ЧАСЫ

ЧАСЫ

 

Потребность в определении времени возникла в глубокой древности. Наблюдая за движением солнца, луны, разливом рек, созреванием плодов, сменой дня и ночи, человек установил строгую закономерность и периодичность этих явлений природы и положил их в основу измерения времени. За основные единицы измерения времени были приняты сутки — время одного оборота Земли вокруг своей оси и год — период движения Земли вокруг Солнца. Деление суток на часы, минуты и секунды было произведено греческим астрономом Клавдием Птоломеем (II в. н. э.).

Различают звездные и солнечные сутки и соответственно звездный и солнечный год. Звездные сутки равны полному обороту Земли вокруг своей оси относительно звезд, а солнечные сутки — обороту Земли вокруг своей оси относительно солнца.

Солнечные сутки на 4 мин. больше звездных, солнечный год на одни сутки меньше звездного года. Звездное время и звездные сутки применяют только в астрономии.

Для удобства определения времени весь земной шар условно разделен меридианами на 24 части (пояса). Каждый пояс содержит 15° и по времени соответствует 1 часу. Начало отсчета принято от Гринвича (предместье Лондона). Гринвичское время называется мировым временем, а гринвичский меридиан — нулевым меридианом. Москва и Ленинград лежат во 2-м поясе, следовательно, поясное время Москвы на 2 часа раньше времени Лондона (Гринвича), Владивосток лежит в 9-м поясе, следовательно, во Владивостоке поясное время на 9 час. раньше лондонского и на 7 час. московского.

Для лучшего использования дневного света при работе в предприятиях и учреждениях декретом Совета Народных Комиссаров СССР по всему Советскому Союзу с лета 1930 г. стрелки часов переведены на один час вперед. Таким образом московское (декретное) время отличается от лондонского на 3 часа, владивостокское — на 10 час. По Советскому Союзу для железнодорожного транспорта и других служб введено единое московское время, поэтому во всех поясах Советского Союза, кроме 2-го пояса, существует два времени — московское и местное.

Точное время определяют с помощью специальных астрономических наблюдений и передают радиосигналами. Обычное время определяют с помощью часов различной точности.

Часы имеют свою историю. Первыми часами были солнечные часы, или гномоны. Они представляли собой высокий столб (обелиск), поставленный вертикально на горизонтальной площадке в центре начерченного циферблата. По тени, отбрасываемой от столба на циферблат, определяли время дня.

В более позднее время солнечные часы сооружались на зданиях и имели различную форму. Такие часы сохранились на здании Историко-архивного института в Москве на улице 25-го Октября.

На смену солнечным часам пришли водяные часы, называемые клепсидрами (греч.), что в переводе означает «воровка воды». В отличие от первых они показывали время днем и ночью. Время исчислялось количеством воды, вытекавшей из сосуда каплями или тонкой струей.

Из множества конструкций водяных часов наибольшей известностью пользовались часы Ктезибия Александрийского (III в. до н. э.). Они отличались высокой точностью, и ими пользовались при астрономических наблюдениях. Эти часы имели систему зубчатых колес и механизм, подобный механизму в башенных часах.

В средние века были изобретены песочные часы, которые отличались большим удобством, чем водяные. Песочные часы представляют собой два стеклянных сосуда цилиндрической или конической формы, соединенных между собой узким горлышком и закрепленных в деревянной оправе. Сухой речной песок пересыпается из верхнего сосуда в нижний за определенный промежуток времени. Песочные часы применяют и в настоящее время для грубого отсчета повторяющихся промежутков времени в 5, 10, 15, 20, 30 мин., например, при лечебных процедурах.

Первое упоминание о механических часах содержится в византийских летописях (VI в. н. э.).

В 936 г. монахом Гербертом, впоследствии папой Сильвестром II, были сделаны механические часы с боем.

На Руси первые башенные часы появились в 1404 г. и были установлены на Фроловской (Спасской) башне Кремля. Часы показывали дневные и ночные часы раздельно. Часы были изготовлены монахом Лазарем Сербиным, пришедшим из Византии.

Великий итальянский ученый Галилео Галилей впервые предложил в 1641 г. применять в часах маятник. При жизни Галилею не удалось создать модель часов с маятником. Это сделал его сын Висенцио в 1649 г.

Голландский ученый Христиан Гюйгенс самостоятельно построил в 1657 г. маятниковые часы, а в своем знаменитом сочинении «Horologium oscillatorium» (1673 г.) дал математическую теорию колебания маятника.

Петр I выписал из Голландии новые часы и в 1706 г. установил их на той же Спасской башне Кремля. С этого времени на Руси стали вести суточный счет времени.

По приказу Николая I братья Бутенок в 1852 г. установили в часах механизмы, которые вызванивали в 12, 3, 6, 9 часов гимн и марш. В таком виде часы просуществовали до октября 1917 года. В октябрьские дни четыре орудийных снаряда попали в часы. Циферблат, выходящий на Красную площадь, был разбит, механизмы оказались поврежденными. В. И. Ленин дал указание починить часы. Работа была выполнена мастером кремлевских мастерских Веронцем. Колокольную музыку с вызваниванием гимна «Интернационал» наладил музыкант Михаил Черемных.

В XVI в. появились карманные часы, которые первоначально имели форму яйца. Вместо гири в них была применена пружина, что дало возможность сделать часы портативными). Такие часы с цепочкой или шнуром носили на шее, прикрепляя к одежде, так что название «карманные» было условным. В XVII в. Голландский

 

ученый Христиан Гюйгенс применил в карманных часах систему баланс-спираль, что позволило значительно повысить их точность и применить на кораблях в мореплавании.

В XVIII в. русский изобретатель-самоучка Иван Петрович Кулибин (1735—1818 гг.) сконструировал и изготовил уникальные часы величиной с гусиное яйцо (рис. 24). Они поражают своим замыслом и сложностью механизмов. Часы бьют каждые час, полчаса и четверть часа. С боем полных часов в них начинается показ сцен религиозного содержания.

В конце XIX в. появляются наручные часы. Особенно широкое распространение они получают за последние 40 лет, вытеснив карманные часы. Часовой механизм наручных часов принципиально ничем не отличается от механизма карманных часов, но первые более удобны, а усовершенствования в конструкции позволяют выпускать их с высокой точностью хода и с различными дополнительными устройствами: календарем, секундомером, сигнальным (звуковым) устройством, автоматическим подзаводом пружины и т. д.

В 1840 г. впервые были изготовлены в России электрические часы (первичные и вторичные), которые впоследствии нашли широкое применение.

В дореволюционной России не было часовой промышленности. Спрос на часы удовлетворялся за счет импорта. Из-за границы ввозили готовые часы, главным образом карманные, и комплекты, которые затем собирали в часовых мастерских Москвы, Одессы, Казани, Ленинграда, Харькова и других городов.

Учитывая острую нужду населения и развивающейся промышленности в часах и часовых механизмах, правительство приняло решение построить в Москве два часовых завода — 1-й и 2-й. Уже в 1930 г. на 1-м Московском часовом заводе было освоено производство карманных часов. На 2-м Московском часовом заводе был налажен выпуск будильников и настенных часов. В 1933—1934 гг. значительно увеличилась номенклатура выпускаемых часов, но тем не менее потребность в часах не удовлетворялась. Правительством было вынесено решение реконструировать московские часовые заводы и приступить к строительству Пензенского завода.

Наряду с часовыми заводами строились заводы-смежники. В г. Петродворце под Ленинградом был введен в действие завод часовых рубиновых камней, а на одном из предприятий химической промышленности налажено производство искусственного рубина; на Ленинградском сталепрокатном заводе было организовано производство заводных пружин и т. д.

Кроме часов, бытового назначения, к 1940 г. было освоено производство авиационных часов, секундомеров, часов с секундомером, электрических часов, приставных ходов к самопишущим приборам и разных часовых механизмов, необходимых народному хозяйству.

По окончании Великой Отечественной войны наступил новый этап в развитии часовой промышленности. Были определены пути развития часовой промышленности на ближайшие годы, утверждены к производству новые калибры наручных и карманных часов, организована собственная станкостроительная и инструментальная база. Были пущены новые часовые заводы, организованы научно-исследовательский институт и специальное конструкторское бюро по станкостроению. Восстановление часового производства с 1946 г. пошло быстрыми темпами. За 1946 — 1950 гг. было изготовлено более 10 тыс. станков.

Часовая промышленность Советского Союза по наиболее квалифицированным часам — наручным — вышла на второе место в мире после Швейцарии, оставив позади ФРГ, Японию, США и Англию.

Производство часов в нашей стране в 1965 г. достигло 30 млн. шт. Таких высоких показателей часовая промышленность добилась не только благодаря строительству новых заводов, но главным образом благодаря совершенствованию технологических процессов, внедрению новых, более прогрессивных методов обработки и организации поточности в механических и сборочных цехах.

 

 

КОНСТРУКЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ЧАСОВ 

Основные узлы часового механизма 

Механизм маятниковых и балансовых часов состоит из шести основных узлов: двигателя, передаточного механизма (ангренажа) хода (спуска), регулятора, механизма завода пружины и перевода стрелок и стрелочного механизма (рис. 25).

 

Энергия двигателя через зубчатую передачу и ход поступает на регулятор для поддержания его колебаний. В стационарных часах — настенных, кабинетных и частично настольных — регулятором служит маятник, в переносных часах — наручных, карманных, будильниках, настольных и частично настенных — регу­лятором является баланс.

Маятник и баланс совершают равномерные колебания и через ход и зубчатую передачу приводят во вращение стрелки. Регулятор и ход являются специальными узлами, присущими только часовому механизму. Существует много конструкций ходов и регуляторов. Наиболее распространенные из них — свободный анкерный ход и монометаллический баланс.

ДВИГАТЕЛЬ 

В механических часах различают два вида двигателей — гиревой (в маятниковых) и пружинный (в балансовых). В гиревом используется сила тяжести поднятой гири, в пружинном — энергия заведенной пружины. Гиревой двигатель, или, как его обычно называют, гиревой привод, самый простой по устройству и самый стабильный в работе, так как усилие, передаваемое от гири через колесную систему на маятник часов, за все время опускания гири остается постоянным. Вместе с тем гиревой привод имеет два существенных недостатка, ограничивающих его применение в часах — это громоздкость и работа только в стационарных условиях.

В часах-ходиках чугунная гиря весом 400 г тянет цепочку вниз. Последняя надета на колесо, называемое звездочкой. При опускании гири цепь вращает звездочку слева направо. Вместе со звездочкой вращается по часовой стрелке валик с минутной стрелкой. За час валик делает один оборот. Вращение с валика через систему зубчатых колес передается (с замедлением в 12 раз) на часовое колесо, на втулку которого насажена часовая стрелка. Равномерное вращение валика регулируется маятником. Продолжительность хода гиревых часов определяется высотой подъема гири.

В часах-ходиках продолжительность хода от одного поднятия гири равна 26 час, а в часах напольных (кабинетных) — 9 суткам, в них опускание гири происходит очень медленно. Устройство гиревого привода в этих часах более сложное. Он имеет вспомогательный завод, т. е. устройство, с помощью которого в момент подъема гири часы не останавливаются.

На рис, 26 представлен в разобранном виде пружинный двигатель, или пружинный завод. В собранном виде он весьма компактен, малогабаритен и потому широко применяется как в переносных, так и в стационарных часах. Недостатком его является непостоянство момента, передаваемого на регулятор часов. Пружина имеет наибольший момент в заведенном состоянии. В течение суток пружина постепенно раскручивается и момент ее падает. Изменение момента влияет на ход часов, поэтому точность хода часов с пружинным двигателем, как правило, ниже, чем с гирями Величина момента зависит главным образом от толщины пружины. Если толщину пружины увеличить в 2 раза, то момент ее увеличится в 8 раз. Момент пружины увеличивается (линейно) с увеличением модуля упругости, ширины пружины и числа витков или оборотов барабана и уменьшается (линейно) с увеличением длины пружины.

Пружина в свободном состоянии имеет от 2 до 6 витков, при вставке ее в барабан количество витков увеличивается до 10—12, а при заведенной пружине достигает 18—20.

 Рис.26. Узел барабана с пружиной, Рис.27. Форма пружин в свободном состоянии

Размеры пружины должны обеспечивать не только необходимую величину момента, но и определенную продолжительность хода часов от одной заводки. Поэтому толщину пружины принято брать равной 1/30 диаметра валика или 1/90 внутреннего диаметра барабана, а ее длину — равной 64 радиусам или 32 внутренним диаметрам барабана.

Пружина одним концом крепится на валике за крючок, а другим концом к внутренней поверхности барабана с помощью накладки. В дешевых часах-будильниках, настенных и настольных пружина не имеет барабана и крепится к одной из колонок механизма. Способы крепления пружины к валику почти одинаковы во всех конструкциях часов; способы крепления к внутренней поверхности барабана весьма разнообразны и существенно влияют на величину передаваемого момента. Заводная пружина перед вставкой в барабан имеет или форму спирали с числом витков от двух до шести, или S-образную форму (рис. 27). Такие формы придают пружине на заводе-изготовителе для стабилизации момента.

Пружина, как сказано выше, имеет очень малую толщину по сравнению с шириной и длиной. Такое соотношение обеспечивает необходимую эластичность и упругость пружины, т. е. ее способность плотно навиваться на валик и после раскручивания сохранять свою первоначальную форму. Для получения этих

 

свойств, пружину изготовляют из высококачественной стали.

Перед отправкой на часовые заводы пружины подвергают специальной антикоррозийной обработке и упаковке. При вставке пружины в барабан в сборочных цехах часовых заводов запрещено прикасаться к ней голыми руками, так как поломка пружины в часах происходит, как правило, в местах коррозии, появляющейся в результате попадания пота с рук на поверхность пружины. В последнее время металлургической промышленностью освоено производство пружин из нержавеющей стали.

ПЕРЕДАТОЧНЫЙ МЕХАНИЗМ (АНГРЕНАЖ)

Передаточный механизм передает вращение от барабана на ход часов и состоит из нескольких зубчатых пар, причем их число зависит от типа часового механизма. В наручных и карманных часах, будильниках и некоторых других видах часов зубчатая передача состоит из четырех пар (рис. 28).

Чтобы яснее представить себе работу всей зубчатой передачи, рассмотрим передачу вращения одной зубчатой пары. Представим себе два диска, закрепленных на валиках, оси которых параллельны (рис.29).

По окружности большого и малого дисков будут нарезаны зубья, одинаковые по шагу (см. стр. 95). Тогда на большом диске таких зубьев будет в 2 раза больше, чем на малом. Диски с нарезанными зубьями называются зубчатыми колесами. При вхождении зубьев одного колеса во впадины другого мы будем иметь зубчатое зацепление пары. В часах малое зубчатое колесо называется трибом. При вращении большого колеса с n1 оборотов в минуту малое колесо будет делать п2 оборотов, т. е. в 2 раза больше. Это можно записать так:

                                z1/z2=  n2/n1=i1      (1)

где z1 — число зубьев большого колеса, z2 — число зубьев малого колеса, i — передаточное число. Это   означает,   что   малое   колесо   z2   сделает   оборотов   nв 2 раза больше, чем большое колесо z1.

 

Применяют два вида зацеплений: эвольвентное и циклоидальное. Они различаются по форме зуба. В часовых механизмах для передачи вращения от барабана на ход применяют видоизмененное циклоидальное зацепление, называемое часовым.

Рассмотрим устройство и работу зубчатой передачи в наручных часах. Конструктивно узел зубчатой передачи, состоящий из колеса и триба, оформляют, как показано на рис. 30. Колесо изготовляют из латуни марки ЛС63-ЗТ; толщина его 0,3—0,2 ммпри диаметре 8—10 мм. Для облегчения веса в колесе вырубают секторные окна. Триб изготовляют из углеродистой стали марки У7АВ, имеющей присадку серы и фосфора, необходимую для лучшей обрабатываемости на станках; после закалки цапфы и зубья триба полируют.

Колесо наглухо закрепляется на трибе и в таком виде называется узлом. Узел колеса вращается в камневых подшипниках или непосредственно в платине и мостах. Этим достигается значительное снижение потерь на трение.

Находящиеся в зацеплении колесо и триб называются зубчатой парой. Колеса называются ведущими, а трибы ведомыми. Одному обороту барабана в часах Полет соответствует 4200 оборотов анкерного колеса. За 6, 7 оборотов барабана (что соответствует 47 час. работы часов от полной заводки пружины) анкерное колесо с трибом сделает 28140 оборотов.

При передаче вращения от барабана к анкерному трибу передаваемый момент во столько раз уменьшается, во сколько раз увеличивается число оборотов. Это можно записать так:

Манкбар=nбар/nанк=1/1                                 (2)

Момент на анкерном колесе будет во столько раз меньше момента на барабане, во сколько раз число оборотов анкерного колеса больше числа оборотов барабана.

Данное соотношение моментов верно лишь для теоретического расчета, когда во внимание не принимаются потери моментов на трение между зубьями и в подшипниках. Если принять коэффициент полезного действия зубчатой пары h равным 0,97, то для четырех пар этот коэффициент будет равен h = 0,974 = 0,89. Тогда формула (2) приобретает вид:

 

       Maнк = h*Мбар/1    (3)

При таком чрезвычайно малом моменте на анкерном колесе малейшая неточность в выполнении зубчатых пар или загрязнение механизма приводят к остановке часов или к так называемому вялому ходу, когда часы сильно отстают. С целью уменьшения потерь на трение в часах применяют циклоидальное модифицированное зацепление, которое по коэффициенту полезного действия выше эвольвентного, а в качестве подшипников — рубиновые камни. Из всех минералов рубин имеет наименьший коэффициент трения. Для правильной работы зубчатого зацепления необходимо, чтобы колесо и триб были изготовлены с высокой степенью точности.

ХОД (СПУСК) 

Ходом, или спуском, называется узел часового механизма, расположенный между зубчатой передачей и регулятором.Назначение спуска — периодически передавать энергию двигателя на регулятор для поддержания его колебаний и управлять движением колес, т. е. равномерные колебания регулятора превращать в равномерное вращение колес.

отсутствуют страницы 94-95

Существует много конструкций ходов, однако их можно подразделить на две основные группы; хода для маятниковых часов и для балансовых.

В маятниковых часах применяют несвободный анкерный ход, в балансовых — свободный анкерный, хронометровый и, как исключение, цилиндровый.

Несвободный анкерный ход все время в контакте с маятником; свободный анкерный ход в контакте с балансом находится лишь на очень малом отрезке пути (времени), когда последний получает импульс; остальной путь (время) баланс проходит свободно.

Несвободный анкерный ход. Левый конец скобки изогнут внутрь и называется входной палетой, правый конец разогнут и называется выходной палетой. На рис. 31 показано положение спуска, когда маятник занимает вертикальное положение. При отклонении

 

маятника влево (рис. 31) будет подниматься левый конец скобки за счет энергии, передаваемой зубом анкерного колеса, который лежит на поверхности входной палеты. При дальнейшем подъеме маятника влево зуб анкерного колеса бсоскакивает с входной палеты, а зуб в падает на выходную палету. При движении маятника слева направо зуб анкерного колеса в будет скользить по поверхности выходной палеты до положения равновесия маятника, после чего он соскакивает с выходной палеты, а на входную палету падает зуб анкерного колеса а. Цикл повторяется.

За время полного колебания маятника анкерное колесо повернется на один зуб. В продолжение всего периода колебания зубья анкерного колеса соприкасаются с палетами якоря, вызывая трение. Это трение отрицательно сказывается на точности хода часов, поэтому такие хода применяют в недорогих маятниковых часах.

Энергии, передаваемой зубом анкерного колеса на палету, достаточно для поддержания колебаний маятника, но ее недостаточно, чтобы пустить часы в ход, когда маятник находится в покое. Для пуска часов маятник надо качнуть от руки.

Свободный анкерный ход. В наручных и карманных часах современных конструкций и частично в малогабаритных будильниках применяют свободный анкерный ход швейцарского типа (рис.32).

Ход состоит из двух узлов: анкерного колеса с трибом и анкерной вилки с осью, палетами и копьем. Свободный анкерный ход выполняет в часах те же функции, что и другие виды ходов: периодически передает момент (импульс) балансу для поддержания его колебаний, запирает и освобождает колесную систему

 

(ангренаж) для остановки и вращения. Периодичность вращения колесной системы можно заметить по скачкообразному перемещению секундной стрелки, которая находится в покое 0,19 сек. и в движении 0,01 сек., хотя зрительное восприятие говорит об обратном.

Анкерное колесо изготовляется из высокоуглеродистой стали марки У10А; оно имеет 15 зубьев. Форма зуба — специальная, полученная при конструировании графическим построением. Наружная плоскость зуба называется плоскостью импульса, а внутренняя плоскость — плоскостью покоя. Обе плоскости являются рабочими, поэтому их обрабатывают с высокой степенью точности и высоким классом чистоты поверхности.

Чтобы облегчить условия обработки (доводки) плоскости импульса и улучшить условия ее работы при взаимодействии с одноименной плоскостью палеты, с боковой стороны зуба снимается фаска, равная 0,6—0,7 толщины зуба. Анкерное колесо наглухо соединяется с анкерным трибом. По условиям работы анкерного хода в часах колесо (в узле) не должно иметь биения по наружному диаметру более 0,01 мма шаг зуба и длина импульсной плоскости должны быть выполнены с допуском в 0,005—0,01 мм.

Анкерную вилку так же, как и анкерное колесо, изготовляют из стали У10А. В пазы вилки вставляют палеты — рубиновые камни. Левая палета называется входной, правая — выходной. Подобно зубу анкерного колеса, палеты имеют плоскости покоя и импульса, которые также являются рабочими и взаимодействуют с одноименными плоскостями зубьев колеса. Хвостовая часть вилки имеет паз (выемку), два рожка и копье, которыми и взаимодействует с двойным роликом баланса, передавая через него импульсы (моменты) балансу. Анкерная вилка насаживается на ось, изготовленную также из стали марки У10А.

Двойной ролик состоит из верхней рольки, в которую запрессовывается импульсный камень, и нижней предохранительной рольки, в которой имеется выемка. Цилиндрическая поверхность нижней рольки обрабатывается под 10—11 класс чистоты.

Двойной ролик насаживается на ось баланса, изготовляется или из стали (в дорогих часах) или из латуни и нейзильбера.

Различные моменты работы анкерного хода в часах показаны на рис. 33.

На рис, 33, а видно начало освобождения, т. е. когда баланс, приблизившись к положению равновесия и развив максимальную скорость, вводит в паз анкерной вилки импульсный камень; происходит удар импульсного камня о внутреннюю поверхность правого рожка. Анкерная вилка поворачивается на угол покоя; зуб анкерного колеса переходит с плоскости покоя на плоскость импульса входной палеты (рис. 33,6), левый рожок отходит от ограничительной плоскости. С этого момента начинается передача импульса (момента) от анкерного колеса через вилку на баланс.

На рис. 33, в показано положение, когда зуб анкерного колеса своей импульсной плоскостью скользит по палете и заканчивает передачу импульса, повернув ее на некоторый угол. В этом положении правый рожок вилки еще не коснулся ограничительной плоскости. В следующий момент зуб анкерного колеса освобождается от соприкосновения с входной палетой, анкерное колесо поворачивается по часовой стрелке и его зуб падает на плоскость покоя выходной палеты и притягивает правый рожок к ограничительной плоскости; вилка дополнительно поворачивается  на угол, называемый углом потерянного пути. Баланс в это время совершает свободные колебания вправо от положения равновесия.

На рис. 33, г дано положение анкерного хода в момент покоя на выходной палете. Таким образом, за одно полуколебание баланса (слева направо) анкерное колесо повернулось на  шага, или угол 12°.

При вращении баланса к положению равновесия справа цикл работы хода повторится, и на входную палету ляжет следующий зуб анкерного колеса, т. е. за полный период колебания баланса анкерное колесо повернется на один зуб.

Чтобы правильное функционирование хода не нарушалось резкими внешними толчками, у анкерной вилки и баланса имеются предохранительные устройства (рис. 34).

Представим себе, что анкерная вилка не имеет копья или оно укорочено и от резкого толчка левый рожок отошел от ограничительной плоско­ти на столько, что зуб анкерного колеса перешел с плоскости покоя палеты на плоскость импульса. Тогда анкерная вилка под действием момента, передаваемого зубом анкерного колеса, повернется на определенный угол и правый рожок ее прикоснется к правому ограничительному штифту. Баланс, возвращаясь к положению равновесия слева, не может уже ввести импульсный камень в паз вилки и ударит им по наружной поверхности рожка, после чего баланс остановится (рис. 34, 1). В большинстве случаев от такого жесткого удара камень разрушается. Чтобы избежать остановки баланса и не дать возможности анкерной вилке перейти из одного положения в другое, в хвосте анкерной вилки закрепляется соответствующей длины копье, а на двойном ролике баланса имеется предохранительная цилиндрическая поверхность с выемкой. При резких толчках хвост вилки отходит

отсутствуют страницы 98 99

от ограничительного штифта, копье касается предохранительной поверхности двойного ролика и не дает возможности зубу анкерного колеса перейти с плоскости покоя на плоскость импульса (рис. 34, 2). Значит зазор между копьем и предохранительной поверхностью при нормальном функционировании спуска должен быть в угловом измерении меньше угла покоя. Зазор этот необходим, чтобы избежать излишнего трения копья о поверхность при нормальном функционировании спуска.

Трение, возникающее между копьем и предохранительной поверхностью двойного ролика в момент резких толчков, должно быть минимальным и не нарушающим свободных колебаний

 

баланса. С этой целью соприкасающиеся поверхности копья и двойного ролика обрабатывают до 10—11 класса чистоты.

Чтобы анкерная вилка могла совершать поворот от одного ограничительного штифта к другому при нормальном функционировании спуска, в предохранительной поверхности ролики сделана выемка для прохода копья. Выемка расположена на одном радиусе с импульсным камнем. В момент захода импульсного камня в паз анкерной вилки копье войдет в выемку двойного ролика и тем самым даст возможность перевести вилку из одного положения в другое. Может случиться так, что резкий толчок произойдет в момент захода копья в выемку (рис. 34,3). Тогда предохранительные функции переходят к одному из рожков анкерной вилки, который будет упираться в импульсный камень и не даст зубу анкерного колеса перейти на плоскость импульса палеты. Следовательно, зазор между рожком и импульсным камнем должен быть меньше угла покоя, но больше зазора между копьем и предохранительным роликом. Последнее предусмотрено для того, чтобы при соприкосновении копья с предохранительным роликом импульсный камень мог свободно войти в паз анкерной вилки.

В будильниках нормального габарита широкое применение имеет так называемый штифтовый ход (рис. 35). Этот ход тоже является свободным анкерным, только вместо рубиновых палет в вилку запрессовывают стальные каленые штифты; зуб анкерного колеса имеет упрощенную форму, импульсный штифт крепится не в двойном ролике, а в перекладине баланса. Штифтовый ход не имеет предохранительных устройств, подобных устройствам палетного хода. Эту роль выполняет вырез в оси баланса. Нет также ограничительных штифтов. Их функции выполняет

 

поверхность выемки зуба колеса, на которую опираются штифты вилки.

Штифтовый ход проще в изготовлении, но коэффициент полезного действия его ниже, чем у палетного хода, т. е. требуется при прочих равных условиях более сильная заводная пружина.

РЕГУЛЯТОР

Регулятором в часах служат маятник и баланс.

Маятник применяют только в стационарных часах.

Различают маятник математический и физический. Под математическим маятником (рис. 36) понимают невесомый и нерастяжимый стержень (нить), к одному концу которого подвешен груз, вес которого Р сосредоточен в одной точке а.Другим концом маятник закреплен в неподвижной точке О так, что может вокруг нее свободно качаться. Расстояние от точки крепления О до центра тяжести а называется длиной маятника.

В положении покоя маятник занимает вертикальное, т. е. рав­новесное, положение. Если маятник отклонить от равновесного положения вправо или влево на угол φ и отпустить, то он под действием силы тяжести возвратится в положение равновесия и по инерции будет продолжать движение в другую сторону и отклонится на тот же угол φ, затем вновь повторит движение в обратном порядке и так будет колебаться бесконечно долго, если предположить, что отсутствует всякое сопротивление этому колебанию в виде трения маятника о воздух, трения в точке подвеса стержня и др.

Угол φ, на который отклоняется маятник от своего равновесного положения, называется амплитудой колебания. Время, в течение которого совершается колебание маятника от одного крайнего положения до другого и обратно, называется периодом колебания.

Отличительная особенность маятника состоит в том, что периоды его колебаний равны между собой.

Период колебания маятника определяется по формуле

T=2  n√ l /q             (4) 

 

где Т — время, сек.;

l — длина маятника, см;

q — земное ускорение, равное для средних широт 9,81 см/сек2.

В приведенной формуле (4) переменной величиной является только длина l, поэтому период колебания зависит только от длины. Из формулы также видно, что период не зависит от амплитуды. Независимость периода от амплитуды называется изохронизмом.

Физический маятник представляет собой стержень, изготовленный из весомого материала, на конце которого закреплен относительно тяжелый груз в виде линзы. Период колебания физического маятника определяется по той же формуле (4).

Пользуясь формулой (4), мы можем, задаваясь периодом колебания, определить длину маятника, например, для маятника с периодом колебания, равным 2 сек., длина маятника будет равна 994 ммт. е. почти 1 м. Обычно маятники изготовляют таким образом, чтобы линзу можно было перемещать по стержню и тем самым изменять приведенную длину маятника, а следовательно, и период колебания. Если часы спешат, то необходимо линзу передвинуть вниз, если отстают, то ее нужно передвинуть вверх.

Длина маятника в часах изменяется с изменением температуры: при ее повышении длина маятника и его период колебания увеличиваются, и часы начинают отставать, а при понижении — длина маятника уменьшается, и часы начинают спешить. Для уменьшения влияния температуры на ход часов применяют различные способы, например, подбирают для стержня маятника материал, имеющий малый коэффициент линейного расширения.

Для бытовых часов стержни маятника изготовляют из дерева и стали, а для точных служебных часов — из сплава инвар.

Период колебания маятника не зависит от амплитуды, однако это положение верно для физического маятника с амплитудой порядка 1—1,5°, но такой маятник чувствителен к сотрясениям и толчкам, поэтому точные маятниковые часы помещают на фундаменте в глубоких подвалах. В часах с коротким маятником для бытовых нужд амплитуда достигает 6—8°. Точность таких часов порядка одной минуты в сутки. Они менее чувствительны к сотрясениям и подвешиваются, как правило, на стене.

Ниже приведены значения суточного хода в зависимости от величины амплитуды.

Амплитуда, град.          Отставание

                                          за сутки, сек.

1                                              1,65

1,5                                           3,71

2                                             10,32

2,5                                           6,60

3                                             14,80

4                                             26,35

5                                             41,15

6                                             59,18

 

Система баланс — спираль, так же как и маятник,

 

является самой ответственной частью часового механизма (рис. 37). Она состоит из собственно баланса, посаженного на ось, двойного ролика с импульсным камнем и спирали (волоска), внутренний конец которой заделан в латунную разрезную втулку, называемую колодкой волоска, а наружный конец — в цилиндрический штифт, называемый колонкой волоска. Волосок надевается колодкой на ось баланса, а колонкой закрепляется в мосту баланса. По ободу баланса ввинчены винты. Ось баланса своими цапфами вращается в четырех камневых (рубиновых) опорах, закрепленных в платине и мосту, называемых балансовыми сквозными и накладными камнями.

Если баланс с волоском вывести из положения равновесия и повернуть на некоторый угол, то он начнет равномерно колебаться, т. е. делать повороты в одну и другую сторону через равные промежутки времени. При этом волосок будет закручиваться и раскручиваться. Колебательный процесс может продолжаться бесконечно долго, если предположить, что отсутствует трение в опорах о воздух, нагрев спирали при закручивании и раскручивании.

Поскольку эти факторы существуют, часть энергии баланса расходуется; колебания его постепенно затухают, а через некоторый промежуток времени баланс останавливается.

Для поддержания колебаний баланса в часах служат импульсы (моменты), передаваемые от анкерного колеса через анкерную вилку и импульсный камень двойного ролика. В свою очередь анкерная вилка превращает колебательное движение баланса в одностороннее вращательное движение анкерного колеса. Таким образом, равномерные колебания баланса обусловливают благодаря ходу равномерное вращение зубчатой передачи вместе со стрелками.

Время, в течение которого баланс совершает полное колебание, т. е. отклоняется от положения равновесия в одну сторону, возвращается обратно, отклоняется в другую сторону и возвращается обратно (два раза проходит через положение равновесия),   называется периодом колебания баланса.

Время, в течение которого баланс совершает колебания от крайнего левого до крайнего правого положения или наоборот, называется (полуттериодом колебания баланса. Угол отклонения баланса от положения равновесия в одну сторону называется амплитудой колебания.

В наручных часах, как правило, период колебания равен 0,4 сек.; баланс совершает 9000 полных колебаний в час или 18 000 полуколебаний, а в сутки 432 000. Амплитуда примерно равна 310—280° при полном заводе пружины и 200—180°, спустя сутки. Период колебания баланса зависит от двух факторов: момента инерции баланса и крутящего момента волоска. Математически это выражается формулой

T= 2  π√ l / M                       (5) 

где Т — период колебания баланса, сек; I — момент инерции баланса, г.мм.сек2; М — момент волоска на один радиан закручивания, г.мм. Момент инерции баланса определяют по формуле

I = mr2                        (6) 

где m — масса баланса,  ; r*сек2/мм 

r — радиус инерции, мм.

Чем больше удельный вес металла и чем дальше от оси вращения баланса расположена его масса, т. е. чем больше диаметр обода, тем больше момент инерции баланса.

Момент волоска определяется по формуле

M=    Eb*h3/12 l                             (7) 

(320—300°) период колебания будет меньше нормального значения, и часы будут спешить.

Имеется много причин, вызывающих изменение амплитуды, а следовательно, и периода колебания. К основным из них относятся: изменение положения часов, величины момента, передаваемого от заводной пружины, неуравновешенность системы баланс — спираль, изменение свойств смазки, различные положения волоска в штифтах градусника, изменения, связанные с отступлениями, допускаемыми при сборке часов — зубчатого зацепления, хода и др.

Рассмотрим влияние некоторых из перечисленных факторов на период колебания баланса или, что то же, на точность хода часов. Наибольшие изменения амплитуды и периода колебания баланса происходят в двух случаях: при изменении положения часов с горизонтального (циферблатом вверх или вниз) на вертикальное (головкой вверх) и обратно, а также при максимальной и минимальной заводке пружины.

Изменение положения часов с горизонтального на вертикальное вызывает уменьшение амплитуды, которое объясняется увеличением момента трения в опорах. При горизонтальном положении (циферблатом вверх или вниз) ось баланса опирается сферической пяткой на плоскость накладного камня. Момент трения очень мал вследствие малого радиуса трения. При вертикальном положении часов баланс опирается двумя цапфами оси на цилиндрическую поверхность камня. Момент трения значительно больше, чем в первом случае, из-за увеличения радиуса трения. Для уменьшения разницы в моментах трения при горизонтальном и вертикальном положениях часов отверстия в камнях закругляют по радиусу (оливируют), а пяточки цапф закругляют большим радиусом. Закругленные отверстия в камнях делают и для уменьшения влияния смазки на ход часов.

Изменение величины момента от заводной пружины вызывает изменение амплитуды колебания, поэтому часы регулируют при 2—2,5 оборотах заводной пружины, когда амплитуда колебания равна 240—220°. Для получения меньшей разницы в точности хода необходимо, чтобы максимальный и минимальный моменты пружины отличались один от другого не более чем на 25—30%. Это достигается увеличением числа оборотов барабана, т. е. длины пружины, с тем, чтобы расчетная продолжительность хода часов от одной заводки пружины была не менее 45 час.

Неуравновешенность системы баланс — спираль, или смещение центра тяжести системы относительно оси вращения, является одним из главных факторов, определяющих позиционную ошибку часов, или различную точность хода в зависимости от положения часов в вертикальной плоскости. Несмотря на высокую степень точности изготовления баланса и волоска, все же центр тяжести баланса не совпадает с осью вращения. Смещенный центр тяжести (рис. 38) при вращении баланса в вертикальной плоскости создает дополнительный момент, который в зависимости от положения часов и величины амплитуды будет различно влиять на ход часов. Существует следующее правило определения центра тяжести баланса:

1. Если часы спешат при амплитуде 140—170° и отстают при амплитуде 280—320°, то центр тяжести баланса при прохождении равновесного положения находится ниже оси вращения.

2.  Если часы спешат при амплитуде 280—320° и отстают при амплитуде 140—170°, то центр тяжести баланса при прохождении равновесного положения находится выше оси вращения.

3.Если часы не имеют позиционной ошибки хода (этой ошибки они не будут иметь также при амплитуде 220°), то центр тяжести находится на горизонтальном диаметре. На рис. 38 центр тяжести находится в точке q на расстоянии l от центра вращения О и под углом β к вертикали, т. е. в положении, описанном в пункте 1.

 

Неуравновешенность баланса и влияние неуравновешенности анкерной вилки, колебание в зазорах градусника и других выявляют при следующих положениях часов: головкой вверх, головкой вниз, головкой вправо, головкой влево. Техника регулировки баланса в указанных положениях сводится к следующему: пружину заводят на 1 — 1,5 оборота и устанавливают амплитуду в 140—170°. При этой амплитуде лучше всего выявляется неуравновешенность баланса. Снимают показания часов в каждом из четырех положений на специальном приборе П-12. По результатам записи с помощью номограммного прибора (рис. 39) определяют положение центра тяжести баланса. На шкале этого прибора нанесена номограмма, состоящая из осей координат, ряда концентрических окружностей и формы баланса с винтами. На номограмме дан вид баланса часов Столичные. Для удобства расчета винты пронумерованы с 1 по 16. Начало координат помещено в центре баланса, а направление осей принято на винты 1,9 и 5,13, что соответствует положению часов головкой вверх при равновесном положении баланса с волоском.

         Впереди шкалы расположены две подвижные оси координат (из металлической проволоки). Внизу на лицевой стороне прибора расположены попарно четыре рукоятки, лимбы которых имеют 24 деления и оцифровку 0—20—40—60—80—100—120 сек. влево и вправо. Под лимбами изображены положения часов при проверке их на приборе. Правые рукоятки кинематически связаны с подвижной горизонтальной осью координат, а левые — с подвижной вертикальной осью координат.

Поворот рукоятки прибора на определенное число секунд по лимбу вызывает перемещение подвижной оси на номограмме на то же число секунд. Каждая рукоятка перемещает ось независимо от другой. По номограмме можно отсчитывать ошибки хода часов до 2 мин. в каждом положении.

Пересечение двух подвижных осей координат и даст положение центра тяжести баланса. Так, часы Полет при проверке на приборе П-12 показали:

1)   головкой вверх — 60 сек. (спешат);

2)   головкой вниз +40 сек. (отстают);

общая разница в ходе —60— (+40) = —100 сек.;

3)        головкой вправо —80 сек. (спешат);

4)  головкой влево +60 сек. (отстают);

общая разница в ходе —80— (+60) = —140 сек.

 

На рис, 39 точка А (пересечение координат) и соответствует центру тяжести. Чтобы устранить «перевес» или переместить точку А в центр вращения, необходимо облегчить винт и утяжелить винт 12. Точка А находится вблизи окружности, соответствующей толщине шайбы 0,08 ммпоэтому под винт 12 подкладывают шайбу 0,04 мма из-под винта такую же шайбу удаляют. В результате вес баланса не изменился и не нарушилось  соотношение  ,a центр тяжести переместился ближе

к центру вращения.

Регулировочные шайбы служат для изменения периода колебаний баланса и устранения позиционной ошибки. Шайбы изготовляют из фольги, они имеют различную толщину. Шайбы изменяют ход часов Полет в следующих пределах: две шайбы толщиной 0,01 мм — на 20 сек. в сутки, две шайбы толщиной 0,02 мм — на 40 сек. и т. д.

Большое влияние на точность хода часов оказывает градусник (рис. 40). Он служит для подрегулировки хода часов в тех случаях, когда они спешат или отстают на 30 сек. и более. Передвигая градусник вправо или влево, можно изменять ход часов примерно на 3 мин. в сутки. Передвижением градусника изменяется рабочая длина волоска. Градусник в основном предусмотрен для подрегулировки часов во время их ремонта, так как это гораздо проще и надежнее, чем изменять вес баланса.

 

В ГОСТах указывается, что при выпуске часов с завода градусник может быть смещен от своего центрального положения не более чем на 7з шкалы, расположенной на балансовом мосту.

Зазор в штифтах-градусниках (рис. 41) необходим для того, чтобы при разовом его повороте штифты не касались волоска и  не изменяли его форму. Влияние величины зазора в штифтах градусника на ход часов различно и зависит от величины амплитуды; лучше всего проследить это влияние на следующих примерах. Пусть виток волоска при равновесном положении баланса находится посредине штифтов со значительным зазором. При малых амплитудах виток не будет касаться штифта ни при закручивании, ни при раскручивании, т. е. в работе будет участвовать вся длина волоска:

 

 

                             L =l+ΔL                                       (9)

где l — активная длина волоска; Аl — длина от штифтов до колонки.

При больших амплитудах виток частично касается того и другого штифта; в работе попеременно участвует вся длина волоскаL и только активная длина l. Так как при увеличении длины волоска период колебания баланса увеличивается, то, очевидно, в даном случае период колебания баланса при больших амплитудах станет меньше, чем при малых.

Если виток волоска при равновесном положении баланса будет прижат к одному из штифтов, то при малых амплитудах в работе участвует только активная длина волоска, а при больших амплитудах виток отойдет от штифта и в работе начнут участвовать попеременно активная длина l и вся длина L. Очевидно, в этом случае период колебания будет меньше при малых амплитудах и больше — при больших. Положение витка в штифтах градусника не влияет на ход часов в случае, если зазор между витком и штифтами равен нулю. Такое крепление применяют в некоторых конструкциях, но оно не получило широкого распространения из-за сложности выполнения и использования. Для правильного функционирования системы и наименьшего влияния зазора в штифтах на ход часов величину этого зазора устанавливают равной 0,25—0,15 толщины волоска. Такой зазор на одну сторону витка (см. рис. 41) создает необходимую «игру» волоска, т. е. дает возможность эластично перемещать градусник со штифтами, не нарушая положения концевой кривой волоска, и позволяет лучше выявлять равновесное положение баланса.

В наручных и карманных часах волосок имеет внутреннюю и наружную концевые кривые, назначение которых состоит в том, чтобы центр тяжести волоска (спирали) переместить ближе к центру вращения баланса. Однако точного совпадения центра тяжести волоска с центром вращения баланса во время его колебаний получить нельзя.

Участок наружной концевой кривой между штифтами градусника и колонкой выполняется по дуге окружности.

Внутренняя концевая кривая выполняется так, чтобы начальная ее часть не касалась колодки при закручивании волоска до 330° и чтобы при этом не изменялась активная длина волоска. Внутренняя концевая кривая должна лежать в плоскости волоска и обеспечивать последнему строгую параллельность относительно плоскости вращения баланса.

МЕХАНИЗМ ЗАВОДА ПРУЖИНЫ И ПЕРЕВОДА СТРЕЛОК 

В будильниках и настольных часах завод пружин осуществляют чаще всего посредством двух раздельных ключей, а перевод стрелок кнопкой. Ключи, укрепленные на валиках, и кнопка на оси центрального колеса выведены на заднюю крышку корпуса.

В настенных и крупногабаритных настольных часах завод пружин осуществляют посредством ключа со стороны циферблата. Стрелки переводят от руки. В наручных и карманных часах завод пружины и перевод стрелок осуществляют от заводной головки, причем для перевода стрелок заводную головку вытягивают из корпуса. На рис. 42 дана типовая конструкция этого механизма для наручных часов. При нормальном положении заводной головки (рис. 42,а) на заводном валике свободно сидит триб, который находится в зацеплении (торцовыми зубьями) с кулачковой муфтой и с заводным колесом (цилиндрическими зубьями). Кулачковая муфта имеет квадратное отверстие и свободно сидит на заводном валике, имеющем в месте посадки также квадратное сечение. Заводная головка навинчивается на резьбовую часть заводного валика. Заводное колесо находится в зацеплении с барабанным колесом, неподвижно закрепленным на валике барабана. В таком положении кулачковая муфта удерживается заводным рычагом и пружиной, а заводной валик — переводным рычагом и пружиной-фиксатором.

При вращении заводной головки справа налево вместе с заводным валиком вращается кулачковая муфта; последняя вращает заводной триб. В свою очередь заводной триб через заводное колесо будет вращать барабанное колесо, происходит заводка пружины. Передаточное число от заводного триба до барабанного колеса равно примерно 1:3, т. е. за три оборота заводной головки валик с пружиной сделает один оборот. При вращении заводной головки слева направо кулачковая муфта будет расцепляться с заводным трибом, так как ни триб, ни заводное и барабанное колесо обратного вращения не имеют.

Барабанное колесо имеет стопорное устройство, называемое собачкой (рис. 42,6). При заводке пружины собачка своими зубьями выходит из зацепления с барабанным колесом, по окончании заводки она входит обратно в зацепление с помощью особой пружины, находящейся под собачкой, и не дает возможности барабанному колесу повернуться обратно.

Иногда требуется остановить часы и спустить заведенную пружину. Для этой цели осторожно выводят собачку пинцетом из зацепления с барабанным колесом, а заводную головку притормаживают слева направо. Бывают случаи, когда заводная головка свободно вращается справа налево, а пружина не заводится, происходит это в основном при поломке заводной пружины, изредка пружина соскакивает с зацепа валика.

Стрелки переводят следующим образом. При вытягивании заводной головки и заводного валика (рис. 42, в) происходит поворот переводного рычага слева направо так, что своим уступом он давит на заводной рычаг и заставляет его опуститься вниз вместе с кулачковой муфтой. Последняя выходит из зацепления с заводным трибом и соединяется с переводным колесом. Такое положение вновь фиксируется пружиной-фиксатором. В выемку этой пружины входит штифт переводного рычага. Вращая головку справа налево, мы будем вращать переводное колесо против часовой стрелки. Переводное колесо сцепляется с вексельным колесом, а последнее с трибом минутной стрелки. Через этот триб вращение сообщается минутной и часовой стрелкам. Механизм завода пружины и перевода стрелок носит французское название ремонтуар.

СТРЕЛОЧНЫЙ МЕХАНИЗМ 

Стрелочный механизм состоит из двух зубчатых пар, вращающих минутную и часовую стрелки. Вексельное колесо наглухо соединено с трибом (см. рис. 42, в) и сцепляется с трибом минутной стрелки, насаженным на ось центрального колеса. Триб сцепляется с часовым колесом, сидящим свободно на втулке триба минутной стрелки. На втулку часового колеса насаживается часовая стрелка, а на выступающую часть втулки триба минутной стрелки — минутная стрелка.

По окончании перевода стрелок заводной валик возвращается в нормальное положение, а кулачковая муфта расцепляется с переводным колесом. Стрелочный механизм начнет получать вращение от оси центрального колеса. Благодаря трению между осью и насаженным на нее трибом минутной стрелки последний вращается вместе с ней, вращает вексельное колесо и наглухо соединенный с ним триб; в свою очередь триб вращает часовое колесо с насаженной на его втулке часовой стрелкой. Часовая стрелка вращается в 12 раз медленнее, чем минутная, поэтому передаточное отношение от триба минутной стрелки до часового колеса равно

                               iстр =. 1/12                                (10) 

В стрелочном механизме в отличие от ангренажа зубчатая передача замедляет движение и ведущими являются трибы, а ведомыми — колеса, поэтому передаточное число выражается не целым числом, а правильной дробью.

Устройство стрелочного механизма в принципе одинаково у наручных и карманных часов, будильников и настенных часов, разница лишь в его конструктивном оформлении.

Вексельное и переводное колеса удерживаются от осевого перемещения мостом, составляющим, как правило, одно целое с пружиной l (см. рис. 42, а).

Дополнительные устройства 

Механизм боя. Во многих часах имеются дополнительные механизмы, подающие звуковые сигналы в соответствии с показаниями стрелок. Эти сигналы осуществляются посредством удара молоточка о звучащую пружину, колокольчик или крышку будильника.

Различают несколько видов механизма боя:

1) в настенных, напольных и настольных часах;

2) в карманных часах;

3) в будильниках и наручных часах.

Механизм боя в настенных, напольных и настольных часах действует автоматически и выбивает одним или несколькими молоточками часы, получасы и четверти в зависимости от конструкции; в некоторых часах бой молоточков воспроизводит музыкальную мелодию.

В карманных часах механизм боя полуавтоматического действия после нажатия кнопки производит удары и отсчитывает минуты текущего времени. Часы с таким механизмом боя называются часами с репетиром.

Механизм боя в будильниках и наручных часах подает сигнал в заранее установленное для него время. Для этого на циферблате будильников и наручных часов имеется специальная сигнальная стрелка.

Механизм боя, как правило, является самостоятельным механизмом, т. е. имеет собственный источник энергии (гирю или заводную пружину), так называемое счетное устройство в маятниковых часах и спуск (ход) в будильниках.

Рассмотрим принцип работы механизма боя будильника марки 6973 Янтарь с центральной сигнальной стрелкой (рис.43). Боевое колесо соединено с трибом скобочного (анкерного) колеса. Скобочное колесо взаимодействует со звонковой скобой по такому же принципу, как и несвободный анкерный спуск. На скобочном валике вместе с звонковой скобой закреплен стержень боя. На втулку часового колеса с циферблатной стороны платины свободно насажено сигнальное колесо с сигнальной стрелкой. В торце втулки имеется спиральный вырез, в который входит палец часового колеса. Сигнальное колесо кинематически связано с сигнальным трибом. На выходящий наружу корпуса конец триба навинчивается кнопка. Защелка одним концом крепится на платине с циферблатной стороны, своей

 

пружинящей частью упирается в часовое колесо, а другим концом запирает стержень боя.

Работа механизма боя происходит следующим образом. Сигнальная стрелка установлена на определенное время, пружина боя находится в заведенном состоянии; вращения скобочного колеса не происходит потому, что скобка удерживается в одном положении защелкой. Последняя своим отогнутым концом запирает стержень боя и не позволяет валику сигнального триба поворачиваться. При совпадении часовой и сигнальной стрелок защелка вместе с часовым колесом поднимется к циферблату, стержень боя освободится, и ход придет в быстрое движение. Молоточек стержня будет часто ударять в звонок, который располагается или сверху корпуса будильника на специальном стержне или под задней крышкой. В последнем случае в звонковой крышке крепится штифт, по которому и происходят удары молоточка. По окончании боя пружину можно завести вновь, только повернув сигнальную стрелку примерно на 2 часа вперед.

Противоударное устройство (амортизатор). В часах многих конструкций для предохранения оси баланса от поломки при резких толчках и падении применяют противоударное устройство.

В обычных часах балансовые камни запрессовывают в платину и мосты; эти камни являются жесткими опорами узла баланса; в противоударном устройстве камни запрессовывают в специальные подвижные опоры.

При эксплуатации часов от неосторожного обращения с ними чаще всего происходит поломка цапфы оси баланса, так как цапфа очень тонка (0,07—0,08 мм в наручных женских часах), а ось баланса сильно нагружена; делать цапфу толще нельзя — сильно увеличиваются потери на трение. При поломке цапфы сквозной камень, как правило, также повреждается, поэтому применение противоударного устройства вполне себя оправдывает.

Секундомерное устройство. Это устройство применяют в наручных и карманных часах. Оно необходимо для измерения коротких интервалов времени в секундах и минутах. Циферблат часов с секундомером, кроме обычных стрелок, — часовой, минутной и секундной — имеет две или три дополнительные стрелки, из которых секундомерные находятся в центре большого циферблата, а минутная в малом циферблате, располо­женном симметрично с циферблатом секундной стрелки. Емкость шкалы минутного циферблата обычно равна 15, 30 или 45 мин.

Часы с секундомером применяют при спортивных соревнованиях, научных исследованиях, хронометраже технологических процессов и т. д. Для управления секундомерным устройством

 

в корпусе часов имеются одна или две кнопки. При двух кнопках первым нажимом на одну из них производят пуск секундомера, а вторым — его останов. Нажатием на вторую кнопку стрелки возвращают в нулевое (исходное) положение.

Секундомерное устройство в конструктивном отношении довольно сложно. Располагается оно в часах со стороны мостов.

Календарное устройство. Календарное устройство применяют в наручных, карманных и настольных часах с давних пор и в самых различных вариантах, т. е. на циферблате даются показания чисел, дней, недель, месяцев и фазы луны. Календарный механизм монтируют под циферблатом. Обычно в окошках циферблата показываются дни, числа и месяцы. Календарные устройства получили за последние годы широкое применение в наручных, настенных, настольных часах.

Механизм автоматического подзавода пружины. Широко распространены наручные часы с автоматическим подзаводом пружины. В них со стороны мостов монтируют дополнительный механизм, назначение которого от движения руки подзаводить пружину.

В результате частого подзавода пружина работает на небольшом интервале своей длины, момент ее почти стабилен и, следовательно, точность хода таких часов высокая. Если часы будут лежать на столе, то резерва хода хватит минимум на 24 часа, следовательно, часы заводить не нужно.

На рис. 44 представлена типовая конструкция механизма автоматического подзавода пружины. Он состоит из грузового (инерционного), сектора А, свободно вращающегося в двух направлениях — по часовой стрелке и против. Грузовой сектор наглухо соединен с трибом 2, последний находится в постоянном зацеплении с колесами 1 и 3.

На валике барабана (на рисунке не показан) насажено храповое колесо подзавода 6.

Автоматический подзавод пружины происходит следующим образом: при вращении грузового сектора А против часовой стрелки триб передает вращение на зубчатое колесо 12, как показано на рис. 44 (в плане). Далее вращение от этого колеса через три других зубчатых колеса 11, 8, 9 передается на барабанное колесо подзавода 5. С ним соединены собачки подзавода 7, которые, вращаясь вместе с колесом, своим острым выступом входят в зацепление с храповым колесом и вращают его; тем самым осуществляется подзавод пружины. Собачка 10 удерживает колесо 11 от обратного вращения.

При вращении грузового сектора по часовой стрелке колесо выходит из зацепления с колесом 11, а колесо входит в зацепление с колесом 11. В том и другом случае колесо 11 вращается в одном направлении, т. е. по часовой стрелке.

С.В. ТАРАСОВ, С. А. СЕЛИВАНКИН   ЮВЕЛИРНЫЕ ИЗДЕЛИЯ и  ЧАСЫ

ЧАСЫ
Пролистать наверх