Колесо – самое древнее изобретение человечества. Образцы колес, которые находили при раскопках в Месопотамии, показывали возраст более 7 тыс. лет.
Первые колеса делались из глины, камня и только потом из дерева. Сначала колесо облегчало жизнь в быту (мельничные жернова, гончарные колеса, детские игрушки на колесиках), а уже потом попало в область транспорта – на двухколесные повозки.
Первые транспортные колеса делались из сплошных бревен. Древние люди отрезали от бревна круг и насаживали его на ось, предварительно продолбив для этого дыру по центру.
Когда колесницы стали боевыми орудиями, задумались над тем, что надо бы облегчить такую повозку. Изобрели не сплошное, а ступичное колесо со спицами. Сделали это древние египтяне аж в 2000 году до нашей эры. Спицы одним концом упирались в круглый обод, а другим – в специальную деталь, закрепленную в центре колеса – там, где его пронзает ось. Эта деталь и есть ступица.
Несмотря на то, что в 1802 году изобретатель Ф. Бауэр запатентовал железные спицы при деревянных ободе и ступице, транспортные колеса еще очень долго будут изготавливать целиком из дерева.
Первые автомобильные инженеры тоже ставили свои автомобили на деревянные колеса от орудийных лафетов. Даже знаменитый «Форд Т» бегал на деревянной архаике вплоть до 1927 года.
Но настало время, когда колеса стали изготавливать из металла. Ступица на металлическом колесе является обязательной деталью. На ней, собственно, колесо и сидит. Она же позволяет колесу вращаться относительно поворотного кулака с помощью подшипника. При этом ступица работает под очень высокой нагрузкой.
Ее корпус вытачивают из прочной литой болванки, и он имеет резьбовые отверстия для крепления к поворотному кулаку. Снаружи у ступицы имеются отверстия под болты крепления колеса. Внутри, на посадочном месте, установлен подшипник, чаще роликовый двухрядный. Кроме того, на ней монтируется корпус тормозного барабана. Последние модели ступиц имеют еще и датчик вращения колеса (для системы ABS).
Как видим, ступица – не просто деталь, а целый узел. И центральная роль в нем отводится подшипнику. Мало кто задумывается, что к конструкции ступичного узла приложил руку сам Леонардо да Винчи. Опосредовано, конечно, но тем не менее.
Ведь как вращалось древнее колесо? Правильно, преодолевая трение скольжения оси в цилиндрическом гнезде колеса. Леонардо установил, что если у тела поверхность шероховатая, то и сопротивление трению у него больше. Свои рассуждения подтвердил расчетами. И создал рисунок идеальной цапфы подшипника, в которой трение скольжения заменялось на трение качения, которое по величине значительно меньше. А теперь каждый ступичный узел работает исключительно на подшипниках качения!
В заключение такой вот тонкий момент.
Для каждой модели автомобиля производители предусматривают разные размеры ступиц. Диаметр ступицы зависит от диаметра колесных дисков. Чтобы определить, какие можно устанавливать диски, существует параметр, называемый «ступичный диаметр» (DIA). Если он правильно соблюден, то диаметр ступицы и центральное отверстие дисков подойдут идеально. Помните об этом при подборе детали.
