαν σχέδια από ρουλεμάν για το σχεδιασμό ενός ελικοπτέρου του Λεονάρντο ντα Βίντσι, ενώ τα πρώτα σχέδια κυλινδρικού ρουλεμάν ήταν του Αγκοστίνο Ραμέλλι. Ένα πρόβλημα με τα σφαιρικά και κυλινδρικά ρουλεμάν είναι ότι οι σφαίρες ή οι κύλινδροι τρίβονται μεταξύ τους προκαλώντας επιπρόσθετη αντίσταση. Το πρόβλημα αυτό συνήθως αντιμετωπίζεται με την χρήση μίας στεφάνης η οποία διατηρεί τα στοιχεία κύλισης σε συγκεκριμένες θέσεις. Η πρώτη περιγραφή ενός ρουλεμάν αυτού του τύπου αποδίδεται στον Γαλιλαίο, τον 17ο αιώνα. Το πρώτο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας σφαιρικού ρουλεμάν με δακτυλίους απονεμήθηκε στον Philip Vaughan, στο Carmarthen το 1794.

Στο βάθος των χρόνων αλλά και σήμερα έχουν χρησιμοποιηθεί πολλά υλικά κατασκευής όπως ξύλο (παλιά έδρανα, νερόμυλους), μπρούτζο, κεραμικά , ζαφείρι(σε ρολόγια), γυαλί ,χάλυβα ,ορείχαλκο , άλλα μέταλλα και πλαστικά (π.χ., νάιλον , πολυοξυμεθυλένιο , πολυτετραφθοροαιθυλένιο και UHMWPE ).

Πρακτικά το πρώτο κυλινδρικό ρουλεμάν επινοήθηκε στα μέσα στο 1740 από τον ωρολογοποιό Τζων Χάρρισον (John Harrison) για τον υποβρύχιο χρονομετρητή H3. Σύμφωνα με πληροφορίες το πρώτο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για ρουλεμάν απονεμήθηκε στον Ζυλ Συριρέ (Jules Suriray), Γάλλο μηχανικό ποδηλάτων, στις 3 Αυγούστου 1869. Στη συνέχεια τα έδρανα τοποθετήθηκαν στο νικητήριο ποδήλατο του αναβάτη τον Τζέιμς Μουρ (James Moore) στον πρώτο αγώνα ποδηλασίας του κόσμου, Παρίσι – Ρουέν τον Νοέμβριο του 1869.

Το 1883, ο Φρίντριχ Φίσερ (Friedrich Fischer), ιδρυτής της FAG, ανέπτυξε μια μέθοδο για την μηχανουργική κατεργασία και λείανση σφαιριδίων ίσου μεγέθους και υψηλής ακρίβειας όσον αφορά στη σφαιρικότητα, μέσω μιας κατάλληλης μηχανής και αποτέλεσε τη βάση για τη δημιουργία μιας ανεξάρτητης βιομηχανίας παραγωγής ρουλεμάν.

Ο σύγχρονος σχεδιασμός αυτορρυθμιζόμενων ρουλεμάν οφείλεται στον Σβεν Βίνγκκβιστ (Sven Wingquist) της κατασκευαστικής εταιρείας ρουλεμάν SKF το 1907. Το 1898 απονεμήθηκε στον Χένρυ Τίμκεν (Henry Timken), οραματιστή και πρωτοπόρο στον τομέα της βιομηχανικής παραγωγής αμαξών, δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για το κωνικό ρουλεμάν. Τον επόμενο χρόνο ίδρυσε μια εταιρεία να παράγει το νέο προϊόν. Η εταιρεία επεκτάθηκε στο να παράγει έδρανα όλων των τύπων, συμπεριλαμβανομένων των ειδικών χαλύβων που απαιτούντο, καθώς και μιας σειράς από σχετικά προϊόντα και υπηρεσίες. Ο Έριχ Φράνκε (Erich Franke) κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας την εφεύρεση του για ρουλεμάν με σύρμα το 1934. Μετά τον Β΄ Παγκόσμιο Πόλεμο ίδρυσε μαζί με τον Gerhard Heydrich την εταιρεία Franke & Heydrich KG (σήμερα Franke GmbH) για να ωθεί την ανάπτυξη και την παραγωγή των ρουλεμάν αυτών.

Στις αρχές της δεκαετίας του 1980, ο ιδρυτής του Pacific Bearing Ρόμπερτ Σρέντερ (Robert Schroeder) επινόησε το πρώτο έδρανο τριβής πολυστρωματικής κατασκευής που ήταν εναλλάξιμο ως προς το μέγεθος με τα γραμμικά ρουλεμάν. Αυτό το έδρανο είχε ένα μεταλλικό κέλυφος (αλουμίνιο, χάλυβα ή ανοξείδωτο χάλυβα), και ένα στρώμα από Teflon που συνδέεται με ένα λεπτό στρώμα κόλλας.

Σήμερα τα ρουλεμάν που χρησιμοποιούνται σε πολλές εφαρμογές οι οποίες περιλαμβάνουν ένα περιστρεφόμενο εξάρτημα. Παραδείγματα περιλαμβάνουν υπερ-υψηλής ταχύτητας ρουλεμάν για εργαλεία οδοντιάτρων, έδρανα για την αεροδιαστημική (aerospace bearings) του Mars Rover, το κιβώτιο ταχυτήτων και τα ρουλεμάν των τροχών για αυτοκίνητα, εύκαπτικα ρουλεμάν σε συστήματα οπτικής ευθυγράμμισης(τηλεσκόπια) και σε ζάντες τροχών ποδηλάτου.

Γενικά

Ο πιο διαδεδομένος τύπος εδράνου είναι τα έδρανα τριβής, με ή χωρίς λίπανση. Στην πιο απλή τους μορφή τα έδρανα αυτά είναι απλώς μία κυκλική οπή στο εσωτερικό της οποίας στρέφεται ένας πείρος. Συνήθη, απλά παραδείγματα εδράνων αυτού του τύπου είναι οι μεντεσέδες στις πόρτες και τα παράθυρα, ή οι αρθρώσεις των κινητών μερών (κεραίες, μπράτσα, μπούμες) στα μηχανήματα έργου (εκσκαφείς, γερανοί κλπ) και στα γεωργικά μηχανήματα.

Το τμήμα του άξονα ή της ατράκτου που έρχεται σε επαφή με το έδρανο ονομάζεται «στροφέας”. Οι στροφείς συνήθως είναι κατάλληλα λειασμένοι ώστε να μειώνεται η τριβή και η φθορά στο έδρανο. Για τον ίδιο λόγο εξάλλου συνηθίζεται στις περισσότερες περιπτώσεις η χρήση κάποιου λιπαντικού (λάδι, γράσο κλπ).

Τα έδρανα που χρησιμοποιούνται στις διάφορες μηχανές κατασκευάζονται με γνώμονα την ασφαλή παραλαβή των φορτίων των αξόνων, την αξιόπιστη λειτουργία, τον μεγάλο χρόνο ζωής, την μειωμένη τριβή, την ακρίβεια στην περιστροφική κίνηση, την μειωμένη απαίτηση συντήρησης και την ελαχιστοποίηση του κατασκευαστικού κόστους. Η σπουδαιότητα των απαιτήσεων αυτών εξαρτάται από την εκάστοτε εφαρμογή. Έτσι, μπορεί άλλοτε να απαιτείται υψηλή φέρουσα ικανότητα (οι τροχοί μιας αμαξοστοιχίας), άλλοτε υψηλή ακρίβεια στην περιστροφική κίνηση (τα έδρανα ενός σκληρού δίσκου) και άλλοτε υψηλή αξιοπιστία με μηδενική συντήρηση (διαστημικές εφαρμογές). Για να καλυφθούν οι απαιτήσεις των διαφόρων εφαρμογών, έχουν αναπτυχθεί πολλοί τύποι εδράνων, που διαφέρουν κατά το σχήμα, το υλικό, την λίπανση, την αρχή λειτουργίας τους, και τα λοιπά χαρακτηριστικά τους.

Πηγή: el.wikipedia