Как работает часовой механизм. Виды часовых механизмов

Кристаллизированный углерод, самое твердое вещество в мире. Бриллиант, чистый, бесцветный углерод, блестящий вследствие огранки. Используется для украшения браслетов, корпусов, колец и т.д.

Способ огранки драгоценных (и полудрагоценных) камней в виде прямоугольника.

Так называют часовые механизмы удлинённой прямоугольной формы.

Балансовое колесо вместе со спиралью, образующие колебательную систему, уравновешивающую движение шестереночного механизма часов.

Порядковое число, обозначающее день месяца: (к примеру – «9 февраля»). Часы с датой: часы, показывающие дату. Также называются часами с календарем или просто календарем. Бесконечный календарь: часы, показывающие високосные года, а также даты.

Индикатор, механический, электрический или управляемый с помощью электроники. Алфавитно-цифровой дисплей. Дисплей, показывающий время в виде букв и цифр, цифровой дисплей.

Способ придания механическим часам необходимой для их работы энергии. Существуют два классических способа завода наручных и карманных часов - ручной и автоматический. При ручном заводе ходовая пружина часов закручивается при помощи заводной головки часов - вручную. При автоматическом заводе "работает" массивный груз (ротор) специальной формы, который приходит во вращение при движениях часов. Ротор передаёт энергию вращения на ходовую пружину.

Драгоценный металл, сплавы которого используются в производстве часов и ювелирных украшений. Сплавы золота, в зависимости от состава, имеют различные цвета: белый (белое золото), жёлтый (жёлтое золото), розовый (розовое золото), красноватый (красное золото). В чистом виде золото имеет жёлтый цвет. См. так-же " " подробнее.

Ушек, ободка, циферблата, браслета часов.

Термин, используемый при наименовании механизма. Исторически сложилось, что калибр соответствует наибольшему габаритному размеру механизма часов, представленному в линиях. Одна линия - это 2, 256 мм. Но фирма-производитель может использовать слово "Калибр", не связывая его с размерами, как, например, Калибр 89 Patek Philippe назван по году создания - 1989.

Термин, применяемый для обозначения часовых деталей, изготовленных из драгоценных камней, синтетических или, реже, натуральных. Наручные механические часы хорошего качества имеют 15-17 камней: два палетных, один - импульсный на импульсном ролике баланса, по два - подшипники и опоры на оси баланса, анкера, секундного и промежуточного колёс и т. д. Более дорогие часы имеют большее количество камней. Использование палет, импульсных камней, опор для цапф и осей из искусственного рубина уменьшает потери энергии на трение и износ деталей.

Мера содержания золота в сплавах, равная 1/24 массы сплава. Чистый металл соответствует 24 каратам. Золотой сплав пробы 18 карат содержит 18 весовых частей чистого золота и 6 весовых частей других металлов. Наряду с этим широко применяется метрическая система, при которой содержание драгоценного металла в сплаве весом 1000 граммов определяется в граммах. Приведём некоторые стандартные значения проб, установленные в различных системах. 23 карата - 958 проба, 21 карат - 875 проба, 18 карат - 750 проба, 14 карат - 583 проба. Проба изделий гарантируется постановкой на них оттисков специального клейма.

Дольная единица массы, применяется в ювелирном деле. К=200 миллиграммов или 0, 2 грамма.

В часовом деле - коронное колесо, американский термин для передаточного колеса, которое сцепляется с цапфой подзавода (неправильно называемой англичанами коронным колесом) и храповым колесом на вале цилиндре. Кнопка завода (также, особенно в США - корона), кнопка различных форм с насечками, облегчающая завод часов вручную. Кнопка завода с головкой, имеет дополнительную подвижную головку для хронографов или спортивных секундомеров.

Резонансное устройство, которое, колеблясь, определяет период движения механизма часов. Пружинный маятник - регулирующая деталь часов, состоящая из маятника и его пружины. До изобретения маятниковой пружины, часы приводились в движение одним маятником. Дополнительная установка пружины придает маятнику два важных свойства: 1) способность возвращаться автоматически в исходное положение, и 2) четко установленный период работы. См. так-же " "

Деталь часового механизма, служащая для закрепления опор осей часовых колёс. Название моста соответствует названию колеса.

Сложные механические часы, имеющие дополнительный механизм, предназначенный для индикации времени с помощью звуков разной тональности. Обычно такие часы, при нажатии на специальную кнопку, отбивают часы, четверти часа и минуты. В моделях Grand Sonnerie часы и минуты отбиваются автоматически, хотя могут указывать время и при нажатии на кнопку. См. так-же " " подробнее.

Драгоценный камень. Естественные рубины используются в ювелирных часах и украшениях, синтетические - в технических целях, например, при изготовлении камневых подшипников и опор часового механизма.

Удлиненная часть, точно соединяющая другие части механизма.

Основная единица времени, составляющая 1/86000-ую часть солнечного дня, т.е. времени обращения Земли вокруг собственной оси. С появлением после Второй Мировой войны атомных часов, было установлено, что Земля вращается с бесконечно малой нерегулярностью. Поэтому было принято решение переустановить стандарт измерения секунды. Это было сделано на 13-ой Генеральной Конференции Мер и Весов в 1967 году. Было определено следующее: Секунда – это отрезок времени равный 9.192.631.770 периодам излучения атома цезия-133 при переходе между двумя соседними устойчивыми уровнями.

Драгоценный металл белого цвета. Сплав серебра с цинком и медью используется для изготовления корпуса, циферблата.

Дополнительный циферблат (или несколько) хронографа, на котором показываются минуты, часы регистрируемого промежутка времени.

Часть корпуса часов, к которой прикрепляются браслет или ремешок.

Фазы луны

Часы со встроенными календарями показывают фазы луны: полную, новую луну и четверти. Как правило - фазы показывается в иллюстративной форме с картинками луны в полукруглом отверстии - апертуре. В некоторых случаях отверстия обрамляются шкалой на 29.5 суток лунного календаря и картами звездного неба, сделанными специально под регион покупателя. Одни из самых известных часов фирмы Patek Philippe - "Graves" точно воспроизводят фрагмент участка звездного неба Нью Йорка, видимого из окна дома владельца часов.

Фиксатор

Рычаг с задней частью, задерживающий зубец колеса под действием пружины.

Еще одним широко известным примером механической автоколебательной системы является механизм маятниковых часов-ходиков (рис. 241).

рис. 644
 В этом устройстве колебания маятника поддерживается периодическим подталкиванием с помощью зубцов храпового колеса, соединенного с висящей гирей. Принцип работы этого механизма типичен для автоколебательных систем − работа постоянной внешней силы (силы тяжести, действующей на гирю) периодически компенсирует потери механической энергии маятника.
 Различные устройства для измерения времени создавались уже в глубокой древности. Непосредственными предшественниками механических часов, подготовившими их изобретение, были водяные часы. В сложных водяных часах уже использовались циферблат с перемещающейся по нему стрелкой, груз в качестве движущей силы, колесные передачи, механизм боя и марионетки, разыгрывавшие различные сцены.
Первые упоминания о башенных колесных часах в Европе приходятся на границу XIII и XIV веков. Первые часовые механизмы приводились в движение энергией опускающегося груза. Приводной механизм состоял из гладкого деревянного вала и намотанного на него пенькового каната с каменной, а позднее металлической гирей на конце. Благодаря силе тяжести гири, канат начинал разматываться и вращал вал. На вал было насажено большое или главное зубчатое колесо, находившееся в сцеплении с зубчатыми колесами передаточного механизма. Таким образом, вращение от вала передавалось механизму часов.
 По настоящему эра механических часов началась в Европе только в конце XIII века. В 1288 году башенные часы были установлены в Вестминстерском аббатстве в Англии. В 1292 году часами обзавелся храм в Кентербери. В 1300 году встречается сообщение о том, что башенные часы сооружены во Флоренции (упоминание об этих часах сохранилось в «Божественной комедии» Данте). В 1314 году часы были уже во французских Каннах. Ни один из этих ранних механизмов не сохранился до наших дней, имена их создателей тоже неизвестны. Однако мы можем достаточно точно представить себе их устройство. Самый простой часовой механизм (если не брать во внимание механизм боя) может включать в себя всего три зубчатых колеса. Очевидно, что все упомянутые выше часы представляли собой пример простого трехколесного механизма с однострелочным циферблатом.
 Ко второй половине XV века относятся самые первые упоминания об изготовлении часов с пружинным двигателем, который открыл путь к созданию миниатюрных часов. Источником движущей энергии в пружинных часах служила заведенная и стремящаяся развернуться пружина, которая представляла собой эластичную, тщательным образом закаленную стальную ленту, свернутую вокруг вала внутри барабана. Внешний конец пружины закреплялся за крючок в стенке барабана, внутренний − соединялся с валом барабана. Стремясь развернуться, пружина приводила во вращение барабан и связанное с ним зубчатое колесо, которое в свою очередь передавало это движение системе зубчатых колес до регулятора включительно.
Самые значительные усовершенствования в механизм часов были внесены во второй половине XVII века знаменитым голландским физиком Гюйгенсом , создавшим новые регуляторы, как для пружинных, так и для гиревых часов.
 Впервые мысль применить маятник в простейших приборах для измерения времени пришла великому итальянскому ученому Галилео Галилею. Сохранилось предание, что в 1583 году девятнадцатилетний Галилей, находясь в Пизанском соборе, обратил внимание на раскачивание люстры. Он заметил, отсчитывая удары пульса, что время одного колебания люстры остается постоянным, хотя размах делается все меньше и меньше. Позже, приступив к серьезному изучению маятников, Галилей установил, что при малом размахе (амплитуде) раскачивания (всего несколько градусов) период колебания маятника зависит только от его длины и имеет постоянную длительность. Такие колебания стали называть изохронными. Очень важно, что при изохронных колебаниях период колебания маятника не зависит от его массы. Благодаря этому свойству маятник оказался очень удобным прибором для измерения небольших отрезков времени. На его основе Галилей разработал несколько простых счетчиков, которые использовал при проведении своих экспериментов. Но из за постепенного затухания колебаний маятник не мог служить для измерения длительных промежутков времени.
 Около 1676 года английский часовщик Клемент изобрел якорно анкерный спуск, который очень удачно подходил к маятниковым часам, имевшим небольшую амплитуду колебания. В этой конструкции спуска на ось маятника насаживался якорь с палетами. Раскачиваясь вместе с маятником, палеты попеременно внедрялись в ходовое колесо, подчиняя его вращение периоду колебания маятника 1 . При каждом колебании колесо успевало повернуться на один зуб. Благодаря такому спусковому механизму маятник получал периодические толчки, которые не давали ему остановиться. Толчок происходил всякий раз, когда ходовое колесо, освободившись от одного из зубьев якоря, ударялось с определенной силой о другой зуб. Этот толчок передавался от якоря к маятнику (рис. 645).

рис. 645
 Кто бы ни был первым изобретателем маятниковых часов, ясно, что маятник в качестве регулятора хода часов стал входить в широкое применение только после появления трудов Гюйгенса «Часы» и особенно «Маятниковые часы».
 Если в ранней работе Гюйгенса содержится в основном только описание первых маятниковых часов, то в последующей дается и их теория, которая в принципе остается без изменения до сих пор. Эта теория оказалась способной служить рациональной основой для последующего конструирования маятниковых часов. В брошюре «Часы» приведены чертежи изобретенных Гюйгенсом маятниковых часов и дано их описание.
При создании часов Гюйгенсу было известно, что колебание маятника с увеличением его амплитуды становится неизохронным и что при применении в маятниковых часах шпиндельного хода получение изохронного колебания маятника или колебания его по круговой дуге в пределах только нескольких градусов является задачей технически трудно разрешимой. Вариация хода часов при большой дуге была весьма значительной и это, безусловно, отражалось на их точности. При данных условиях для Гюйгенса важно было добиться изохронного колебания при любой дуге размаха маятника. Это вынудило его искать средство, могущее обеспечить изохронность колебаний маятника не только при малой, но и при большой амплитуде.
 Для решения этой задачи Гюйгенсу «потребовалось укрепить и, где нужно, дополнить учение великого Галилея о падении тел. Наиболее желательным плодом, как бы величайшей вершиной этого учения и является открытое мною свойство циклоиды». Для того чтобы найти эту кривую, Гюйгенс вынужден был проводить тщательно подготовленные опыты, основанные на сравнении изученного им падения маятника по круговой дуге с падением тел, скатывающихся по круговому пути под влиянием тяжести. Он стремился найти такую кривую, движение по которой могло бы происходить независимо от высоты падения и всегда за одно и то же время. Единственной кривой, удовлетворяющей этому условию, оказалась циклоида с горизонтальным основанием и вершиной, опущенной вниз.
 Открытие Гюйгенсом свойства циклоиды, как «кривой с равным временем» или обладающей свойством таутохронизма при действии силы тяжести, и было им использовано для создания часов с циклоидальным маятником. Далее Гюйгенс геометрически вывел общеизвестную формулу для определения периода колебаний математического маятника при малой амплитуде. В теоретической механике эта формула выводится с применением высшей математики.
 Установив, что кривая развертывания циклоиды есть тоже циклоида, Гюйгенс подвесил маятник на нитях и поместил по обеим их сторонам циклоидально изогнутые металлические щеки таким образом, чтобы при его качании нити ложились по этим кривым поверхностям. Тогда, действительно, описывая циклоиду, маятник мог иметь равномерный ход при любом изменении амплитуды (рис. 646).

рис. 646
 Для построения циклоидальных щек Гюйгенс изобрел шаблон, пользуясь разработанной им теорией эволюты и эвольвенты. В первых часах с циклоидальным маятником, изготовленных Костером, когда еще не было такого шаблона, Гюйгенс находил кривые, соответствующие циклоиде, опытным путем.
Часы, снабженные циклоидальным маятником, имеющие большую амплитуду, Гюйгенс считал наиболее пригодными для мореходства.
 Английское Адмиралтейство назначило очень крупную премию за создание таких часов. Гюйгенс не получил этой премии, но его работы над теорией часов внесли крупнейший вклад основания физики.

По мере развития науки и техники требовалась все большая точность измерения времени. Часы древнего мира были слишком грубыми, погрешность получаемого с их помощью отсчета составляла десятки минут в сутки. Всевозможные усовершенствования солнечных, песочных, огненных и водяных часов были не в состоянии преодолеть их принципиальных недостатков и существенно повысить точность.

В результате работы многих ученых и мастеров в XIII веке появляются механические колесные часы.

Колесо вместо песка, огня и воды

Принцип действия механических колесных часов следующий: на горизонтальный вал намотана длинная веревка с гирей на конце. Гиря тянет веревку, заставляя ее разматываться и вращать вал. Вращение вала через систему колес передается основному, храповому колесу, соединенному со стрелками - указателями часов. Однако если гире предоставить свободно опускаться, то вал будет вращаться не равномерно, а ускоренно. Для получения медленного и по возможности равномерного вращения храпового колеса служит специальный регулятор - билянец.

Билянец (рис. 7) представляет собой металлический стержень, расположенный параллельно поверхности храпового колеса. К оси билянца под прямым углом друг к другу прикреплены две лопатки. При повороте колеси зубец толкает лопатку до тех пор, пока она не соскользнет с него и не отпустит колесо. В это время другая лопатка с противоположной стороны колеса входит в углубление между зубцами и сдерживает его движение. Вследствие такого устройства билянец раскачивается. При каждом полном его качании храповое колесо передвигается на один зубец. Чем медленнее совершается качание билянца, тем медленнее движется храповое колесо.

На стержень билянца навешивают грузы, обычно в форме шаров. Регулируя величину этих грузов и расстояние их от оси, можно заставить храповое колесо двигаться с различной скоростью.

Колесные часы обычно выполнялись в виде весьма громоздких сооружений; башенных, дворцовых или соборных часов. Их детали имели значительные размеры и большой вес. Например, в колесных часах астронома Тихо Браге храповое колесо имело диаметр 91 см и 1200 зубьев. В некоторых часах колеса весили сотни килограммов. Вследствие большого веса деталей и значительного трения колесные часы нуждались в смазке и постоянном уходе. Погрешность показаний колесных часов составляла несколько минут в сутки.

Одним из интересных образцов механических часов являются московские кремлевские часы. Это - огромное сооружение. Механизм часов занимает несколько этажей башни, а размеры циферблата таковы, что каждая цифра имеет величину почти с человеческий рост. Эти часы были сделаны в 1404 г. монахом Лазарем Сербиным. С тех пор они несколько раз исправлялись и переделывались, Коренная переделка этих часов была произведена в 1709 г. По приказу Петра I, большого любителя часов, йа Спасской башне были установлены часы с музыкой. По приказу Николая I часы были вновь переделаны таким образом, что в полдень, в три, шесть и девять часов они стали вызванивать "Коль славен..." и Преображенский марш. Это были грандиозные часы с огромными стрелками, имевшие несколько заводных валов с семипудовыми гирями. Один из валов управлял стрелками, другой - боем, третий служил для отзванивания четвертей, а четвертый был приспособлен для того, чтобы часы исполняли мелодию. Циферблат этих часов расположен на восьмом этаже башни, часовой механизм - на девятом, а 35 колоколов, вызванивающих мелодию,-на десятом этаже башни. После Октябрьской революции кремлевские часы по распоряжению Ленина были отремонтированы кремлевским слесарем В. Н. Беренсом и переделаны так, что стали вызванивать "Интернационал". В XV веке различные виды механических часов получают все большее распространение, а в их конструкцию вводится важное усовершенствование: часовая пружина. Появляются настольные пружинные часы сравнительно небольших размеров, вес которых не превышает нескольких килограммов.

На первых часах имелась только часовая стрелка. Около 1550 г. появляются часы с двумя стрелками: часовой и минутной, а с 1760 г. появляется и секундная стрелка.

Маятник - сердце современных часов

Ход пружинных часов зависит от многих причин и в первую очередь от натяжения пружины и трения колес.

Погрешность показаний времени колесных часов значительно меньше, чем погрешность песочных, огненных и водяных часов, однако довольно скоро точность отсчета времени, даваемая ими, оказалась недостаточной. Ряд наук и в первую очередь астрономия требовал умения отсчитывать время все точнее и точнее. Необходимо было отыскать способ сделать ход часов значительно более равномерным.

Принципиально новое решение этой задачи было найдено Галилео Галилеем путем использования для отсчета времени качаний маятника.

Согласно преданию, в 1584 г. двадцатилетний Гали лей, находясь в соборе, под высокими сводами которого метался ветер, обратил внимание на то, как качаются огромные бронзовые лампы, подвешенные к потолку Эти лампы были разной величины и имели различный вес, но были подвешены на цепях одинаковой длины и качались с одинаковым периодом. Рассказывают, что это и навело Галилея на мысль использовать качания маятника для регулирования хода часов.

Позднее, независимо от Галилея, Христиан Гюйгенс разработал конструкцию маятниковых часов и дал их расчет.

Принцип действия маятниковых часов следующий: пружина создает силу, движущую всю систему колес, а маятник обеспечивает равномерность их хода (рис. 8). Устройство этих часов такое: от вала через ряд промежуточных колес приводятся в движение минутное и секундное колеса. Секундное колесо охватывается якорем, или анкером, состоящим из дуги с двумя скошенными выступами (рис. 9). Анкер скреплен с маятником. При качании маятника и движении секундного колеса выступы анкера попеременно входят в прорези секундного колеса, регулируя скорость его движения. В свою очередь анкер связан с маятником с помощью валка, подталкивающего маятник. Это - система так называемого "несвободного" маятника.

Пружина и маятник открыли перед конструкторами часов богатые возможности, а желание превзойти своих современников и покровительство вельмож, любивших похвалиться затейливой игрушкой, влекло часовых мастеров к разработке все более сложных и хитроумных механизмов.

Изготовление таких часов в России связано с именами двух замечательных изобретателей: Кулибина и Волоскова.

Иван Петрович Кулибин (1735-1818 гг.) сконструировал часы в форме яйца, вызывавшие заслуженное удивление современников. Их механизм, состоящий почти из 500 деталей, устроен так, что они отбивали часы и четверти часов, исполняя при этом разные мелодии, в них двигались фигурки и т. д. Устройство этих часов (рис. 10), над которыми он работал пять лет, а затем преподнес их Екатерине II, Кулибин описывал так: "В доходе каждого часа внутри корпуса отворяются створные двери, внутри оного яйца представляется в подобие зала, в котором противу дверей поставлена, на пример палатки, подобие гроба господня, гроб и в него затворенная малая дверь. И в двери прибавлен камень. По сторонам этого гроба стоят с копьями два стража. По отворению реченных дверей через полминуты вдруг появляется в подобие ангел. От того явления камень отваливается, и дверь гроба разрушается, а стоящие стражи вдруг ниц падают. Через полминуты приходят к ангелу две жены в подобие мироносиц и с их явлением надпевает звоном голос... потом в корпусе вдруг двери затворяются, и сие действие бывает перед каждым часом. И оный стих выходит перед пробитием 8 часов пополуночи за каждым часом и действием, а переменяется по пробитии 4 часов пополудни и выходит голос другого стиха. Величиной эти часы противу средства гусиного и утиного яйца. Бьют часы и четверти, каждую четверть, и имеют лицевую доску со стрелками, как у карманных".

Терентий Иванович Волосков (1729-1806 гг.) в результате многолетнего труда построил часы, показывавшие минуты, часы, месяцы, положение Солнца, Луны и звезд. Это был сложный и остроумный механизм.

Маятниковые часы даже в своем первоначальном виде имели точность, значительно превосходящую ту, которой обладали все предыдущие типы часов. Это по волило решать ряд важных астрономических задач производить определение положения небесных тел и и; движений и т. д. Например, отмечая по звездному времени моменты кульминации Солнца и моменты кульминации звезды, по разности этих моментов можно определить их взаимное расположение (разность прямых восхождений). Делая такие измерения ежедневно в течение длительного времени, определяют путь Солнца относительно звезд.

Однако вскоре потребовалось еще большее увеличение точности. Дальнейшего усовершенствования измерения времени требовали прежде всего астрономия и навигация. В течение последних столетий и принцип действия, и устройство маятниковых часов непрерывно совершенствовались, в результате чего была значительно повышена точность их хода.

Ход пружинных часов зависит от натяжения пружины; по мере ее раскручивания натяжение ослабевает и ход часов замедляется. Для устранения этого дефекта было предложено пружину соединять с часовыми колесами через фузею. Фузея представляет собой усеченный конус с винтовой нарезкой. При развертывании пружины связанная с ней цепочка наматывается на фузею, спускаясь все ниже к ее более широкому основанию. Таким образом, по мере раскручивания пружины наряду с ослаблением ее натяжения увеличивается плечо рычага и крутящий момент остается неизменным.

Фузея применяется в морских хронометрах. Для карманных часов она оказалась слишком громоздкой и тяжелой. Вместо нее в настоящее время предпочитают делать часовую пружину значительной длины, используя для работы только среднюю ее часть, где упругость приблизительно постоянна.

Второе, еще более важное усовершенствование часов заключалось в улучшении конструкции маятника.

Даже небольшое изменение длины маятника сильно сказывается на работе часов. Между тем при изменении температуры размеры тел изменяются. Стальной стержень длиной 1 м при нагревании на 1 °С удлиняется на 0,012 мм, медный - на 0,016 мм. цинковый - на 0,028 мм. Если длина стального маятника отрегулирована при 0°С, то при температуре 20° С часы накапливают за сутки отставание в 10,4 секунды. Для уменьшения погрешности часов необходимо добиться температурной компенсации, т. е. сделать маятник так, чтобы при изменении температуры его длина не изменялась.

В 1725 г. английский часовой мастер Джон Гаррисон для получения температурной компенсации сделал маятник составным. Этот маятник был собран из четного числа цинковых стержней и нечетного числа стальных, соединенных так, что при повышении температуры удлинение одних стержней приводило к увеличению, а удлинение других - к уменьшению его общей длины (рис. 11). При надлежащем выборе материала и длины четных и нечетных стержней длина маятника остается неизменной как при повышении, так и при понижении температуры. Гаррисон добился изумительной по тем временам точности работы часов, порядка нескольких сотых долей секунды в сутки.

Настоящее завершение пружинные часы получили с изобретением баланса, заменившего в них обычный маятник. Баланс - это маленькое маховое колесо, которое совершает колебательные движения около положения равновесия, попеременно вращаясь то вправо, то влево.

Пружинные часы с балансом работают следующим образом. Прежде всего заводят пружину. Для этого от руки вращают заводную головку часов. При этом через ряд промежуточных колес вращение передается валу барабана, который закручивает пружину так, что она навивается на него. Пружина не может раскрутиться, вращая вал Этому мешает храповая собачка, которая стопорит барабанное колесо. Поэтому при работе часов пружина раскручивается, вращая не вал, а барабан.

Вращение барабана через несколько колес - центральное, промежуточное, секундное - передается анкерному. Анкерное колесо через вилку с рожками сообщает движение балансу, периодически подталкивая его. При этом спиральная пружина баланса (волосок) ворачивается и разворачивается, заставляя баланс вращаться то в одну, то в другую сторону, таким образом, вращательное движение анкерного колеса преобразуется в колебательное движение баланса.

Каждое колебание баланса имеет (или по крайней мере должно иметь!) определенную и одинаковую длительность. Измерение времени с помощью пружинных часов сводится к подсчету числа колебаний, совершаемых балансом за измеряемый промежуток времени. Эту работу выполняет состоящий из нескольких колес счетный механизм, а связанные с ним стрелки указывают на циферблате протекшее время.

В пружинных часах особенно ответственная работа выпадает на долю баланса. В течение суток главная пружина поворачивает барабан на 3,5 оборота, за то же время баланс совершает 432 000 колебаний. Его спиральная пружина в течение суток свертывается и развертывается 216 000 раз. Для правильной работы пружинных часов чрезвычайно важно, чтобы длительность колебаний баланса была строго постоянной и не зависела ни от силы заводной пружины, ни от изменений температуры.

В балансе с плоским волоском не удается достигнуть независимости длительности качаний баланса от размаха его колебаний. Это происходит потому, что при работе плоского волоска его витки почти по всей длине развертываются неодинаково во все стороны (эксцентрично). При этом центр тяжести баланса периодически смещается от его оси, и тем больше, чем больше размах колебаний баланса. Кроме того, при работе баланса с плоским волоском наружная часть волоска слегка прогибается в обратную сторону, что также нарушает правильность колебаний.

Поэтому часы с плоским балансом спешат при полностью заведенной пружине и отстают, когда завод их кончается.

Эти недостатки преодолены в балансе с неплоским волоском (типа Бреге) (рис. 12), наружный виток которого загнут кверху и отогнут к центру. В неплоской спирали наружный виток несколько меньше остальных. При такой форме волоска разворачивание его происходит концентрически, т. е. равномерно во все стороны. Поэтому при работе баланса его центр тяжести не смещается.

Длительность колебаний баланса с неплоской пружиной оказывается независимой от размаха колебаний, т. е. колебания получаются изохронными. Показания таких часов не зависят от натяжения главной пружины.

Для получения температурной компенсации баланса его колесо делается не сплошным, а состоящим из двух дуг (рис. 13). Каждая дуга состоит из двух различных металлических полосок, спаянных между собой. Внешняя полоска делается из латуни, внутренняя - из стали. При увеличении температуры длина волоска увеличивается, а его упругость уменьшается; обе эти причины вызывают замедление качаний баланса. Состоящие из двух металлов дуги баланса при нагревании загибаются внутрь вследствие того, что снаружи расположена полоска из материала с большим коэффициентом расширения. Это уменьшает радиус баланса и соответственно увеличивает частоту его качаний. При этом вся система регулируется так, чтобы период ее качаний не зависел от температуры.

Эти усовершенствования дали возможность изготовлять пружинные часы, имеющие точность, вполне достаточную не только для бытовых целей, но и для целого ряда научных и технических задач.

Как регулируют часы

В настоящее время карманные, настольные и в особенности наручные часы стали столь распространенными приборами, а их выпуск столь массовым, что возникла особая проблема: достаточно точной, быстрой, годной для заводского производства регулировки ход часов.

Казалось бы, что отрегулировать часы можно достаточно просто по радиосигналам точного времени. Для этого нужно поставить их точно по сигналу времени, затем через некоторое время, например через сутки, снова сверить их с сигналом, и если часы несколько спешат или отстают, то немного передвинуть регулятор. Далее нужно повторять эту операцию до тех пор, пока регулятор не будет установлен в такое положение, когда погрешность хода часов не превышает допустимого для данного типа часов предела. Легко видеть, что такой метод регулировки часов требует много времени, большого штата сотрудников я для массового производства крайне неудобен.

Значительно более удобным в этом отношении оказывается акустический метод контроля и регулировки хода часов, получивший название весов времени . При взвешивании на обычных весах вес тела сравнивается с весом некоторого числа гирь. При контроле хода часов на весах времени по звуку на слух производится сравнение частоты ударов контролируемых часов с частотой ударов эталонных часов высокой точности.

Установка для регулирования часов состоит из контрольного станочка, в который зажимаются испытуемые часы, а также из усилителя и громкоговорителя. Часы устанавливаются в станке таким образом, что задняя часть их корпуса оказывается вблизи неподвижной металлической пластинки, имеющей такие же размеры, как и корпус часов. Металлическая пластинка и корпус часов образуют электрический конденсатор. Небольшие перемещения корпуса часов, вызванные ударами часового механизма, приводят к изменению емкости конденсатора. Этот своеобразный конденсатор включается на входе усилителя. На выходе усилителя ставятся телефонные наушники или громкоговоритель. Таким образом небольшие перемещения корпуса при ударах часового механизма преобразуются в громкий и четкий звук. Расхождение звука от испытуемых и эталонных часов хорошо улавливается ухом. Ход испытуемых часов определяется путем измерения времени между двумя точными совпадениями звука от контролируемых и эталонных часов.

Прибор для проверки часов (ППЧ)

На советских часовых заводах для регулировки и проверки часов применяется очень удобный прибор отечественной конструкции (ППЧ-4), в котором удачно сочетаются акустический, электромеханический и электронные блоки (рис. 14, а). В нем, путем сравнения частоты колебаний баланса испытуемых часов с частотой сигналов от радиотехнического генератора, проверка хода часов производится не только достаточно точно, но и быстро.

Это делается следующим образом. Проверяемые часы устанавливаются в держателе микрофона (рис. 14,б). Колебания баланса часов создают механические вибрации, а микрофон преобразует их в электрические сигналы. Величина этих электрических сигналов небольшая, а форма напоминает вершин) горы. Между тем для управления пишущим устройством желательно иметь электрические сигналы большой амплитуды и П-образной формы. Это достигается в два этапа. После микрофона электрические сигналы поступают на усилитель, где они усиливаются. Затем уже усиленные электрические сигналы поступают на вход преобразователя. Преобразователь работает как клапан. Срабатывая от небольшого тока, он управляет большим током. В результате на выходе преобразователя получаются импульсы тока большой величины и почти П-образной формы, а их частота равна частоте колебаний баланса.

Эти импульсы управляют электромагнитным реле, которое состоит из электромагнита и якорька с ударником, на конце которого укреплено перо. При протекании электрического тока через катушку электромагнита якорек притягивается. Таким образом, при каждом импульсе тока якорек реле перемещается и своим концом ударяет по барабану, ставя на нем точку.

Барабан вращается со строго определенной скоростью. Это достигается с помощью радиотехнического генератора, частота колебаний которого понижается в каскадах деления частоты. Ток низкой частоты через усилитель мощности питает синхронный электромотор. От электромотора вращение передается барабану.

Для проверки обычных наручных и карманных часов барабану придается вращение со скоростью пяти оборотов в секунду, или одного оборота за 0,2 секунды. Между тем проверяемые часы делают (или по крайней мере должны делать!) каждый удар (тиканье) через 0,2 секунды. Следовательно, за каждый оборот барабаня на диаграммной бумаге ставится одна точка. В приборе имеется также специальное механическое устройство для создания поступательного движения реле относительно барабана, которое при вращении барабана смещает реле вдоль его оси.

Прибор ППЧ-4 устанавливается непосредственно у конвейера сборки часов. Тут же производится их регулирование и проверка. Если частота тиканья часов и число оборотов барабана совпадают, т. е. ход часов правильный, то на барабане получается ряд точек, расположенных на горизонтальной прямой. Если испытуемые часы спешат или отстают, то получаются прямые, расположенные под разными углами к горизонтальной оси. По их наклону определяется погрешность или ошибка хода часов.

Кроме того, в приборе предусмотрена возможность контроля работы часов на слух. Для этого служит телефон, подключенный к усилителю. Вся операция проверки часов с помощью прибора ППЧ-4 занимает около 30 секунд. Наладка и регулировка часов, конечно, требуют несколько большего времени.

Микроскоп времени

Микроскопом времени называется оптический прибор для регулирования хода часов.

Наблюдая с помощью микроскопа времени за частотой качаний балансира, можно отрегулировать их ход.

Принцип действия микроскопа времени основан на том, что зрительное впечатление человеческого глаза обладает некоторой инерцией. Изображение, мелькающее больше 16 раз в секунду, кажется человеческому глазу слитным. На этом, кстати говоря, основано слитное восприятие глазом изображений в кино, где кадры сменяются 24 раза в секунду.

Если вращающийся диск, представляющий собой белый круг с одним зачерненным сектором, осветить мелькающим светом, частота вспышек которого равна числу оборотов диска, то человеческому глазу диск кажется неподвижным. Это происходит потому, что глаз, который видит диск только во время вспышки света, каждый раз застает черный сектор на одном и том же месте. Если число оборотов диска и частота вспышек света несколько различаются, то изображение кажется движущимся вперед или назад. Наконец, если частота вспышек света оказывается вдвое больше числа оборотов диска, то глаз видит на круге два черных сектора вместо одного. Описанные явления используются для определения угловой скорости. Как и большинство оптических методов, этот стробоскопический метод определения скорости вращения оказывается весьма точным.

Микроскоп времени работает согласно этому же принципу. Устройство микроскопа времени следующее: синхронный моторчик, питаемый током эталонной частоты, вращает зеркальце, отбрасывающее блик света на балансир испытуемых часов. Частота попаданий света на балансир часов соответствует нормальной частоте его качаний. Если испытуемые часы идут совершенно правильно, то вследствие стробоскопического эффекта их балансир кажется неподвижным. Путем поворота статора моторчика фаза вспышек света подбирается так, чтобы балансир был виден в середине его пути, когда его скорость наибольшая. Этим достигается максимальная чувствительность устройства. Если частота качаний балансира испытуемых часов не совпадает с эталонной частотой освещения, то при малых расхождениях изображение балансира кажется дрожащим, при больших - движущимся вперед или назад, а при очень большом различии этих частот изображение удваивается или утраивается.

Наименьшее смещение балансира часов, дающее такое дрожание изображения, которое еще можно заметить, составляет угол в четверть градуса, что соответствует отклонению хода часов на 1/5 секунды в сутки. Таким образом, передвигая регулятор часов и одновременно наблюдая с помощью микроскопа времени, можно достаточно быстро и точно отрегулировать часы.

Для решения несколько более широких задач - контроля хода часов в течение длительного времени, наблюдения колебаний хода, определения зависимости хода часов от натяжения пружины и т. д.- применяются различного рода записывающие устройства.

Платина и мосты. Детали часового механизма монтируют на специальное основание, называемое платиной. Форма и размеры ее соответствуют форме и размерам часового механизма. По форме платина может быть круглой (рис. 12, а) и некруглой (рис. 12, б). Изготовляют платину обычно из латуни марки ЛСбЗ-Зт, но она может быть выполнена, особенно для кварцевых часов, и из пластмассы. Для установки деталей в платине делают специальные расточки (углубления и выступы) различной формы и высоты и отверстия. Платина может быть и плоской, без расточек, но тогда она имеет дополнительные колонки.

Так как вращающиеся детали обычно опираются на два подшипника, то для установки второго подшипника служат специальные латунные пластины, называемые мостами. В мостах, как и в платине, имеются расточки различной формы и отверстия. Размеры и форма мостов соответствуют размерам и форме часового механизма. В зависимости от конструкции часов число мостов может быть различным: в механических часах их 4-5, а в электронно-механических 1-3. Для крепления основных частей механических часов служат (см. рис. 12) мосты: барабана 1, колесной системы (ангренажный) 2, балансовый 4, анкерной вилки 5. Иногда используют мост центрального колеса 3. В часах с дополнительными устройствами число мостов увеличивается за счет мостов календаря, подзавода и др. Отверстия в платине и мостах должны быть строго соосны, чтобы обеспечить правильное положение деталей. Соосность отверстий под детали обеспечивается базовыми отверстиями, в которые вставляют посадочные штифты, или установкой в платину втулок, на которые одевают мосты.

Рис. 12. Платины и мосты часовых механизмов:

а — круглая форма, б — некруглая форма; 1 — мост барабана, 2 — мост колесной передачи, 3 — мост центральный, 4 — мост баланса, 5 — мост анкерной вилки

Рис. 13. Детали двигателя:

а — заводная пружина, б — корпус барабана, в — крышка барабана, г — вал барабана

Латунные платины и мосты обычно никелируют для предохранения их от окисления, а также для придания им красивого внешнего вида. Платина и мосты составляют комплект, по высоте которого определяется высота часового механизма.

Детали двигателя. Пружинный двигатель состоит из заводной пружины с накладкой, барабана и вала барабана. Заводная пружина (рис. 13, а) представляет собой плоскую ленту спиральной или S-образной формы. Изготовляют пружину из специального сплава 40КНХМВТЮ или углеродистой стали А75, проходящей в дальнейшем специальную термическую обработку. Пружина располагается в закрытом барабане. Внутренний конец ее закреплен на крючке вала барабана, внешний — соединен с внутренней поверхностью корпуса и крышки барабана или с внутренней поверхностью стенки корпуса барабана. Барабан изготовляют из латуни ЛСбЗ-Зт, а затем его никелируют или золотят. Состоит барабан из корпуса (рис. 13, б) и крышки (рис. 13, в). На корпусе барабана с наружной стороны нарезан зубчатый венец. В зависимости от вида крепления заводной пружины в дне корпуса выполнено прямоугольное отверстие для установки накладки или на корпусе с внутренней стороны имеется фрезеровка — замок. В крышке барабана также может быть выполнено отверстие для крепления мечевидной накладки.

Вал барабана (рис. 13, г) изготовляют из стали А75 с последующей термической обработкой. Он имеет две цилиндрические цапфы. На утолщенной части вала фрезеруется специальный крючок для крепления внутреннего витка пружины. Верхняя цапфа заканчивается квадратной частью, на которую устанавливается барабанное колесо. В торцовой части вала имеется отверстие с резьбой для привертывания барабанного колеса винтом. Вал барабана должен свободно вращаться относительно его корпуса и крышки. Верхняя и нижняя цапфы при сборке входят в отверстия платины и барабанного моста.

Рис. 14. Детали основной колесной системы:

а — центральное колесо с трибом, б — промежуточное колесо с трибом, в — секундное колесо с трибом

Детали колесной системы. Колесная система состоит из зубчатых колес, входящих в зацепление с другими зубчатыми колесами — трибами, имеющими меньше 20 зубьев. Трибы обычно изготовляют за одно целое с осью. В состав колесной системы механических часов входят центральное колесо с трибом (рис. .14, а), промежуточное колесо с трибом (рис. 14, б), секундное колесо с трибом (рис. 14, в) и триб анкерного колеса. При более сложной кинематической схеме в колесную систему часов входят дополнительные или передаточные колеса. Вращение передается от колеса на триб, т. е. с повышением скорости вращения.

В электронно-механических часах вращение передается от триба к колесу, т. е. с понижением скорости вращения от триба ротора через центральное колесо с трибом, промежуточное колесо с трибом, передаточное колесо с трибом и секундное колесо с трибом на стрелки.

В зависимости от конструкции часов и их кинематической схемы, наличия и расположения «екундной стрелки конструкция колес и трибов может быть различной. Обычно колесо неподвижно соединено с соответствующим трибом.

Рис. 15. Детали анкерного хода:

а — двойной ролик, б — анкерная вилка, в — анкерное колесо, г — форма зуба анкерного колеса; 1 — импульсный ролик, 2 — импульсный камень, 3 — рожки, 4, 10 — палеты, 5 — триб, 6 — колесо, 7 — зуб, 8 — плоскость импульса палеты, 9 — плоскость покоя палеты, 11 -плоскость покоя зуба, 12 — носик зуба, 13 — выемка в двойном ролике под копье, 14 — предохранительный ролик, 15 — плоскость импульса зуба, 16 — пятка зуба, 17 — фаска зуба

Для уменьшения потерь на трение в зацеплении и износа деталей колеса и трибы изготовляют из разных материалов: колеса из латуни ЛСбЗ-Зт с последующим золочением или никелированием, а трибы из стали А75 с последующей термообработкой и полированием.

Детали анкерного хода. К деталям анкерного хода относятся анкерное колесо, анкерная вилка с осью, копьем и палетами, двойной ролик с импульсным камнем, ограничи-чительные штифты (рис. 15).

Детали хода монтируют между платиной и мостами, двойной ролик напрессован на ось баланса.

Двойной ролик (рис. 15, а) так назван потому,

что состоит из импульсного ролика 1, несущего рубиновый импульсный камень 2 (эллипс), и предохранительного ролика 14 с выемкой 13.

Импульсный камень служит для освобождения анкерной вилки и передачи энергии от вилки к балансу.

Двойной ролик напрессовывают на ось баланса.

Анкерную вилку (рис. 15, б) изготовляют из высококачественной инструментальной стали У10А. Она имеет два плеча, в которые вставляют две палеты 4, 10 из искусственного рубина: палету входа и палету выхода. Каждая палета имеет хорошо отполированные рабочие плоскости импульса 8 и покоя 9. Хвостовая часть вилки имеет полированный паз, копье и два рожка. Анкерную вилку напрессовывают на ось.

В одних конструкциях имеются ограничительные штифты, в других предусмотрены ограничительные выступы в платине или в мосту, которые определяют угол поворота анкерной вилки при работе хода.

Анкерное колесо изготовляют из высококачественной инструментальной стали У10А с последующей закалкой.

Анкерное колесо (рис. 15, в) обычно имеет 15 зубьев. Зуб колеса (рис. 15, г) имеет две рабочие плоскости: плоскость импульса 15 и плоскость покоя 11. С боковой стороны с поверхности импульса снята фаска 17 (0,6-0,7 толщины зуба). Плоскости импульса и покоя должны иметь ровную полированную поверхность.

Детали системы баланс-спираль. Балансовый регулятор состоит из баланса с осью, спирали, колодки и колонки (рис. 16, е). Баланс представляет собой обод с перекладиной (рис. 16, а), изготовленных как одно целое. Наиболее распространен баланс без винтов, имеющий перекладину с тремя спицами. В центре перекладины имеется отверстие, в которое запрессована ось баланса (рис. 16, б). Цапфы баланса полируют, а переход от цапфы к утолщенной части делают по плавной кривой и также полируют. Полированные пятки цапф оси баланса имеют сферическую форму.

В отдельных конструкциях часов могут встречаться и балансы, в обод которых ввернуты регулировочные винты. Чтобы облегчить регулировку часов с такими балансами, головки винтов могут иметь различные размеры. Под уменьшенные головки (расположенные диаметрально) под-кладывают регулировочные шайбы.

Балансы изготовляют из латуни марки ЛСбЗ-Зт или нейзильбера НМЦС-16-22-1, 8ПТ; винты из того же материала, что и обод. Обод баланса золотят. Ось баланса изготовляют из стали У10А с последующей термообработкой и полированием.

Спираль (рис. 16, в) имеет форму спирали Архимеда. Внутренний конец ее закреплен в колодке (рис. 16, г), а внешний — в колонке (рис. 16, 3). В колодке имеется прорезь, благодаря которой колодку можно надевать фрикционно на ось баланса и поворачивать на оси. Колонка закрепляется в отверстии моста баланса. Спираль изготовляют из специального железоникелевого сплава 42НХТЮА с последующей термообработкой (термофиксацией), колонку из стали А75, а колодку из латуни ЛСбЗ-Зт с последующим золочением или никелированием.

Рис. 16. Детали регулятора (системы баланс — спираль):

а — баланс с осью, б — ось баланса, в — спираль, е — колодка, д — колонка, е — узел баланс — спираль

Детали механизма заводки часов и перевода стрелок (ремонтуара). Механизм заводки часов и перевода стрелок состоит из заводной головки, заводного вала, заводного триба, кулачковой муфты, заводного колеса, барабанного колеса, собачки, заводного и переводного рычагов, фиксатора или моста ремонтуара, собачки с пружинкой, переводных колес, заводного рычага и пружинки (рис. 17).

Заводная головка (рис. 17, а) изготовлена из того же материала, что и корпусное кольцо. Для ее изготовления применяют латунь, нейзильбер, нержавеющую сталь. В зависимости от покрытия корпуса она может быть покрыта хромом или золотом. По окружности заводной головки выполнена специальная зубчатая накатка для удобства завода часов и перевода стрелок.

В торцовой части втулки заводной головки имеется резьбовое отверстие для соединения ее с заводным валом.

Рис. 17. Детали механизма заводки часов и перевода стрелок:

а — заводная головка, б — заводной вал, в — заводной триб, г — кулачковая муфта, д — заводное колесо, е — барабанное колесо, ж — собачка, з — пружинка собачки, и — заводной рычаг, к — переводной рычаг, л — пружинка заводного рычага, м — фиксатор, н — переводное колесо

Заводной вал (рис. 17, б) изготовлен из стали А75 с последующей термообработкой или из нержавеющей стали 25Х13Н2. Вал имеет цилиндрическую и граненую части.

В проточку цилиндрической части заводного вала входит «носик» переводного рычага.

Направляющая (цилиндрическая) часть вала входит с зазором в отверстие платины.

На квадратную часть вала надевают кулачковую муфту, на цилиндрическую часть — заводной триб.

Заводной триб (рис. 17, в) изготовлен из стали У10А с последующей термообработкой. Заводной триб имеет модульные и косые зубья.

Модульные зубья расположены на торцовой части триба. Модульными (торцовыми) зубьями заводной триб входит в зацепление с заводным колесом. С другой стороны триба расположены косые зубья, которые воспринимают действие кулачковой муфты.

Кулачковая муфта (рис. 17, г) изготовлена из стали марки У10А с последующей термообработкой. В кулачковой муфте имеется сквозное квадратное отверстие, которым ее надевают на квадратную часть заводного вала. Муфта может свободно перемещаться вдоль вала.

На торцах кулачковой муфты имеются модульные и косые зубья, при помощи которых она передает вращение: косыми зубьями — заводному трибу и модульными зубьями — переводным колесам.

Заводное колесо (рис. 17, д) изготовлено из стали У10А с последующей термообработкой. По наружной части колеса расположены зубья. Конструкция заводных колес в зависимости от модели часов может быть различной. Чаще всего заводное колесо крепят специальной накладкой, надеваемой на колонку, к барабанному мосту двумя винтами.

Иногда заводные колеса надевают на специальные втулки, расположенные на барабанном мосту, и крепят к ним винтами. При таком креплении винты часто имеют левую резьбу, чтобы отличать такие винты, на их головках сделан не один шлиц, а три. Лицевую плоскость заводного колеса и накладки лучуют, а фаску колеса полируют. Лучевание — нанесение рисок в виде лучей на поверхность часовой детали.

Барабанное колесо (рис. 17, е) изготовлено из стали У10А с последующей термообработкой. Лицевую плоскость колеса лучуют, а фаску полируют. Барабанное колесо в центре имеет квадратное отверстие, в которое входит квадратная часть вала барабана. Колесо крепят к валу винтом.

Условия работы колесной системы заводки часов отличаются от условий работы основной колесной системы. Эти детали работают только периодически в момент заводки часов, передавая при этом значительные усилия.

Собачка (рис. 17, ж) изготовлена из стали У10А с последующей термообработкой и отполирована. Собачку ее отверстием устанавливают на колонку барабанного моста и закрепляют на ней винтом. Форма собачки может быть различной: она может иметь от одного до трех зубьев. Собачка позволяет барабанному колесу при заводке вращаться только в одну сторону, т. е. при заводке она отходит в сторону. После заводки пружины собачка поворачивается под действием пружинки и зуб собачки входит между зубьями барабанного колеса, не давая ему вращаться.

Пружинка собачки (рис. 17, з) изготовлена из стальной проволоки. В зависимости от конструкции собачки форма пружинки может быть различной. Пружинка работает только во время заводки часов. Нажимая на штифт, пружинка собачки заставляет перескакивать первый зуб собачки с зуба на зуб барабанного колеса. В то время когда начинают работать другие зубья собачки, пружина не касается штифта собачки и не работает.

Заводной и переводной рычаги (рис. 17, и, к) изготовляют из стали У1 OA.

Заводной рычаг его цилиндрическим отверстием устанавливают на специальный штифт, расположенный в платине с циферблатной стороны, «носик» заводного рычага расположен в проточке кулачковой муфты. Пружинка заводного рычага (рис. 17, л) прижимает его к кулачковой муфте.

Переводной рычаг устанавливают на ось переводного рычага. Конец переводного рычага находится в проточке заводного вала.

Ось переводного рычага с помощью пружины и винта крепят к платине. Ось переводного рычага может при нажиме перемещаться; при этом переводной рычаг выходит из проточки заводного вала, освобождая его.

Переводной рычаг имеет штифт, который расположен в специальных впадинах фиксатора.

Фиксатор (рис. 17, м) изготовлен из стали У10А. Он служит для фиксации переводного рычага при заводке часов и переводе стрелок, а также является мостом для крепления деталей переводного механизма. Фиксатор имеет специальные впадины для фиксации штифта переводного рычага. К платине фиксатор крепят винтами.

Переводные колеса (рис. 17, н) изготовлены из стали У10А с последующей термической обработкой. По наружному диаметру колес расположены модульные зубья. Колеса устанавливают на специальные колонки, расположенные в платине. Для уменьшения трения переводных колес о платину на ней сделаны специальные кольцевые выступы. Для уменьшения трения переводных колес на колонках отверстию их придают специальную форму.

Детали стрелочного механизма. Стрелочный механизм состоит из триба минутной стрелки, минутного (вексельного) колеса с трибом, часового колеса и фольги.

Триб минутной стрелки (рис. 18, а) изготовляют из стали У10А с последующей термообработкой. Триб имеет зубчатый венец с модульными зубьями, проточку под обжимку, посадочное место для минутной стрелки. В центре триба расположено отверстие, которым триб надевают на длинную цапфу центрального триба. Обжимая проточку триба, создают фрикционное соединение триба минутной стрелки с центральным трибом. Такое соединение позволяет ему поворачиваться относительно центрального триба при переводе стрелок и вращаться вместе с ним во время работы часового механизма. Два цилиндрических пояска служат направляющими для свободно вращающегося на трибе часового колеса.

Минутное (вексельное) колесо (рис. 18, б) состоит из триба и собственно колеса, жестко связанных между собой. Колесо изготовляют из латуни ЛСбЗ-Зт и покрывают тонким слоем золота или никеля. Триб изготовляют из стали А75. Минутное колесо вращается на колонке платины или штифте, запрессованном в платине. При работе минутное колесо передает усилие от триба минутной стрелки через свой триб на часовое колесо.

Часовое колесо (рис. 18, б) изготовляют из латуни ЛСбЗ-Зт и покрывают тонким слоем золота. Часовое колесо имеет зубчатый венец и гладкую цилиндрическую втулку, на которую плотно надевают часовую стрелку. Часовое колесо его цилиндрическим отверстием свободно надевают на цилиндрические направляющие триба минутной стрелки.

Рис. 18. Детали стрелочного механизма:

а — триб минутной стрелки, б — минутное колесо с трибом, в — часовое колесо

Фольгу изготовляют из тонкой латунной ленты. Она необходима для того, чтобы при работе механизма часовое колесо прижималось к трибу минутной стрелки и не выходило из зацепления с трибом минутного колеса.

Детали электронно-механических наручных часов. Кроме деталей, характерных для механических часов, в электронно-механических часах имеются и специальные детали.

В качестве электрического источника энергии (рис. 19, а) наиболее широко применяют гальванические элементы, которые называют элементами или батарейками. В зависимости от материала катода батарейки подразделяют на ртутно-цинковые, серебряно-цинковые, марганцево-цинковые. Анодом в этих батарейках является цинк. Корпус батареек герметичный.

Рис. 19. Электрохимический источник питания (а) и баланс — спираль (б)

Баланс-спираль (рис. 19, б) представляет собой два диска, соединенных между собой осью баланса. На дисках баланса расположены постоянные магниты; с противоположной стороны имеются противовесы.

Внутренний конец спирали закреплен в колодке со специальной прорезью, посредством которой колодка фрик-ционно устанавливается на ось баланса. Внешний виток спирали закреплен в колонке. Спираль изготовлена из того же материала, что и спираль для механических часов.

Шаговый двигатель со встроенными катушками состоит из двух полуроторов, статора и катушек, число которых может быть различно, как и число магнитов на роторе. Полуроторы соединены между собой осью, на которой расположен триб. К электронному блоку

кварцевого генератора шаговый двигатель подключается проводниками с клеммами (рис. 20, а).

Шаговый двигатель с выносной катушкой (рис. 20, б) состоит из статора 2, ротора 3 с трибом и катушки 1 с сердечником. Для подключения катушки к блоку кварцевого генератора на ней имеются специальные контактные площадки 4.

Статор 2 изготовляют из магнитопроводящего материала — пермаллоя, обладающего хорошей магнитной проницаемостью и достаточно высокой индукцией насыщения. Ротор 3 с трибом изготовляют из стали А75, магнит ротора выполняют из высокоэнергетического материала SmCo5 (самарий-кобальт), обладающего высокой коэрцитивной силой и достаточно малой удельной плотностью. Катушку 1 выполняют из медного провода с термопластическим слоем. Термослой при =100 °С плавится, что позволяет плотно соединить витки между собой. Сердечник изготовляют, как и статор, из магнитомягкого материала-пермаллоя.

Рис. 20. Шаговые двигатели {а, б):

1 — катушка, 2 -статор, 3 — ротор, 4 — контактные площадки

Блок кварцевогогенератора (рис. 21, а) представляет собой специальную печатную плату, на которой расположены кварцевый резонатор, интегральная микросхема, подстроечный конденсатор (триммер). Электрические соединения между радиоэлементами вылолнены печатными проводниками. Печатная плата изготовлена из стеклотекстолита.

Триммер (рис. 21, е) представляет собой специальный конденсатор переменной емкости, служащий для подстройки частоты блока кварцевого генератора.

Токосъемники нижний и боковой (рис. 21, б) служат для передачи питания от источника на блок кварцевого генератора. Изготовляют токосъемники из бериллиевой бронзы с последующим золочением.

Рис. 21. Электронный блок (а), токосъемник (б) и триммер (в)

Часовые камни. Часовые камни по назначению разделяют на две группы:

1. Функциональные — если они служат для стабилизации трения или уменьшения скорости изнашивания контактирующих поверхностей деталей. К функциональным камням относят:

камни с отверстиями, служащие радиальными или осевыми опорами;

камни, способствующие передаче силы или движения;

несколько камней (например, шариковые муфты для механизма подзавода), объединенные в один функциональный камень независимо от числа камней.

2. Нефункциональные — декоративные камни. К ним относят: камни, закрывающие камневые отверстия, но не являющиеся осевой опорой; камни, служащие опорой часовых деталей (например, барабанное, передаточное колесо и т. п.).

При маркировке указывают только число функциональных камней или функциональных камневых опор. Изготовляют часовые камни из искусственного рубина.

Этот материал обладает высокой твердостью и износостойкостью, хорошо обрабатывается, поддается полированию. Камни из искусственного рубина не окисляют и не разлагают часовое масло. Кроме того, этот материал имеет красивый внешний вид.

Рис. 22. Виды часовых камней:

а — накладные, 6, в — сквозные с нецилиндрическим отверстием, г — сквозные сферические, д — палета входа, е — палета выхода, ж — импульсный

Из камней изготовляют палеты, импульсные камни, а также опоры для цапф трибов и осей.

Часовые камни длительное время могут удерживать смазку, обеспечивая стабильную работу часового механизма.

В часовом механизме применяют камни различной формы и размеров (рис. 22): накладные, сквозные, палеты, импульсные (эллипсы).

Накладные камни (рис. 22, а) применяют в качестве подпятников для снижения трения в опорах. Их ставят с обеих сторон оси баланса. Иногда накладные камни применяют и в качестве подпятников для осей анкерной вилки, анкерного триба и т. п.

Сквозные камни различной формы используют как подшипники для цапф осей и трибов. Цапфы трибов и осей колесной системы и механизма хода, как правило, имеют опорное заплечико, поэтому в сквозных камнях для лих имеется цилиндрическое полированное отверстие (рис. 22,6, в).

Цапфы оси баланса, который совершает большое количество колебаний (432 ООО полуколебаний в сутки), не имеют заплечика, поэтому в сквозных камнях для них отверстие имеет не цилиндрическую, а скругленную форму, так называемый оливаж (рис. 22, г).

Во всех сквозных камнях есть специальное углубление, масленка, в которой удерживается часовое масло.

Чтобы камни не раскалывались, при запрессовке в сквозных камнях выполняют заходную фаску пулевидной формы. Усилие запрессовки увеличивается постепенно.

Палеты анкерной вилки также изготовляют из искусственного рубина. Палеты имеют форму прямоугольной призмы. По углу, образованному плоскостью импульса и плоскостью основания, они делятся на палеты входа (рис. 22, д) с более тупым углом и палеты выхода (рис. 22, ё) с менее тупым углом. Заходная фаска палеты выхода находится против плоскости покоя, а заходная фаска палеты входа — на плоскости покоя.

Импульсный камень (эллипс) представляет собой цилиндрический штифт с сечением в виде срезанного эллипса. В часах он осуществляет взаимодействие баланса с анкерной вилкой.

В часах с обычной кинематической схемой применяется, как правило, от 15 до 17 камней. Изменение кинематической схемы и введение различных дополнительных устройств в часах увеличивает число камней, в некоторых конструкциях оно достигает 29 и более.

Все часовые камни выпускаются по ГОСТ 7137-65, который определяет форму камней, их размеры, чистоту поверхности, технические требования к ним и методы контроля.

1) Кварцевые часы — источником энергии для работы часов служит батарейка, рассчитанная на несколько лет (как правило, на 3 года). Кварцевые часы обладают высокой точностью хода, отклонение от точного хода может составлять всего несколько секунд в месяц. Кварцевые часы нет необходимости подзаводить.

2) Кварцевые часы с системой индикации заряда батарейки EOL — в оснащенных данной системой часах примерно за 2 недели до полного истощения энергии батарейки секундная стрелка начинает вести себя особым образом, не ходит последовательно посекундно, а ждет 4 секунды и прыгает вперед сразу на 4 деления. Тем самым экономится оставшийся заряд батарейки, а также часы дают понять, что в них пора менять батарейку.

3) Механические часы с ручным заводом — источником энергии механических часов служит спиральная пружина, расположенная в барабане с зубчатым краем. При заводе часов пружина закручивается, а при раскручивании пружина приводит в движение барабан, вращение которого приводит в движение весь часовой механизм.

Главным недостатком пружинного двигателя является неравномерность скорости раскручивания пружины, что приводит к неточности хода часов. Также у механических часов точность хода зависит от множества факторов, таких как температура, положение часов, износ деталей и других. Поэтому для механических часов считается нормой расхождение с точным временем на 15-45 секунд в сутки, а лучшим результатом – 4-5 секунд в сутки.

Механические часы с ручным заводом необходимо подзаводить вручную при помощи заводной головки. При полном заводе часы могут работать без дополнительного подзавода от 24 до 72 часов в зависимости от механизма.

4) Механические часы с автоподзаводом — наиболее распространенный в данное время тип механических часов. Пружина автоматических часов подзаводится ротором (инерционным сектором), оборачивающимся вокруг центральной оси часов. Не обязательно делать специальных движений рукой, достаточно повседневных обычных движений, чтобы автоматические часы подзаводились.

Особенность автоматических часов состоит в том, что они толще и тяжелее обычных механических или кварцевых часов из-за ротора, подзаводящего часы.

5) Автокварцевый механизм — сочетает в себе преимущества кварцевого механизма и автоматического. Необходимая для работы часов энергия производится генератором, который заряжает аккумуляторную батарейку часов, для этого необходимы лишь обычные движения рукой. Полностью заряженная аккумуляторная батарейка часов обеспечивает ход часов в течение 50-100 суток.

6) Сертифицированный хронометр с ручным заводом — высокоточные механические часы, имеющие сертификат швейцарской Службы официального контроля за хронометрами (COSC). Сертификат хронометра может быть выдан только в том случае, если производители данной модели могут гарантировать максимальное отклонение от точного времени не более 1 секунды в сутки. Любая модель часов проходит тестирование в течение 16 дней. Каждая модель проверяется на точность хода по 5-ти показателям и при 3-х различных температурах.

Высокую точность хода обеспечивает специальный механизм, раскручивающий заводную пружину равномерно.

7) Сертифицированный хронометр с автоподзаводом — механизм, аналогичный Сертифицированному хронометру с ручным заводом, но с автоподзаводом.