Устройство часов схоже со строением автомобиля. В них также есть «кузов», «двигатель», «регулятор», «счетчик», «индикатор» и другие схожие понятия о технических моментах строения механизма. Разбор строения будет проходить, так же как и в других сложносоставных механизмах, по «ключевым местам».
Двигатель – эта часть механизма отвечает за движение стрелок на циферблате.
Двигатель часов в разрезе.Регулятор – отвечает за скорость вращения двигателя и за точность показаний времени.
Счётчик – ведёт считывание показаний колебаний (колебательная система) и «переводит» данные в движение стрелок или показания дисплея (электронные часы).
Индикатор - внешняя часть часов, на которую выводятся показания времени (циферблат или дисплей).
В некоторых типах устройств будут видоизменяться некоторых части механизма, но общий принцип работы колебательной системы не претерпит существенных изменений. В некоторых как в устройстве настенных часов регулятором будет маятник и сложная система шестерёнок. Такая же система шестерёнок (колёс) и микросхема (считывает колебания кристалла кварца) присутствует в кварцевых устройствах. Данная схема присутствует даже в квантовых часах (атомных), просто она считывает показания не с маятника или кварца, а с колебания атомов.
Общий принцип работы схож для всех видов устройств, и он не претерпел серьёзных видоизменений на протяжении всей истории создания механизмов такого типа.
Исходя из особенности «ключевого места» часы можно поделить на два класса. В основном по тому, какой регулятор там используется, они расходятся на две категории кварцевые и механические.
Механические часы – работа таких устройств базируется на основе колебаний маятника или балансира. Источником питания обычно служит пружинный механизм или гиревой.
В кварцевых часах – механика работы строится на колебаниях кварцевого генератора. В таких устройствах элементом питания в большинстве случаев является батарейка.
Так же механические часы распределяются по классу регулятора и приводу, а кварцевые по типу индикатора и источнику питания.
В то время как история существования механических часов насчитывает более 1000 лет, то история кварцевых насчитывает всего лишь чуть более 40 лет и с момента появления кварцевого механизма не утихают споры о том, какой же всё-таки лучше. Адекватного ответа на этот вопрос ещё ни кто не дал.
Сравнительные характеристики механических и кварцевых часов.
Сравниваться они будут по ряду основных характеристик.
Механические часы.
Кварцевые часы.
Простота и надёжность механизма – Так как механизм таких часов в основном своём виде состоит из разных видов пластика и его производство полностью автоматизировано, эти свойства дают долговечность и понижают стоимость продукции на выходе.
Достоинства механических часов.
Отсутствие необходимости замены элемента питания – Не требуется тратить деньги на замену батареек и замену оной.
Ремонтопригодность – Возможность замены любой части механизма в условиях часовой мастерской.
Срок эксплуатации – Данное условие зависит только от хорошего отношении к часам в процессе эксплуатации.
Стиль, определённый временем – Такие часы не утратят своей актуальности и через 100 лет.
Даже после такого анализа вопрос о том, что лучше не возможен по причине того что каждый сам определяет, что ему нужнее, приятнее и выгоднее. Выбор всегда зависит от индивидуальных предпочтений.
Основные принципы работы механических наручных часов.
Способ работы часов с балансирным механизмом такой же, как у гиревых и маятниковых часов. В механизме такого типа тоже есть пружина (двигатель) которая вращает зубчатые колёса и стрелки.
Такой тип часов можно перемещать в пространстве как угодно, трясти, вертеть и им ничего от этого не будет.
Пружина в часах, будучи лентой из стали или иного специализированного сплава находится в свёрнутом виде в металлическом барабане. На внешне цилиндрической поверхности барабана сделаны зубья и по этой причине он является одним из зубчатых колёс внутри часов. Это колесо-барабан одето на определенный вал, на котором может свободно крутиться вокруг его оси. Один конец пружин закреплён внутри барабана, а другой закреплён за крючок на валу.
Общая схема и детали двигателя наручных часов показаны на рисунке ниже.
Схематическое изображение стандартных наручных часов с боковой секундной стрелкой.
Когда вращаешь вал, а барабан не двигается, пружина закручивается. Если после этого зафиксировать вал, то пружина, раскручиваясь, будет стараться провернуть барабан. Это движение переходит на центральный триб и с него на триб минутной стрелки, вексельное колесо и триб вексельного колеса на часовое колесо, на втулке которого закреплена часовая стрелка. На этой колёсной передаче число зубцов подобранно таким образом, что часовая стрелка в 12 раз вращается медленней минутной.
Если взвести пружину, а потом отпустить то она развернётся почти мгновенно.
Но от часового механизма требуется совсем другое, равномерное вращение стрелок на определённый срок времени. Для такого нужно устройство, которое будет за равные временные промежутки позволять барабану (так же и стрелкам) двигаться под строго определённый угол расположения на циферблате. Такое устройство, которое задаёт такие промежутки времени в часовом механизме, называется регулятором. В наручных и карманных часах используется система движения балансир - спираль.
Во время поворота балансира в любую сторону в спирали нарастает напряжение, увеличивающееся прямо пропорционально углу поворота. После этого отпущенный балансир под воздействием спирали начнёт обратное движение в положение равновесия. В таком положении нарастающее напряжение спирали исчезает, но балансир по закону инерции продолжает движение дальше на почти такой, же угол, какой был до этого и продолжит рост напряжения в спирали. Без трения и других факторов внешнего воздействия балансир продолжал бы колебания системы до бесконечности. Частота колебательной системы балансир – спираль не зависит от амплитуды движения (максимального угла поворота) на который был перемещен балансир. Такая система называется изохронной.
Время полного колебания (движения) балансира которое он совершает, зависит от напряжения спирали, размера и массы самого балансира. По этой причине он, так же как и маятник совершает колебательные движения с не изменой частотой. Значит, возможно, использование такой системы для нормализации скорости движения колёсной передачи. К реалиям повседневной жизни это имеет малое отношение, но по ряду причин это не возможно. Трение и другие факторы работы балансира с течением времени приводят к полной остановке механизма. Для постоянной работы колебательной системы необходимо в определённый промежуток времени «сдвигать» балансир этим давая ему энергетический толчок. Так же движение баланса нужно превращать в равномерное вращение стрелочной передачи. Для разрешения таких проблем служит определённое устройство, называемое спуском или ходом.
Анкерный ход (спуск) будучи частью часового механизма служащей одновременно для двух определённых целей, превращения постоянных и не изменчивых колебаний балансира во вращение зубчатых колёс с неизменной скоростью движения, включающую в себя так же стрелочную передачу и перемещение «энергии» от «двигателя» балансиру для продолжения его работы. Данный ход помогает системе балансир – спираль руководить работой зубчатой передачи таким образом, что за один такт колебания балансира шестерёнки перемещались под определённые углы.
Так же есть большое количество известных конструкций спускового механизма, но на данный момент большинство наручных часов имеет в своём «содержании» определённый тип который носит название швейцарский анкерный спуск.
Отличительной характеристикой данного спуска приходится наличие определённого элемента имеющего вид корабельного якоря, который называется анкерной вилкой, имеющей место постоянного пребывания между балансиром и последним зубчатым колесом.
У анкерной вилки имеется два плеча, на которых закреплены рубиновые камни которые имеют название палета. А так же у неё есть раздвоенный хвост, концы которого называют рожками. Вилка надевается на ось, на которой она может двигаться в любую сторону. Так же в состав данного спуска входят шестерёнки особой формы, из-за чего носит название анкерное колесо, а также имеется импульсный ролик с импульсными камнями, находящиеся на оси балансира. Детали и устройство механизма приведены ниже на рисунке.
Работа анкерного хода в схематическом изображении.
Балансир (баланс) основную часть времени перемещается «независимо» и не соприкасается с анкерной вилкой. Переходя в своём движении на исходную точку, он ударяет импульсным камнем по рожку и проворачивает анкерную вилку. От такого движения палета запирающая «зуб» анкерного колеса приподнимается и разблокирует его. (часть рисунка под номером 1)
В момент освобождения «зуба», анкерное колесо под воздействием пружины начинает проворачиваться и после этого уже «зуб» анкерного колеса сдвигает палету и приводит в движение анкерную вилку. Рожок анкерной вилки догоняя импульсный камень бьёт по нему, передавая балансиру (балансу) добавочную энергию. (часть рисунка под номером 2)
Анкерное колесо сдвигается на небольшой угол и после этого уже другой зуб опирается в противостоящую палету анкерной вилки. Во время обратного движения балансира (баланса) вся процедура повторяется в той же последовательности что и до этого но с противоположной стороны вилки. (часть рисунка под номером 3)
В одно полное колебание балансира (баланса) анкерная вилка даёт возможность анкерному колесу продвинуться только на один «зуб». В то время когда анкерное колесо двигается и бьётся «зубом» о палету анкерной вилки происходит определённый звук «тик-так». (часть рисунка под номером 4)
Чем выше частота колебаний, тем меньше он реагирует на негативные проявления вроде встряхивания. На данный момент в наручных часах применяется балансир (баланс) имеющий частоту колебаний 0.4 секунды 0.33 секунда, а в наиболее точных всего 0.2 секунды.
Скорость колебания балансира (баланса) в тысячи раз превышает скорость вращения барабана для того чтобы синхронизировать скорости их перемещения между барабаном и анкерным колесом вставляют ещё ряд колёс и трибов имеющих название основной колёсной системы.
Зубчатая передача от барабана к анкерному трибу повышает число оборотов и в таком же количестве снижает передачу мощности. Основную колёсную систему создают, так чтобы первый после барабана триб сделал один оборот за час, и его ось прошла через центральную часть часов, от этого он получил своё название «центральный триб». На оси центрального триба размещают триб минутной стрелки, где и располагается минутная стрелка. Ось триба делающего один полный оборот в одну минуту почти всегда ставят выше шести часовой метки и закрепляют на ней секундную стрелку.
За тысячелетие существования наручных часов (механических) люди продолжали совершенствовать их механизм. Следование по пути развития высоких технологий отразилось и на механических часах в лучшую сторону, так как люди смогли добиться точности хода равной ± 5ти секундам за 24 часа. Но такие механизмы, будучи весьма сложными в производстве и имеющими весьма непомерную цену не пользовались популярностью. Этот аспект повлиял на появление принципиально нового механизма, кварцевого. Кварцевый механизм, имея весьма высокую точность хода, обладает весьма низкой стоимостью. Он стал весьма популярен среди населения именно из-за своих качеств. Подавляющее количество выпускаемых в мире устройств на сегодняшний день несут в себе кварцевый механизм.
Общее схематическое устройство кварцевых часов
Главными узлами кварцевых часов являются электронный блок и шаговый электродвигатель. Электронный блок раз в секунду передаёт импульс двигателю, а тот следом поворачивает часовые стрелки.
Часы получили своё название из-за того что источником колебаний является кристалл кварца. Кристалл кварца выдаёт большую стабильность вырабатываемых импульсов, следовательно, большую точность хода. Источником питания механизма энергией является батарейка, от неё получает необходимый заряд электронный блок и двигатель. Такие элементы питания рассчитаны на срок эксплуатации равный примерно двум годам. Основным достоинством батарейки является отсутствие нужды в заводе часов каждый день. Исходя из характеристик данного устройства, можно заключить, что такой сплав точности и простоты эксплуатации достаточно удобен большинству людей.
В некоторых случаях за место циферблата устанавливают электронный дисплей. В России такой вид часов называют Электронными, а во всём остальном мире данные устройства называют кварцевыми с электронной индикацией. Такое определение должно указывать на то, что данный механизм сконструирован на основе кварцевого генератора и время выводится на дисплей.
По основному своему содержанию они являются крошечным компьютером с запрограммированной микросхемой. Такие часы легко превратить в универсальное устройство, несущее в себе функции хронографа, секундомера, будильника, календаря и многие другие функции всего лишь добавив новый код в микрочип. Так же кварцевые часы отличает от механических то, что после интеграции этих функций, стоимость повышается на очень незначительную сумму.
Кристалл кварца, обладая пьезоэлектрическими свойствами при сжатии, вырабатывает электрическое поле, но если на него воздействовать электричеством, то кристалл «сожмётся». Таким образом, можно заставить кристалл колебаться (на этом свойстве данного минерала и построена вся система кварцевого генератора). Все кристаллы имеют разную частоту резонанса. Длительным подбором размера кварца находят нужный с частотой в 32768 герц.
В электронном блоке наручных кварцевых часов находится генератор электрических колебаний. Данное устройство выдаёт электрические колебания и для его стабилизации используют кристалл кварца на резонансной частоте. По вытекающим из этого особенностям у нас есть генератор электрических колебаний с постоянной частотой колебаний. После всего этого остаётся предать равномерные колебания для движения стрелок.
Генератор производит 32768 колебаний в секунду, а это приблизительно в 10000 раз превосходит колебания балансира. Не один механизм в мире не сможет работать на таких скоростях. И по этой причине в них дополнительно стоит часть называемая двигателем, она отвечает за преобразование колебаний такой мощности в импульс с частотой всего лишь 1 герц. Импульсы такой мощности подаются на обмотку шагового двигателя.
Устройство шагового двигателя.
В двигатель входят, статор с находящейся на нём закреплённой катушкой с обмоткой и ротором является магнитом, насаженным на ось. Когда через катушку проходит электрический импульс возникает электромагнитное поле, которое сдвигает ротор на пол-оборота. Ротор по системе зубчатых колёс двигает стрелки на циферблате.
Подробная схема кварцевых часов.
Первые механизмы с автоподзаводом были выпущены в 18 веке, а в 1931г появились первые наручные часы с такой функцией. Основной массовый выпуск таких устройств начался на 20 лет позже. И после этого часы с автоподзаводом стали завоёвывать всё большую популярность и уважение, связанные с их удобством и функциональностью.
Основным источником получения энергии в механических устройствах является пружина. Она взводится при помощи вращения заводной головки и через систему шестерёнок переходит на вал барабана. Каким же образом часы могут заводить себя сами?
Устройство подобного механизма весьма похоже на то если положить камень в коробку и поболтать, то камень начнёт стучаться об стенки коробки. Это возможно из-за закона всемирного тяготения и инерции. Часы с автоподзаводом построены по такому же принципу. В их механизме есть свой «камень», будучи закреплённым на оси грузом похожим на сектор со смещённым центром тяжести он при любом движении руки поворачивается вокруг своей оси и дозаводит пружину через систему специальных зубчатых колёс.
Для того чтобы данный сектор смог пересилить сопротивление пружины и подзавести механизм он должен иметь превосходящую инерцию. По этой причине сектор производят из двух разных частей, тонкой и легкой верхней пластины, полукольца из вольфрамового тяжёлого сплава. Диаметр сектора пытаются по возможности сделать максимальным.
Сектор автоподзавода двигается от любого движения руки носящего человека, его вращение не зависит от степени завода пружины. От возможного разрыва из-за сильного завода пружины такие устройства снабжают тем или иным механизмом защиты. В основном устройства с автоподзаводом снабжают пружиной прикреплённой к барабану таким образом, что она не крениться полностью, а при помощи фрикционной накладки. Упругость рассчитана таким образом, что при полном заводе внешний конец пружины с фрикционной насадкой проскальзывал, защищая, таким образом, пружину от разрыва. В некоторых случаях, когда заводишь часы можно слышать щелчки, такой звук означает, что пружина проскальзывает.
Плюсы. Часы с автоподзаводом не надо заводить каждый день. Так же помимо удобства в них есть ещё и два дополнительных преимущества. Сектор держит пружину в постоянном «тонусе» что благоприятно сказывается на точности. Водозащита таких часов гораздо выше в связи с тем что в таком механизме практически не используется заводная головка и это даёт дополнительные гарантии что грязь и влага не попадут внутрь механизма.
Минусы. Устройства с такой функцией являются весьма сложным механизмом, что в разы увеличивает вероятность поломок. Часы с авто подзаводом имеют весьма не маленькие размеры что практически переводит их в разряд чисто мужских часов. Из-за того что основным компонентом сектора является вольфрамовый сплав стоимость таких часов весьма велика. И главным минусом таких устройств является низкая ударопрочность. Некоторые особо сильные удары приводят к тому что опора сектора ломается под его весом и это приводит к полной не годности механизма.
На сегодняшний день основная масса производимых механических часов в мире имеет комплектацию включающую автозавод, исключение составляет лишь самый дешевый или очень дорогой модельный ряд. В бюджетном варианте автоподзавод не предусмотрен исходя из целей снижения стоимости продукции, а дорогом (элитном) варианте часов из-за сложности конструкции (дополнительные функции) в большинстве случаев не возможно поставить автоподзавод. Большое количество дополнительных функций делает механизм более массивным, тяжелым, а после добавления автоподзавода произойдёт неминуемое увеличение массы и объема что является неразумным. Дополнительные функции требуют для нормальной работы большего количества энергии и мощной пружины и из-за этого сектор автоподзавода не в силах её подзавести.
Один из основных недостатков кварцевых часов можно считать необходимость замены элемента питания. Для облегчения жизни человека носящего такое устройство были разработаны несколько способов подзарядки элемента питания. Основные используемые технологии, применяемые в кварцевых наручных часах это Kinetic/Autoquartz и EcoDrive. Такие технологии базируются на том, что подзарядка элемента питания происходит извне. EcoDrive – Использует для подзарядки энергию солнечных лучей попадающих на циферблат. Kinetic/Autoquartz – Подзарядка происходит посредством движения руки человека (закон о кинетической энергии движущегося тела).
Кварцевые часы с технологией Kinetic являются механизмом, которому не требуется замена элемента питания (батарея). В таких устройствах кинетическая энергия от движения руки видоизменяется на электрическую, которая питает батарею. Такой механизм является сплавом Кварцевых и механических часов с автоподзаводом. От движения руки груз, похожий на используемый в часах с автоподзаводом, двигается по кругу вокруг оси и по системе зубчатых колёс приводит в движение ротор генератора. Электричество, вырабатываемое генератором, подзаряжает накопитель энергии – конденсатор.
Для вырабатывания электрического тока генератором необходимо чтобы ротор вращался с очень большой скоростью. В устройствах с механической начинкой колёсная передача уменьшает обороты от груза до барабана, а в часах с технологией Kinetic всё с точность также, но наоборот. Часы с такой технологией имеют колёсную передачу, которая выдаёт скорость вращения ротора до 100.000 оборотов за 60 секунд. Из-за такой скорости главной проблемой механизма становится трение в опорах ротора.
Для снижения трения в опорах генератор построен таким образом, что ротор находится в магнитном поле обеспечивающим как бы невесомость и почти не касается опор. Из-за магнитной подвески ось, у которой диаметр на концах всего лишь 0.10-0.15 миллиметра (что является размером, который в 3-4 раза меньше человеческого волоса) может выдерживать вес ротора который в среднем в 20 раз больше весит ротора шагового двигателя. Высшим достижением этой технологии можно назвать изготовление с максимально возможной точностью оси ротора (имеющей мизерный размер). Так же для уменьшения трения изготовили уникальную смазку для опор ротора имеющую малую вязкость.
От резких движений и допустим от удара руки о стену, груз начнёт вращаться с возросшей скоростью превосходящую нормальную во много раз. Для предохранения от разрушения центральной оси ротора требуется ограничить скорость во время вращения. Поэтому в передаче используют фрикционную муфту. Внешний вид такой муфты – обычное колесо с трибом, но оно сидит на оси не плотно, а с небольшим трением. Когда скорость нормальна триб вращается вместе с колесом, но когда происходит резкое ускорение, триб муфты поворачивается отдельно от колеса, предохраняя ротор. Ротор генератора вращается с грандиозной скоростью и из этого следует, что баланс должен быть выверенным с очень большой точностью иначе он просто сломает часы./p>
Данная технология появилась в 1995г. Основные принципы работы её составляют: получение энергии из солнечного света посредством трансформации оного фотоэлементами в обычный электроток нужного напряжения.
Механизм механических часов состоит из основных и дополнительных узлов.
К основным узлам относят: механизм заводки двигателя и перевода стрелок (ремонтуар); двигатель (пружинный или гиревой); колесную (зубчатую) передачу, или ангренаж (от франц. engrenage); ход (спуск); регулятор (маятник или баланс); стрелочный механизм.
К дополнительным узлам относят: противоударное устройство (амортизатор); механизм автоматического подзавода пружины (автоподзавод); сигнальное устройство; календарное устройство; секундомерное устройство; подсвет циферблата; антимагнитное устройство; водо-, пыле-, влагонепроницаемое и другие защитные устройства корпусов.
Узлы "механизма собирают на металлическом основании - платине, изготовленной из специальной латуни (JIC-бЗ-ЗГ). Она может быть круглой, прямоугольной или другой формы. Для крепления узлов к платине применяют мосты (отдельные фигурные детали) и винты (15). Платина в сборе с мостами называется комплектом.
Для уменьшения трения, а следовательно, для улучшения точности хода часов и уменьшения износа оси зубчатых колес передаточного механизма, баланса и других узлов их устанавливают на специальных опорах или камнях из синтетического рубина. От числа камней, которые выполняют роль подшипников, зависит долговечность часов и стабильность хода.
Надежность часов - это их способность выполнять свои основные функции и сохранять эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение определенного промежутка времени. Она характеризуется безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью.
Безотказность - свойство часов непрерывно сохранять работоспособность при заданных режимах в установленных для них условиях эксплуатации.
Долговечность - свойство часов длительно сохранять работоспособность при заданных режимах в определенных условиях эксплуатации до разрушения (учитываются перерывы на ремонт).
Ремонтопригодность - способность часов к восстановлению и поддержанию заданных технических качеств или устройство механизма, позволяющее предупреждать и обнаруживать перебои в работе, а также устранять дефекты деталей и узлов.
Основные узлы механических часов
Механизм заводки двигателя и перевода стрелок (ремонтуар) служит для установки стрелок в нужное положение, заводки пружины двигателя или поднятия гири. Он состоит из заводной головки, заводного вала, заводного триба, кулачковой муфты, заводного колеса, барабанного колеса, заводного и переводного рычагов, фиксатора, или моста, ремонтуара, собачки с пружинкой переводных колес.
Двигатель является источником, который приводит в движение механизм часов. В механических бытовых часах применяют двигатели двух типов: пружинный и гиревой.
Пружинный двигатель (16) благодаря малым размерам и компактности широко применяют в наручных, карманных, настольных и частично в настенных часах, а также в секундомерах, хронометрах, шахматных и сигнальных часах. Источником механической энергии в нем служит спиральная пружина, которая непрерывно работает в течение 30-40 лет. Недостаток ее в том, что по мере раскручивания (роспуска) сила энергии падает. Поэтому часы с пружинным двигателем менее точны, чем гиревые.
Пружинные двигатели бывают с барабаном (в часах более сложной конструкции - наручных, карманных, настольных и др.) и без барабана (в часах упрощенной конструкции - будильниках, настенных и частично настольных). Пружинный двигатель с барабаном состоит из заводной плоской пружины с накладкой, корпуса барабана (цилиндрической формы), вала и крышки барабана. Пружина внутренним витком крепится за крючок к валу барабана, а внешним витком с помощью накладки - к внутренней поверхности корпуса барабана; затем барабан закрывается крышкой, которая предохраняет от попадания пыли в барабан и между витками пружины.
Продолжительность хода часов зависит от толщины и длины пружины. Она должна быть рассчитана так, чтобы ее изгибающий момент (М) был оптимальным на всю заданную продолжительность хода. Изгибающий момент определяют по формуле
Колесная (зубчатая) передача, или ангренаж (17), состоит из нескольких зубчатых пар (в наручных, карманных часах и будильниках - из четырех), входящих в зацепление с другими зубчатыми колесами, называемыми трибами. Зубчатые колеса передают энергию от двигателя 1 всему механизму. Трибы изготовляют как одно целое с осью, они имеют меньше 20 зубьев. Колесо наглухо закрепляют на трибе и в таком виде его называют узлом. На-ходящиеся в зацеплении колесо и триб составляют зубчатую пару. Колеса называют ведущими, а трибы - ведомыми. Так как колесо имеет больший диаметр по сравнению с трибом, то при движении колеса триб делает во столько раз больше оборотов, во сколько раз его диаметр меньше диаметра колеса.
В часовой промышленности отношение числа зубьев ведущего колеса (Zn) к числу зубьев триба (ZT), или отношение числа оборотов триба (пт) к числу оборотов колеса (/?к), называют передаточным числом (/) и определяют по формуле
Количество зубчатых пар зависит от типа часового механизма. Так, в состав основной колесной системы наручных часов входят следующие пары: центральное колесо с три- бом 2, промежуточное колесо с трибом 3, секундное колесо с трибом 4 и анкерное колесо с трибом 5. Часы-ходики имеют только два узла - центральный и промежуточный и триб ходового колеса. Колесную передачу собирают на платине. Нижние цапфы трибов свободно входят в отверстия в платине, а верхние цапфы - в отверстия мостов. Для уменьшения трения в колесной передаче при эксплуатации в отверстия платины и мостов запрессовывают подшипники - синтетические рубиновые камни (см. с. 148-149).
Скорость вращения отдельных осей зубчатой передачи выбирают таким образом, чтобы использовать ее для отсчета времени в часах и минутах. Так, ось центрального колеса совершает один оборот в час, тогда как ось секундного колеса - один оборот в минуту.
Ход (спуск)- это наиболее сложный и характерный узел часового механизма, расположенный между колесной передачей и регулятором. Ход бывает несвободным и свободным, а в зависимости от конструкции и принципа действия каждый из них может быть анкерным, хронометровым, цилиндровым и др. Ход периодически передает энергию двигателя балансу для поддержания его колебания и управляет движением колес, т. е. равномерное колебание регулятора превращает в равномерное вращение колес. В бытовых часах чаще всего применяют анкерный (от нем. Anker - якорь) несвободный или свободный ход (18).
Несвободный анкерный ход применяют в механизмах с маятниковым регулятором, и он все время находится в контакте с маятником. Ход состоит из анкерного колеса и закрепленной на валике анкерной вилки (скобы) с изогнутыми палетами, одна из которых - входная - на левом конце, а другая - выходная - на правом. В процессе хода часов при отклонении маятника влево приподнимается левая (входная) палета за счет энергии, передаваемой зубом анкерного колеса, и одновременно опускается правая (выходная) между зубьями анкерного колеса; при этом анкерное колесо поворачивается на один зубец и так до нового отклонения маятника влево. Создается непрерывный цикл равномерного хода часового механизма. Если маятниковые часы не двигаются, то для их пуска необходимо маятник качнуть рукой, так как энергии, передаваемой от ходового колеса к маятнику, достаточно только для поддержания его колебаний.
Свободный анкерный ход применяют в механизмах наручных, карманных, настольных, настенных, шахматных и других часов. Он бывает двух видов: штифтовой и палетный. Свободный анкерный ход периодически передает момент (импульс) балансу для поддержания его колебаний, запирает и освобождает колесную систему для остановки и вращения.
Штифтовой свободный анкерный ход применяют в будильниках, а также в настольных часах с механизмом будильников. У него изготовленная из латуни анкерная вилка с входной и выходной палетами и стальные штифты.
Палетный свободный анкерный ход состоит из анкерного колеса, анкерной вилки с осью, копьем и палетами, двойного ролика с импульсным камнем и ограничительных штифтов. Детали хода монтируются между платиной и мостами, двойной ролик напрессован на ось баланса и состоит из импульсивного ролика, несущего рубиновый импульсный камень, и предохранительного ролика с вилкой. Импульсный камень служит для освобождения анкерной вилки и передачи энергии от вилки к балансу.
Анкерное колесо имеет 15 зубьев. Зуб колеса состоит из плоскости импульса и плоскости покоя. С боковой стороны поверхности импульса снята фаска. Анкерное колесо напрессовано на ось анкерного триба.
Анкерная вилка имеет два плеча, в которые вставлены две палеты из искусственного рубина; палета входа и палета выхода. Палеты имеют рабрчие плоскости импульса и покоя. Анкерная вилка напрессована на ось.
Принцип действия анкерного палетного хода заключается в том, что энергия, поступающая от пружинного двигателя, приводит в движение анкерное колесо, которое посредством зуба оказывает давление на входную палету, а хвостовик прижимается к ограничительному штифту. Баланс под действием спирали совершает свободное колебание и, войдя в паз анкерной вилки, создает удар эллипса о внутреннюю поверхность правого рожка хвостика. В результате анкерная вилка поворачивается на угол покоя, а зуб анкерного колеса переходит с покоя на плоскость импульса входной палеты. Левый рожок вилки отходит от ограничительного штифта, что приводит к передаче импульса от анкерного колеса через вилку на баланс. Поворот анкерного колеса на один зуб происходит за полный период колебания баланса.
Регулятор - это основная часть часового механизма, представляющая собой колебательную систему - осциллятор (от лат. oscillare - колебаться). Его особенность состоит в строгой периодичности колебаний. Таким регулятором в бытовых механических часах является маятник (настенные и напольные часы) или баланс-спираль (наручные, карманные часы, будильники и др.).
Периодические колебания регулятора с помощью узла хода преобразуются в одностороннее прерывистое вращательное движение анкерного колеса, а от него через секундное колесо передаются стрелками для подсчета этих колебаний.
Маятниковый регулятор - это маятник, масса которого сосредоточена в одной точке - центре тяжести стержня и линзы, на значительном расстоянии от оси подвеса. В состоянии покоя маятник занимает вертикальное, т. е. равновесное, положение. Если маятник отклонить вправо или влево под определенным углом, то под действием силы тяжести он возвращается в первоначальное положение, т. е. в положение равновесия. Отклонение маятника в одно из крайних положений на определенный угол называется а м- плитудой колебания, а полное колебание маятника от одного крайнего положения до другого и обратно называется периодом колебания (7) и определяется в секундах по формуле
Балансовый регулятор (19) - это осциллятор в виде баланса со спиралью. Баланс состоит из обода с винтами (12 или 16 шт.) или без них, оси, спирали (волоска) с колодкой и колонкой. Вся система баланс-спираль через ось баланса закрепляется в четырех рубиновых опорах, а опоры закреплены в мосту и платине. Таким образом, ось баланса своими цапфами будет вращаться в этих рубиновых опорах. При этом баланс-спираль будет колебаться, т. е. делать повороты то в одну, то в другую сторону. Амплитудой колебания баланса будет угол в градусах отклонения баланса от положения равновесия в одну из сторон, а периодом колебания баланса - время в секундах, необходимое для совершения полного колебания от крайне правого отклонения в крайне левое и обратно. В покое баланс-спираль занимает равновесное положение; в это время спираль полностью спущена и на балансе не оказывается усилия.
Под действием поступающей от двигателя энергии (импульсов) баланс, совершая колебательное движение, либо заводит, либо раскручивает волосок. Равномерные, периодические колебания баланса через анкерную вилку преобра-
зуются в одностороннее вращательное движение анкерного колеса и через него передаются на стрелочный механизм. При этом колесная передача часового механизма то запирается, то освобождается, т. е. движется периодически. Это можно заметить в часах по скачкообразному движению секундной стрелки (0,01 сек она движется, а 0,01 сек находится в покое). Период колебания (сек) балансового регулятора (Г) определяют по формуле
У наручных часов период колебания обычно равен 0,4 сек (бывает и 0,33 сек), у часов-будильников малогабаритных - 0,4 сек, а у крупногабаритных - 0,5 или 0,6 сек. В течение часа в наручных часах баланс совершает 9000 полных колебаний.
Изменяя длину спирали, можно регулировать период колебания балансового регулятора. Для этого на плоскости моста системы баланс-спираль имеется специальная шкала с делением « +» или «п » (прибавить) и «-» или «у » (убавить). Там же на балансовом мосту закреплен градусник (стрелка- указатель). Если передвинуть градусник по шкале «+», то действующая длина спирали сократится, и часы пойдут быстрее. Если же требуется замедлить ход часов, то градусник передвигают по шкале к «-», действующая длина спирали увеличится, и часы пойдут медленнее (так называемый вялый ход).
Широко распространено название спусковой регулятор, который характеризует совокупность колебательной системы - осциллятора и системы хода. При этом колебательная система является основным элементом, так как определяет точность работы часов.
Стрелочный механизм расположен с внешней стороны платины под циферблатом и служит для передачи движения
от основной колесной системы к стрелкам часов. Он считает колебания регулятора и выражает их сумму в установленных единицах времени - секундах, минутах и часах. Стрелки часов, двигаясь по циферблату, отсчитывают время в тех же единицах.
Состоит стрелочный механизм из триба минутной стрелки, узла минутного колеса и часового колеса. Таким образом, стрелочный механизм состоит из двух зубчатьк пар, вращающих минутную и часовую стрелки. На втулку часового колеса насаживают часовую стрелку, а на выступающую часть втулки триба минутной - минутную, которая располагается над часовой и при движении не задевает ее. Чтобы при работе механизма часовое колесо, прижимаясь к трибу минутной стрелки, не выходило из зацепления с трибом минутного колеса, применяют фольгу из тонкой латунной ленты.
Стрелочный механизм, как известно, получает вращение от оси центрального колеса. Часовая стрелка вращается в 12 раз медленнее, чем минутная, а отсюда передаточное отношение (iCTp) от триба минутной стрелки до часового колеса
В отличие от колесной передачи вращательное движение в стрелочном механизме замедляется, так как ведущими являются трибы, а ведомыми - колеса, поэтому передаточное число (iCTp) выражается дробью, а не целым числом.
Дополнительные узлы механических часов
Дополнительные узлы (устройства) механизма часов значительно улучшают их качество и увеличивают информативность.
Противоударное устройство (амортизатор) применяют для предохранения наручных часов от повреждения при резких толчках или при падении. Для этого балансовые камни не запрессовывают в платину или мосты, а монтируют на подвижных опорах, которые и предохраняют цапфы оси баланса от воздействия ударов.
Механизм автоматической подзаводки пружины (автоподзавод) пока применяют только в наручных часах. Он расположен над мостами часов и позволяет при движении руки автоматически подзаводить пружинный двигатель часов.
Механизм автоподзавода состоит из четырех основных узлов: грузового сектора, переключателя, редуктора и подзавода пружины. Конструкция автоподзавода: механизмы с центральным и боковым расположением, с односторонним и двусторонним вращением грузового сектора, с ограниченным и неограниченным углом поворота сектора. Когда часы лежат на плоскости, автоподзавод не работает, и расход энергии для работы механизма компенсируется во время ношения часов на руке. В будущем автоподзавод будет основным, а не дополнительным узлом наручных часов.
Сигнальное устройство (механизм боя) применяют в часах наручных, карманных, будильниках, настольных.
В наручных, карманных часах и будильниках звуковой сигнал подается в заранее установленное время. Для этого на циферблате часов имеется специальная сигнальная стрелка. В настольных, настенных и напольных часах звуковые сигналы подаются автоматически ударами одного или нескольких молоточков по звучащим пружинам (тонфедерам), при этом выбиваются часы, получасы и четверти часа, а в некоторых - воспроизводится мелодия. Механизмы боя имеют самостоятельный двигатель - пружину или гирю.
В наручных часах («Полет» 2612 и др.) заводку сигнального пружинного двигателя и установку сигнальной стрелки производят с помощью второй заводной головки на корпусе часов. Сигнал воспроизводится посредством удара молоточка о звуковую пружину или стержень.
Сигнальный механизм часов-ходиков «кукушка» устроен так, что каждый удар боя сопровождается появлением «кукушки» и кукованием. Достигается это с помощью двух деревянных свистков, в верхней части которых имеются меха с крышками, и ударами молоточков.
Календарные устройства применяют в часах очень давно. За последнее время они получили широкое распространение в наручных часах и частично в будильниках.
Механизм устройства не имеет автономного питания, на его работу затрачивается часть энергии пружинного двигателя. Он монтируется на платине часов с циферблатной стороны, что приводит к увеличению толщины часового механизма. По эксплуатационному признаку календарные.устройства подразделяют на устройства нормального, ускоренного и мгновенного действия, а по функциональному - на одинарные календари с показанием чисел месяца кги дней недели, двойные - с показанием чисел месяца и дней недели или названия месяцев и тройные - с поЙЙйнием трех упомянутых дат.
По конструкции простейшим является календарное устройство, которое представляет собой оцифрованный диск, вмонтированный в циферблат. Внутренний венец диска состоит из 31 зубца трапецеидальной или треугольной формы. Суточное колесо, сопряженное с часовым, совершает в сутки один оборот и своим ведущим пальцем раз в сутки входит в зацепление с зубьями оцифрованного диска, перемещая его на одно деление. Нужная цифра дня месяца появляется в миниатюрном отверстии циферблата. Иногда для облегчения чтения показаний календаря монтируется миниатюрная линза. Корректировка показаний устройства производится заводной головкой часов в период перевода минутной и часовой стрелок. Имеются наручные часы с календарным устройством и автоподзаводом.
Секундомерное устройство применяют в некоторых моделях наручных и карманных часов для измерения коротких промежутков времени. Это устройство может быть п р о- с т о г о или суммирующего действия, одно- стрелочным или двухстрелочным.
Конструкция таких часов более сложная, чем обычных: имеются две дополнительные стрелки, а на циферблате для них две дополнительные шкалы: левая - малая секундная и правая - счетчик на 45 делений. Секундомер суммирующего действия, цена деления 0,2 сек. Секундомерным устройством можно измерить отдельные интервалы времени в пределах от 0,2 до 45 сек с точностью ±0,3 сек в течение минуты, в течение 45 мин с точностью ± 1,5 сек.
Секундомерное устройство не имеет своего двигателя, при его работе используется энергия пружинного двигателя часов, что значительно сокращает продолжительность их работы от полной заводки пружины. На корпусе часов с секундомерным устройством, кроме головки механизма заводки и перевода стрелок, имеются две кнопки (по бокам головки): одна для пуска и останова секундомерного устройства, другая для перевода стрелок секундомерного устройства на нуль.
Йодсвет циферблата применяют в некоторых моделях наручных часов нормального калибра. Внутри таких часов расположена миниатюрная электрическая лампочка, которая при нажатии специальной кнопки на корпусе часов освещает циферблат и стрелки. Лампочка получает энергию от малогабаритного дискового аккумулятора, вмонтированного в крышку корпуса.
Антимагнитное устройство применяют для защиты наручных часов от воздействия сильных магнитных полей. Обычные часы, помещенные в сильное магнитное поле, могут изменить показание времени либо остановиться вследствие намагничивания волоска или других стальных деталей. Чтобы этого не произошло, применяют экранирующее устройство - кожух из тонкой электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью. Магнитное поле, концентрируясь на магнитопроницаемом металле, не проникает внутрь кожуха. Для уменьшения влияния магнитного поля на спираль (волосок) баланса ее изготовляют из слабомагнитного сплава Н42ХТ.
Наиболее простым дополнительным устройством секундной стрелки является боковая стрелка, имеющаяся в большинстве моделей карманных и некоторых моделях наручных часов. В последнее время большое распространение в наручных часах получила центральная секундная стрелка. Часы с такими стрелками очень удобны для врачей, физкультурников, преподавателей, так как наличие большой секундной стрелки облегчает различные подсчеты. Кроме того, расположение секундной стрелки в центре улучшает внешний вид часов.
Водонепроницаемый корпус защищает механизм часов, циферблат и другие детали от проникновения воды. Такие часы могут долго находиться в воде и предназначены для подводных работ, в том числе для спорта (часы «Амфибия»).
Влагонепроницаемый корпус предохраняет механизм часов от коррозии во влажном климате или помещении с повышенной влажностью.
Пыленепроницаемый корпус защищает механизм часов от проникновения пыли и пылеобразных частиц (муки, цемента и др.)
В корпусе часов имеются три соединения, через которые могут проникнуть пыль, грязь и влага: между стеклом и корпусным кольцом; между заводной головкой и корпусным кольцом; между нижней крышкой и корпусным кольцом. Все эти три соединения необходимо надежно герметизировать. Основными мерами герметизации являются прокладка между крышкой и корпусом поливинилхлоридиой и резиновой пленок, установка в заводную головку сальника из поливинилхлорида, а также плотное укрепление стекла в корпусе и проклеиванпе специальным клеем. Защитные свойства тем выше, чем надежнее уплотнение.
Кинематическая схема наручных часов нормального калибра с центральной секундной стрелкой
Размещение основных и дополнительных механических узлов, а также действие механизма этих часов видно на кинематической схеме наручных часов нормального калибра (26 мм) с центральной секундной стрелкой (20, а).
Заводная пружина двигателя закреплена в барабане 1. Сжатая пружина, пытаясь восстановить свое первоначальное положение, разжимается и приводит в движение барабан двигателя, который в свою очередь заставляет двигаться триб центрального колеса 5, и далее движение передается на триб промежуточного колеса 3 и триб секундного колеса 4. На конце секундного триба расположена секундная стрелка. От секундного колеса движение передается трибу анкерного колеса б, а последнее передает движение анкерной вилке 7, где вращательное движение превращается в колебательное и подается в виде импульса на баланс регулятора 8. Эти импульсы поддерживают колебание баланса.
На трибе центрального колеса фрикционно посажен триб минутной стрелки 10, который вращается вместе с ним. Кроме того, на этом трибе укреплена минутная стрелка. Через вексельное колесо 12 и триб вексельного колеса 11 от триба минутной стрелки движение передается часовому колесу 9, на котором находится часовая стрелка.
Чтобы завести часы, надо вращать заводную головку 77, которая навинчена на заводной вал 16 и вращает его. Это вращение передается заводному трибу 18. С заводного триба движение передается заводному колесу 20 и далее на заводное колесо барабана двигателя 2. При вращении заводного колеса пружина, закрепленная внутри барабана, накручивается на вал барабана. Когда часы заведены, пружина раскручивается и крутящий момент передается барабану, а через него далее на колесную передачу. Узел заводки пружины остается без движения.
Для перевода и установки стрелок необходимо вытянуть заводную головку и вращать стрелки, при этом переводной рычаг 19 повернется вокруг своей оси и повернет заводной рычаг 14, который передвинет кулачковую муфту 15 вдоль заводного вала. Кулачковая муфта при этом войдет в зацепление с переводным колесом 13. Через переводное колесо, вексельное колесо и триб минутной стрелки движение передается минутной стрелке. Так как триб минутной стрелки насажен на ось центрального триба фрикционно, то при переводе стрелок триб минутной стрелки поворачивается относительно центрального триба. Триб вексельного колеса вращает часовое колесо, которое свободно сидит на трибе минутной стрелки, следовательно, часовая стрелка также совершает движение.
Поскольку довольно часто причиной остановки часов является загрязненность механизма, высыхание масла, проникновение влаги внутрь корпуса часов и т. д., то иногда бывает достаточно просто разобрать часы, при этом промыв или смазав их механизм. Устройство часов показано на рис. 1.
Рис. 1. Кинематическая и принципиальная схема механизма часов:
| 1 - баланс; | 20 - колесо секундное; | 40 -рычаг заводной; |
| 2 -ролик двойной; | 21 - триб секундного колеса; | 41 - пружина заводного рычага; |
| 3 - ось баланса; | 22 - стрелка секундная; | 42 и 43 - колеса переводные; |
| 4 - камень сквозной; | 23 - колесо промежуточное; | 44 - колесо вексельное; |
| 5 и 6 - камни накладной и импульсный; | 24 - триб промежуточного колеса; | 45 - триб вексельного колеса; |
| 7 - копье; | 25 - колесо центральное; | 46 - колесо часовое; |
| 8 - штифты ограничительные; | 26 - триб центрального колеса; | 47 - стрелка часовая; |
| 9 - вилка анкерная; | 27 - барабан; | 48 - стрелка минутная; |
| 10 - ось анкерной вилки; | 28 - пружина заводная; | 49 - триб минутной стрелки (минутник) |
| 11 и 12 - полеты входная и выходная; | 29 - вал барабана; | |
| 13 - спираль; | 30 - накладка мечевидная; | |
| 14 - колодка спирали; | 31 - колесо барабанное; | |
| 15 и 16 - штифты регулировочного градусника; | 32 - собачка; | |
| 17 - колесо анкерное; | 33 - пружина собачки; | |
| 18 - камень сквозной; | 34 - муфта кулачковая; | |
| 19 - триб анкерного колеса; | 35 - колесо заводное; | |
| 36 - триб заводной; | ||
| 37 - вал заводной; | ||
| 38 - рычаг переводной; | ||
| 39 - пружина переводного рычага (фиксатор); |
Платиной называется специальное основание, на котором крепятся все детали часового механизма. Для крепления деталей в платине делаются углубления и выступы (расточки). Соответственно, форма и размеры платины зависят от формы и размера часов. Делают платину, как правило, из латуни.
Для того чтобы укрепить вращающиеся детали, нужны мосты, представляющие собой специальные латунные пластины различной формы и размеров. Например, в механических часах при помощи мостов крепятся следующие части: колесная система, система баланса, анкерная вилка и барабан. В том случае, если часы имеют дополнительные устройства (календарь, подзавод и т. д.), они тоже крепятся на мостах.
Двигатель является источником энергии для механических часов. Различаются два типа двигателей - гиревые и пружинные.
Гиревые двигатели могут работать только в стационарных условиях и отличаются большими размерами, поэтому их применяют в устройстве напольных, настенных, а также башенных и других крупных часов.
Пружинные двигатели более компактны и более разнообразны, чем гиревые, но менее точны. Состоит такой двигатель из барабана, его вала и заводной пружины. Двигатели могут различаться по конструкции как самих пружин, так и по устройству барабана. Барабан может быть подвижным или неподвижным. Если барабан подвижен, значит, на нем и укреплена заводная пружина, если неподвижен, пружина укреплена на валу, который и вращается, барабан же остается зафиксированным. Как правило, двигатель с неподвижным барабаном используется в основном в крупногабаритных механизмах.
В часах упрощенной конструкции, например, в будильниках, иногда могут применятся пружинные двигатели без барабанов. В этом случае пружина крепится прямо к валу.
Барабан пружинного двигателя состоит из корпуса, крышки и вала. Корпус выглядит как металлическая коробка цилиндрического вида, у нижней кромки которой расположен зубчатый венчик. На дне корпуса расположено отверстие вала. Такое же отверстие имеется на крышке барабана. Кроме того, с краю крышки расположен паз для открывания крышки.
Заводная пружина прикрепляется к валу специальным крючком. Наружный конец пружины крепится на барабане при помощи замка. Продолжительность хода часов от одного завода зависит именно от пружины, т. е. от ее размеров.
Все заводные пружины, кроме тех, что изготовлены из нержавеющей стали, подвержены коррозии. Она может возникнуть из-за попадания на пружину влаги или пыли. Заводная пружина наряду с крючками барабана и заводного вала, зубьями барабана и барабанного колеса и пружинной собачки - это наиболее часто ломающиеся детали пружинного двигателя.
Первая операция при ремонте двигателя − вскрытие барабана. Это следует делать очень осторожно, так как неправильное вскрытие барабана может привести к его поломке. Вынимая пружину из барабана, берите ее за внутренний конец и осторожно придерживайте, чтобы она не могла мгновенно развернуться.
Заводная пружина может быть разорвана посередине или сразу в нескольких местах. Такую пружину надо заменить. Также пружина может быть оборвана на внутреннем витке. В этом случае ее надо попробовать исправить. Для этого внутренний виток пружины приходится вытягивать и распрямлять, следя, чтобы он не потерял свою спиральную форму.
Барабан может быть перекошен на валу, его зубья поломаны или деформированы, а также искривлены крышка или дно барабана. Если на зубьях барабана имеются заусенцы или царапины, их нужно зачистить. Погнутые зубья распрямляются отверткой или ножом. Если зубья сломаны, барабан придется менять.
Барабанное колесо , крепящееся на валу барабана, тоже может быть перекошено, искривлены или поломаны его зубья. В этом случае колесо лучше заменить, но если нет такой возможности, то недостающие зубья можно вставить, выпилив их из старого барабанного колеса и припаяв оловом.
Еще одной часто ломающейся деталью, особенно в наручных часах, является пружина собачки, изготовляемая из тонкой стальной проволоки (рояльной струны). В случае поломки легко можно изготовить новую пружину из отрезка струны. Если часы крупногабаритные, то пружина выпиливается из ленточной стали.
При установке пружину протирают сначала чистой тряпочкой, затем - промасленной папиросной бумагой. Конец пружины при этом придерживают плоскогубцами, стараясь не прикасаться к ней пальцами. При установке новой пружины в барабан используют либо специальное приспособление для навивки пружин, либо старый барабан с прорезанным в боку отверстием.
Это необходимо для того, чтобы пружина ровно легла в барабан и, кроме того, позволяет не трогать ее пальцами и не загрязнять при установке.
После того как пружина установлена и ее наружный виток закреплен на барабане, ее смазывают двумя-тремя каплями масла и закрывают крышку вала. Чтобы она держалась плотнее, барабан надо сжать между двумя брусками твердого дерева.
В гиревом двигателе наиболее уязвимыми деталями являются цепи, так как в процессе работы они постепенно растягиваются и отдельные звенья их могут раскрываться. Если это произошло, восстановить цепь можно с помощью плоскогубцев. Сначала звено цепи сжимают в продольном направлении, для того чтобы сошлись разошедшиеся концы, затем-в поперечном, чтобы исправить форму звена.
Если деформировано большое количество звеньев (до 20), то весь отрезок цепи можно убрать, на часах это практически не отразится. Более длинный отрезок цепи надо будет возместить.
Ангренаж - это одна из основных систем зубчатого зацепления, входящих в часовой механизм. Все часовые колеса состоят из двух частей - латунного диска с зубьями и оси со стальным трибом (шестеренкой). Триб, как правило, изготовлен как одно целое с осью. Вращение передается с колеса на триб (в механических часах).
Все дефекты зубчатой колесной передачи, как правило, обусловлены дефектами зацепления (слишком мелкое или слишком глубокое зацепление, сломанные или перекошенные зубья и так далее). Поэтому каждую пару колес следует проверять отдельно. Если выяснится, что какая-то пара колес вращается недостаточно свободно, надо проверить целостность зубьев по всей окружности и правильность расположения осей. По отношению к платине они должны быть перпендикулярны.
Если зубья колеса погнуты, их можно исправить при помощи широкой отвертки. В том случае, если зубья сломаны, лучше, конечно, заменить колесо. Но когда поломан только один зуб, его возможно заменить новым. Для этого в ободе колеса выпиливается прямоугольное отверстие, куда вставляют латунную пластинку. Затем припаивают новый зуб и обрабатывают напильником.
Колебательная система, или регулятор хода - очень важная деталь в механизме часов. Именно от него зависит точность хода часов. В наручных часах используется балансовый регулятор хода (баланс со спиралью). Внешне он представляет круглый обод, крепящийся на оси. К верхней части оси прикреплен внутренний конец спирали (тонкой пружины). Изменением длины спирали можно регулировать период колебаний баланса, то есть суточный ход часов.
Длина спирали изменяется при помощи специального устройства, называемого градусником, или регулятором. Градусник крепится на балансовом мосту. На выступе градусника при помощи штифтов или специального замка крепится наружный виток спирали.
На балансовом мосту имеется разметка со знаками «+» или «-». Если стрелку-указатель градусника переместить в сторону знака «+», то часы пойдут быстрее, если в сторону знака «-» ,то медленнее.
Иногда вместо штифтов или замка используются два ролика с рукояткой для вращения. Регулятор-деталь очень хрупкая, и при повреждениях его обычно заменяют. Однако иногда, особенно если повреждения мелкие и незначительные, его можно починить.
Повреждения градусника могут быть следующие: неисправности штифтов градусника, которые в таком случае надо заменить, изготовив новые из куска латунной проволоки; коррозия самого градусника, легко исправляемая шлифовкой и полировкой; и, наконец, слабое крепление градусника. Исправление деформированной спирали - задача слишком сложная. Поэтому в случае поломки или деформации спираль лучше заменить.
В современных часах в основном применяются так называемые анкерные спусковые устройства.
Они передают энергию завода на баланс или маятник. Спусковое устройство состоит из ходового колеса, анкерной вилки и установленного на оси баланса двойного ролика с эллипсом.
Анкерная вилка, или просто анкер, представляет собой латунный либо стальной рычаг, в пазах которого расположены так называемые палеты - трапециевидные пластины, сделанные, как правило, из синтетического рубина. Между налетами и зубьями ходового колеса должен быть зазор, не позволяющий им заклиниваться. Если зазор недостаточен, палету можно переместить с помощью острой деревянной палочки.
Если палета сломана или на ребре появились сколы, ее надо заменить. Новая палета устанавливается в предварительно очищенный паз и приклеивается шеллаком.
Для предохранения анкера от случайных ударов и сотрясений имеется специальное устройство - так называемое копье. Оно делается из латунной проволоки. Копье не должно быть слишком коротким или слишком длинным, касаться платины и шататься в отверстии анкера.
Ремонт ходового колеса, в принципе, аналогичен ремонту других колес, входящих в состав часового механизма. Основные дефекты колеса также стандартны - это деформация и поломка обода и зубьев колеса, деформация оси, перекос колеса.
Любой, даже самый мелкий дефект зубьев ходового колеса может нарушить работу часов, поэтому в случае поломки зубьев колесо лучше заменить. Если зубья колеса изношены неравномерно, колесо можно исправить на токарном станке, подровняв зубья напильником.
Сложность ремонта и хрупкость деталей анкерного спуска часто заставляет в случае поломки менять все спусковое устройство.
К стрелочному механизму относятся следующие детали: минутный триб (шестеренка), часовое колесо, вексельное колесо с вексельным трибом, переводное колесо. Колеса и трибы стрелочной передачи не имеют собственных осей.
На центральной оси крепится минутный триб, на втулке которого вращается часовое колесо. Вексельное колесо с вексельным трибом установлены на специальной оси, сделанной в виде штифта, закрепленного в платине. В наручных часах ось составляет с платиной одно целое.
Вексельный триб или вексельное колесо приходится ремонтировать нечасто. Большой радиальный зазор вексельного триба может вызвать перекос вексельного колеса и испортить зацепление его зубьев с зубьями минутного триба, а также зацепление часового колеса с вексельным трибом. В случае такого дефекта приходится менять ось вексельного триба, что легко сделать, если, конечно, она выполнена в виде штифта.
Если же ось составляет с платиной одно целое, то старую надо будет срезать, а на ее месте просверлить отверстие и в него запрессовать новую ось необходимого вам диаметра.
В том случае, если платина слишком тонкая и вы беспокоитесь за ее прочность, ось надо осторожно пропаять.
Если же, напротив, триб вексельного колеса слишком туго насаживается на ось, тогда отверстие триба прошлифовывают, вводя в него медную проволоку, покрытую смесью масла с мелким наждаком.
Ось вексельного триба должна быть достаточно длинной, чтобы слегка выступать над его поверхностью. Это необходимо для того, чтобы триб не соприкасался с циферблатом. Если же триб слишком высок и все-таки трется о циферблат, то торец триба стачивают на мелкозернистом наждачном камне, после чего отверстие и зубья триба надо очистить от заусенцев.
Основной деталью стрелочной передачи, обеспечивающей движение всего стрелочного механизма, является минутный триб. Поскольку он насажен на центральную ось, то довольно частым видом ремонта является исправление посадки триба. Надо следить, чтобы при переводе стрелок минутный триб свободно проворачивался на оси, не вызывая торможения часового механизма.
Если у минутного триба слишком короткая и толстая трубка втулки, надо ее проточить. Для этого ее можно сжать кусачками, введя в отверстие минутника стальную иглу.
Следующая важная деталь стрелочной передачи - часовое колесо . Оно насажено на втулку минутного триба и должно вращаться совершенно свободно, но радиальный зазор при этом должен быть минимальным, чтобы колесо не перекашивалось. Иначе зацепление между часовым колесом и вексельным трибом будет нарушено. В том случае, если колесо все-таки перекосилось, придется изготовить новую трубку часового колеса. Для этого надо подобрать латунную проволоку подходящего диаметра, просверлить в ней отверстие и вытачать новую трубку.
Наконец, последняя деталь - переводное колесо . Причиной его некачественной работы зачастую является износ оси, из-за чего колесо неправильно сидит на ней. Если слишком разработалось отверстие оси, то под колесо надо подложить латунную шайбу; если же колесо просто болтается на оси (избыточный радиальный зазор), следует или заменить ось, или вточить в колесо втулку.
Кроме того, при недостаточной высоте оси переводное колесо может заедать. Чтобы устранить этот дефект, колесо надо прошлифовать на наждачном камне.
Зубья вексельного и часового колес могут быть вставлены . А зубья переводного колеса исправить сложнее, поскольку оно обычно изготовляется из стали. Проще заменить колесо целиком.
У всех моделей часов механизм завода пружины и перевода стрелок во многом сходен. Различаются, как правило, лишь способы, которыми прикрепляются друг к другу составляющие этот механизм колеса.
В состав ремонтуара входят следующие детали: барабанное колесо, которое закреплено на квадратной части вала барабана, заводное колесо и заводной триб, установленный на заводном валу.
Заводное колесо устанавливается в гнезде барабанного моста и закрепляется накладной шайбой. При ее откручивании надо помнить, что винт, удерживающий шайбу, может иметь левую нарезку.
Если часы старые, то такой винт может вообще отсутствовать. В таком случае заводное колесо крепится шайбой с резьбовым отверстием.
Заводное колесо и заводной триб вращаются под прямым углом друг к другу и соединяются при помощи зацепления. Обычно у заводного колеса имеется один зубчатый венец для зацепления, но в часах устаревшей конструкции заводное колесо имеет два зубчатых венца: один предназначен для взаимодействия заводного колеса с барабанным, а второй, на торце, для взаимодействия с заводным трибом.
Если перевод стрелок в часах осуществляется, как в большинстве современных моделей, при помощи кнопки, то ремонтуар будет содержать кулачковую муфту, состоящую из заводного триба и заводной муфты. Устанавливаются они на заводном валу. На цилиндрической части вала расположен заводной триб, на квадратном - заводная муфта. Сам заводной вал закреплен в платине.
В заводную муфту входит рычаг, который опускается при нажатии кнопки. Опустить рычаг можно при помощи пружинки.
Заводная пружина часов действует таким образом: вращающийся заводной вал увлекает насаженную на него заводную муфту, которая вращается вместе с валом и своими торцовыми зубьями зацепляет заводной триб, который передает свое движение заводному колесу.
Когда заводной вал вращается в обратную сторону, то собачка барабанного колеса тормозит барабанное и заводное колеса, а вместе с ними и заводной триб.
Когда вы хотите перевести стрелки, то нажатие кнопки приводит к зацеплению нижнего торцового зубчатого венца заводной муфты с вексельным колесом. Механизм завода пружины оказывается отключенным, и происходит перевод стрелок.
Если вы осматриваете механизм перевода стрелок, то необходимо тщательно проверить состояние зубьев всех колес и трибов, зазоры всех вращающихся деталей, а также то, насколько правильно взаимодействуют друг с другом рычаги.
Если обнаружится, что зубья заводного триба и заводной муфты погнуты, сломаны или стерты, то ремонт их бесполезен. Такие детали могут быть только заменены.
Одной из часто ломающихся деталей ремонтуара является заводной вал. Заводские причины дефектов могут быть следующие:
В современных часах заводная головка выполнена как одна деталь, но в часах устаревших конструкций она представляет собой две детали: основная (собственно головка) и капсула, сделанная из мягкого металла (золота или серебра), которым обтягивают основную головку. Если покрытие головки нарушено, ее следует заменить.
Крепление головки на резьбе заводного вала должно быть надежным и крепким, ни в коем случае не допускающим самопроизвольных отвинчиваний.
Если заводную головку приходится менять, то обратите внимание на правильность выбора ее формы и размера. Так, например, заводная головка не должна слишком плотно прилегать к корпусу часов и должна быть достаточно большой, чтобы при заводе часов ее было удобно захватить пальцами.
К деталям внешнего оформления часов относятся: циферблат, стрелки, корпус. Корпус современных часов составлен, как правило, из четырех деталей: крышки, стекла с ободком, корпусного кольца. Если часы устаревшей конструкции, то у их корпуса могут быть две задние крышки.
Принципиальная схема соединения корпуса наручных часов такова: в проточку корпусного кольца запрессовывается стекло. Крышка часов навинчивается на корпусное кольцо и имеет уплотняющую прокладку. Заводной вал с головкой выводится в отверстие корпусного кольца через специальную втулку.
Корпусы наручных часов разделяются по своим защитным свойствам на пыле-, влаго- и водонепроницаемые. Из них наиболее распространенным типом защиты корпуса является влагонепроницаемый.
Тип корпуса и его герметические свойства в основном зависят от конструктивных особенностей и качества уплотняющих прокладок.
Влагонепроницаемый корпус предназначен для того, чтобы предохранять часы от коррозии в помещениях с высокой влажностью или от проникания дождевых капель и т. д. Что касается конструктивных особенностей, то влагонепроницаемый тип корпуса мало отличается от других.
Защитные свойства корпуса часов зависят от надежности уплотнения. Все три типа корпуса имеют так называемую резьбовую книжку с уплотняющей прокладкой. Для того чтобы вывести заводной валик наружу, в корпусе имеется отверстие, снабженное втулкой-уплотнителем.
В часах с влагонепроницаемым корпусом плотность соединения повышают при помощи прокладок из хлорвинила или мягких металлических сплавов (например, свинец-олово). Самые распространенные - простые резьбовые крышки с прокладками, которые укладываются в кольцевой паз корпусного кольца. Крышки, закрепляемые в корпусном кольце при помощи дополнительного резьбового кольца, встречаются реже.
Что касается размеров и наружного оформления корпуса часов, то в этом отношении наблюдается большое разнообразие. Самые распространенные формы для часов - круглые, квадратные и прямоугольные, многогранные, а также в виде кулонов, брошей и даже перстней.
Большинство дефектов корпуса зависит, как правило, именно от его уплотнения. Если уплотняющее кольцо деформировано или повреждено, лучше его заменить; но, если замена невозможна, тогда соединение крышки с корпусом смазывают специальной смесью, сделанной из небольшого количества пчелиного воска и вазелина. Чтобы получить нужную смазку, смесь нагревают и тщательно размешивают. Когда образуется однородная масса, смазку наносят тонким слоем на край корпусного кольца. Затем устанавливается крышка. После того как слой воска застывает, соединение крышки с корпусом герметизируется.
Самое уязвимое место влагонепроницаемого корпуса - это отверстие в корпусном кольце, через которое выводится заводной вал с насаженной на него заводной головкой. Такое соединение уплотняется втулками, устанавливаемыми в отверстии корпусного кольца. В часах некоторых конструкций имеется дополнительное пружинное кольцо, надеваемое на уплотняющую втулку. Втулка - самая изнашиваемая деталь этого узла.
Наиболее удачной конструкцией соединения является такая, при которой заводная головка навинчивается на шейку корпусного кольца. При этом она сама является уплотняющей пробкой. Если необходимо завести часы или перевести стрелки, головку отворачивают и слегка вытягивают из корпуса, после чего она функционирует как обыкновенная заводная головка.
Корпусы некоторых наручных часов, особенно женских, зачастую не имеют даже пылезащиты. В таких случаях корпус изготавливается в виде квадратной или круглой коробочки, в нижней части которой находится механизм, а верхняя половина, несущая стекло, надета на нижнюю и прикрывает собой циферблат.
Поскольку механизм вставлен в нижнюю половину корпуса очень плотно, то часто, при вскрытии такого корпуса механизм застревает и извлечь его довольно затруднительно. В этом случае необходимо осторожно установить механизм на место, а затем снова попробовать вытащить его, подсунув нож или отвертку под лапки платины, выступающие над кромкой нижней половины корпуса. Ни в коем случае не пробуйте приподнимать механизм за края циферблата.
Если корпус часов водо- или влагонепроницаемый, то механизм в нем обычно лежит свободно. Для лучшей его фиксации в корпусе может быть установлено специальное пружинное кольцо, лапки которого упираются в заднюю крышку часов и в бортик платины. Иногда эти пружинные кольца выполняют функцию дополнительного противоударного устройства, являясь амортизатором.
Некоторые часовые механизмы перед установкой в корпус закрывают тонким латунным защитным кожухом со стороны мостов. При разборке механизма кожух, естественно, требуется удалить.
Как правило, в большинстве случав кожух на механизме не закрепляется и снять его нетрудно. Если кожух закреплен одним или двумя винтами, то их легко убрать.
В часах некоторых конструкций, как устаревших, так и современных, механизм закреплен в корпусе двумя винтами. Головка винтов может быть нормальной или частично срезанной. Чтобы вытащить механизм, винты с нормальной головкой следует вывернуть полностью. Если механизм закреплен винтами с частично срезанной головкой, их достаточно повернуть на пол-оборота, чтобы срез был направлен к корпусному кольцу.
Стекла для часов изготовляются, как правило, из синтетических материалов (чаще всего из плексигласа). Однако сами по себе плексигласовые стекла еще не могут обеспечить необходимой герметичности. Если стекло предназначено для влагозащитного корпуса, то допускается простая запрессовка стекла в корпусное кольцо; но при создании водонепроницаемых корпусов для обеспечения необходимой герметичности применяют дополнительное металлическое или пластмассовое кольцо.
Еще одним недостатком плексигласа является то, что он гигроскопичен, то есть поглощает влагу. В условиях сильной влажности (например, во время дождя или даже тумана) плексиглас может пропустить влагу внутрь корпуса часов. Если после этого наступит внезапное охлаждение часов, то на внутренней стороне корпуса и на стекле осядут капли воды, что обязательно приведет к коррозии стальных деталей механизма. Поэтому для повышения герметичности некоторых моделей часов в последнее время стали снова применять силикатные стекла.
Что касается возможных дефектов часовых стекол, то органические стекла с царапинами, а также покрывшиеся трещинами или отдельными матовыми пятнами необходимо заменить или тщательно отполировать. Не следует заменять силикатные стекла органическими.
В качестве материалов для изготовления корпусов настольных, настенных и напольных часов используются в основном дерево или пластмасса, реже металл. Корпуса будильников в большинстве случаев делают из металла или пластмассы. Заменить стекла в них несложно, а сам корпус практически не подвергается ремонту. Тем не менее лучше всетаки проверить отдельные детали корпуса, по возможности исправить вмятины и царапины на его поверхности (если корпус металлический).
Если корпус часов деревянный, то лопнувшие швы на нем надо аккуратно залить столярным клеем.
Циферблаты часов закрепляются специальными боковыми винтами. Винты зажимают ножки циферблата в отверстиях платины. Иногда циферблат может привинчиваться непосредственно к платине.
При разборке механизма циферблат надо снимать очень осторожно. Если на циферблате имеется гальваническое покрытие, то прикосновение пальцев может оставить на нем неустранимые пятна. Кроме того, их поверхность легко можно оцарапать.
Циферблаты с эмалевым покрытием от легкого нажима получают сколы и трескаются. Если циферблат тонкий, то при неосторожном обращении он легко гнется.
Когда вы снимаете циферблат, то боковые винты следует отвернуть лишь настолько, чтобы можно было сделать это без усилий. После снятия циферблата эти винты надо опять завернуть, иначе они могут потеряться.
Если ножка циферблата сломана, можно припаять новую, но только в том случае, если циферблат эмалевый. На нем очищают место, где должна быть установлена новая ножка. Чтобы при этом циферблат не прогнулся и не потрескался, его надо поддерживать снизу пальцем. Ножки изготовляют из медной проволоки, диаметр которой должен равняться диаметру соответствующего отверстия в платине.
К центральному отверстию циферблата подбирается латунная втулка, входящая без зазора в это отверстие. Ее надевают на втулку часового колеса. Затем сквозь соответствующее отверстие платины размечаются места пайки. Пайку нужно производить быстро, чтобы циферблат не успел прогреться. Пламя надо направлять преимущественно на проволоку ножки, нагревая ее до полного расплавления припоя.
Расположение стрелок на циферблате может быть нарушено. Если ось секундной стрелки не совпадает с центром секундной шкалы циферблата, то при отсчете времени может возникнуть ошибка в несколько секунд. В будильниках такой дефект может послужить причиной неправильной подачи сигнала.
Однако дефекты центрирования можно исправлять только в ограниченных пределах. Если циферблат металлический, то у него можно осторожно подогнуть ножки. Для этого циферблат следует установить на платине, положить на него деревянную пластинку и осторожно постучать по соответствующей стороне циферблата молотком.
К сожалению, на современных циферблатах, где употребляется в основном гальваническое или лаковое покрытие, замена ножки практически невозможна, так как даже самый незначительный нагрев циферблата вызовет появление на его поверхности неизгладимых пятен.
Загрязненный циферблат необходимо очистить. Эмалевый циферблат лучше чистить бензином. В том случае, если он потрескался или слишком сильно загрязнен, его надо промыть. Для этого натрите циферблат мылом, а затем промойте его теплой водой. Чтобы удалить грязь из трещин, надо протереть циферблат срезом сырой картофелины. После промывки циферблат сушат, завернув в папиросную бумагу.
Печатные циферблаты, а также циферблаты с серебрением поля плохо переносят чистку. Бензин и спирт для их очистки применять вообще нельзя. Если заменить циферблат невозможно, а знаки на нем стерлись, можно написать их черной краской или тушью. Для написания лучше использовать деревянную палочку.
Если знаки (штрихи и цифры) на циферблате не нарисованные, а приклеенные, то их лучше отполировать и покрыть бесцветным лаком.
Что касается стрелок часов, то прежде всего, конечно, они должны быть определенной длины и прочно удерживаться на осях. Стрелки не должны соприкасаться одна с другой или задевать циферблат или стекло. Если вы меняете стрелки, то лучше, чтобы они также соответствовали внешнему оформлению часов по форме и цвету.
Секундную стрелку лучше устанавливать по ходу часов, что дает возможность контролировать соприкосновение стрелки с циферблатом или платиной.
Если секундная стрелка расположена по центру циферблата, то она имеет изогнутый конец и устанавливается с зазорами относительно минутной стрелки и стекла. Боковая секундная стрелка должна быть совершенно плоской и проходить над циферблатом с минимальным зазором. Зазор между стрелками надо тщательно проверить по всей окружности циферблата.
Снимать стрелки удобнее всего пинцетом. Отверстие в стрелке должно соответствовать диаметру несущей оси. Если отверстие слишком узкое, надо его расширить при помощи сверла. Сверлят в несколько приемов, постепенно применяя сверла большего диаметра.
При нормальной длине минутной стрелки ее острие должно перекрывать от половины до двух третей ширины минутной шкалы. Если стрелка слишком длинная, ее можно подогнать, положив стрелку на толстое стекло и обрезав ее концы ножом. Конец часовой стрелки должен закрывать не более одной трети цифр.
В том случае, если циферблат часов не плоский, а изогнутый, минутная стрелка обычно сильно сближается со стеклом в районе чисел 6 и 12 и с циферблатом в районе чисел 3 и 9. Эти места необходимо тщательно проверить, чтобы не допустить соприкосновения стрелки со стеклом или циферблатом.
Удачи в ремонте!
Всего хорошего, пишите to © 2008
Коль скоро мы хотим знать чуть больше о предмете нашего увлечения, часах, необходимо оперировать базовыми определениями, встречающимися в часовой литературе. И если неискушенный читатель без труда может представить себе, что такое «корпус» или «прозрачная задняя крышка», то содержание внутренней начинки часов, часового механизма, может ввести в затруднение даже человека, понимающего, о чем идет речь. Но тем не менее, слабо представляющего, как же это все работает хотя бы в первом приближении. Итак, из чего состоит часовой механизм (разумеется, речь пойдет в первую очередь о механических часах) и каковы его основные компоненты.
Платина (англ. – Bottom Plate ; франц. – Platine (châssis du mouvement) ) – основание часового механизма, на котором крепятся его различные части. Снабжена определенным количеством отверстий, часть из которых предназначена для винтов, крепящих к платине части механизма, а часть – для установки (запрессовывания) камней. Каждый камень служит опорой для нижней цапфы оси зубчатого колеса, располагаемого между платиной и мостом.
Мост (англ. – Bridge , франц. – Pont ) – деталь механизма, привинчивающаяся к платине и служащая опорой для крепления верхней цапфы оси зубчатого колеса (нескольких колес) или вала. Как правило, его название происходит от типа функции, для выполнения которой он задействован, например, мост спускового колеса, мост баланса, мост заводного барабана и т.п. Материалом для платин и мостов в большинстве случаев выступает латунь, но нередки случаи примененения нейзильбера и даже золота. Любопытно, что большие по площади мосты, занимающие значительную площадь механизма, получили название трехчетвертных платин.
Камень (англ. – Jewel ; франц. – Rubis ) – твердый синтетический материал, разновидность корундов. Незаменим в качестве опор для вращающихся элементов механизма, до минимума сводя трение между деталями. На заре часового дела для этих целей повсеместно использовались натуральные рубины, однако сейчас они полностью вытеснены искусственными камнями. При этом камни могут как вырезаться целиком из кристалла, так и прессоваться из порошка в более бюджетном варианте.
Важным компонентом для защиты осей баланса и избранных зубчатых колес от деформации в момент ударных нагрузок является система амортизации в виде пружин, расположенных поверх камней. Наиболее популярными на сегодняшний день являются системы Incabloc, KIF Parechoc и их аналоги.
Зубчатое колесо (англ. – Wheel, Toothed Wheel ; франц. – Roue ) – компонент круглой формы, который вращается вокруг своей оси и служит для передачи энергии. Зубчатое колесо оснащено определенным количеством зубьев, предназначенных для зацепления с трибом соседнего зубчатого колеса. В основной массе изготавливается из латуни.
Триб (англ. – Pinion ; франц. – Pignon ) – часовая деталь, часть колесной передачи. Состоит из оси, цапф, посадочного места под зубчатое колесо и зубьев («листьев») триба. Количество последних может колебаться от 6 до 14 единиц. Материал – закаленная нержавеющая сталь.
Цапфа оси (англ. – Pivot ; франц. – Pivot ) – окончание оси, расположенное в месте контакта с опорой (рубиновым камнем). Тщательно полируется с целью снижения трения между соприкасающимися поверхностями. Качественная полировка этого элемента является признаком высочайшего уровня финишной отделки механизма.
Колесная передача (англ. — Gear Train ; франц. – Engrenage ) – система взаимосвязанных между собой зубчатых колес и трибов, служащая для передачи потока энергии. Так, основная колесная передача осуществляет передачу энергии от заводного барабана через спусковой механизм и колебательную систему баланс-спираль. В простейшем случае она включает в себя заводной барабан, центральный триб, центральное колесо, третье колесо с трибом, четвертое колесо с трибом и триб спускового колеса.
Заводной барабан (англ. – Barrel ; франц. – Barillet ) – полый цилиндр с крышкой и расположенной внутри заводной пружиной, которая одним концом крепится к внешней части цилиндра, а вторым – к валу заводного барабана. Зубчатая часть устройства находится в зацеплении с первым трибом основной колесной передачи. Заводной барабан характеризуется очень медленным вращением вокруг своей оси (полный оборот от 1/9 до 1/6 часа).
Спусковой механизм (англ. – Escapement; франц. – Échappement) – механизм, расположенный между колебательной системой баланс-спираль и основной колесной передачей. В его задачи входит дискретизация непрерывного потока энергии на равные интервалы и ее передача на импульсный камень баланса. Подавляющий процент современных механизмов оснащен швейцарским анкерным спуском как наиболее неприхотливым и надежным. Он состоит из спускового (анкерного) колеса и анкерной вилки, которая входит с ним в зацепление посредством двух рубиновых паллет. Все большее число производителей считает своим долгом использовать кремниевые детали спуска вместо традиционных компонентов из закаленной стали.
Благодаря развитию материаловедения и современных технологий, нередко часовые марки экспериментируют с внедрением более совершенных одноимпульсных спусков, таких, как спуск Audemars Piguet или изометрический спуск Jaeger-LeCoultre. Их доля невысока, но они являются пусть и не дешевой, но весьма интересной альтернативой швейцарскому анкерному спуску.
Отдельных слов заслуживает коаксиальный спуск, изобретенный Джорджем Дэниэлсом и в настоящее время выведенный маркой Omega на промышленный уровень.
Баланс (англ. – Balance ; франц. – Balancier) – движущаяся часть механизма, которая колеблется вокруг своей оси с определенной частотой, благодаря чему появляется возможность делить время на строго равные интервалы. Колебание баланса состоит из двух полуколебаний. Наиболее типичным значением частоты колебаний баланса в механизмах современных наручных часов выступают значения 18’000 пк/ч, 21’600 пк/ч, 28’800 пк/ч. Признаком высокого класса считается баланс из Глюсидура (Glucidur), сплава бериллиевой бронзы, однако нередко использование и других материалов – титана, золота, платино-иридиевого сплава.
Главной качественной характеристикой баланса, влияющей на изохронность (однородность) колебаний, является момент инерции, величина которого тесно связана с диаметром баланса и его массой. Тяжелый и крупный баланс – залог высокой точности механизма, однако в таком виде он наиболее сильно подвержен механическим воздействиям, поэтому поиск разумного компромисса между размерами баланса и высоким моментом инерции всегда является непростой задачей для инженера-конструктора.
Спираль баланса (англ. – Balance-Spring ; франц. – Spiral ) – второй неотъемлемый компонент колебательной системы баланс-спираль, «сердце» механических часов. Производится считанными фабриками, а точный секрет сплава держится за семью замками. Наибольшее распространение получил сплав Ниварокс (Nivarox), впрочем эксперименты с другими материалами, например, с кремнием, обретают в последнее время все большую популярность.
Важно отметить, что период колебания, а следовательно и точность хода механизма, можно отстроить как с помощью спирали (путем изменения ее эффективной длины), так и с помощью балансового колеса. В последнем случае речь идет о набравших популярность балансах с изменяемой инерцией (free-sprung balance), что осуществляется с помощью регулируемых винтов, расположенных на ободе балансового колеса.
Стрелочный механизм (англ. – Motion Works ; франц. – Minuterie ) – колесная передача, расположенная со стороны циферблата и ответственная за передачу движения от основной колесной системы на часовую и минутную стрелки. Состоит из триба минутной стрелки (Cannon Pinion ), минутного (вексельного) колеса с трибом и часового колеса.
Механизм завода и перевода стрелок (англ. – Time-setting and Winding mechanism ; франц. – Remontoir ) – система взаимосвязанных компонентов, предназначенная для выполнения двух важных функций: установки времени посредством перевода стрелок и ручного завода пружины заводного барабана. Большинство деталей механизма предназначены для выполнения как той, так и другой функции.
При ручном заводе механизма вращение заводного вала (Winding stem) через заводной (Winding pinion) и скользящий (Sliding pinion) трибы передается на коронное колесо (Crown wheel), непосредственно связанное с храповым колесом (Ratchet wheel), расположенным на валу заводного барабана. Вращение вала затягивает заводную пружину, наделяя ее энергией, необходимой для работы часового механизма.
В случае перевода стрелок вытягивание заводного вала приводит к тому, что коромысло (Yoke) под действием установочного рычага (Setting lever) приводит скользящий триб в зацепление с промежуточным колесом (Intermediate wheel), которое, в свою очередь, взаимосвязано с минутным колесом стрелочного механизма.
Важно отметить, что помимо механизмов с ручным заводом существует отдельный и весьма обширный класс механизмов с заводом автоматическим. В этом случае пополнение энергией заводного барабана осуществляется посредством ротора автоподзавода и специализированной колесной передачи.
Ротор автоподзавода – полукруглый сегмент, вращающийся вокруг центральной оси механизма (в случае с центральным ротором). Как правило, сам ротор либо его периферийный груз выполнены из материала с большой плотностью (золото, платина и др.) для улучшения эффективности работы системы автоподзавода. Помимо центрального ротора существуют решения с микро-ротором, а также ряд разработок с периферийным ротором.
В заключение важно упомянуть, что наряду с определением «механизм» в часовом деле широко распространен термин Калибр (англ., франц. – Calibre ), в настоящее время по сути являющийся синонимом механизма у часовщиков. Также следует отметить, что диаметр круглых по форме калибров очень часто указывают в линиях и обозначают символом тройного апострофа после числа (‘ ‘ ‘), например 11 ½ ‘ ‘ ‘ (11 c половиной линий). Для перевода в привычную метрическую систему измерений следует руководствоваться соотношением 1 линия = 2.2558 мм (зачастую значение округляется до 2.26 мм).
Конструкция, материалы и производство являются основными факторами формирования потребительских свойств часов (функциональных, эргономических и др.).
Наиболее распространенной конструкцией часов являются механические часы - маятниковые и балансовые. Механизм таких часов состоит из шести основных частей (узлов) и дополнительных узлов. К основным относят двигатель, передаточный механизм, регулятор, спуск, механизм заводки пружины и перевода стрелок и стрелочного механизма.
Двигатель . Он является источником энергии, которая приводит в движение весь механизм часов.
В механических часах различают два вида двигателей: гиревой (в маятниковых), который называют гиревым приводом, и пружинный (в балансовых).
Энергия гиревого двигателя передается силой тяжести поднятой гири через колесную систему на маятник, который служит регулятором управления действия спуска (хода) часов. В часах-ходиках при опускании гири вниз цепь вращает слева направо колесо, которое обеспечивает вращение всего колесного механизма.
Гиревой двигатель самый простой по устройству (рис. 10), он работает только в стационарных условиях. По сравнению с пружинным гиревой вигатель передает усилия (за счет опускания гири) через колесную передачу на регулятор хода; такие усилия не всегда постоянны и этим создается стабильность работы двигателя.
Пружинный двигатель приводит в действие часы заведенной пружиной, которая передает запас энергии через колесную систему и ход на регулятор, поддерживая его колебания (рис. 11). Этот двигатель обычно бывает в переносных часах (наручных, карманных, будильниках, настольных и настенных), где регулятором является баланс с волоском (спиралью). Могут быть пружинные двигатели также в некоторых видах стационарных часов (в настенных и частично в настольных), где регулятором служит маятник.
Различают двигатели с барабаном и без барабана.
Пружинный двигатель с барабаном применяют в наручных, карманных, настольных и настенных часах, а также в малогабаритных будильниках. Барабан представляет собой цилиндрическую коробку, по внешнему периметру заканчивающуюся зубчатым венцом. Пружина, помещенная в барабан, внутренним витком крепится на валике за крючок, а внешним витком - к внутренней стенке барабана с помощью накладки. Барабан с установленными в нем пружиной и осью закрывается крышкой, которая предотвращает возможность попадания пыли между витками пружины. В часах упрощенной конструкции - будильниках, настольных и настенных часах - заводная пружина не имеет барабана, и один конец ее крепится к валику, а другой к одной из колодок механизма. Способы крепления наружного витка пружины к внутренней стенке барабана разнообразны.
Заводные пружины изготовляют из специального железокобальтового сплава или углеродистой стали с соответствующей термообработкой. Пружина должна обладать эластичностью по всей длине и равномерной упругостью. От заводной пружины требуется не только упругая сила, способная привести механизм часов в действие, но и определенная продолжительность и стабильность хода часов от одной полной заводки пружины.
Продолжительность хода часов зависит от толщины и длины пружины.
Рабочей и расчетной характеристикой заводной пружины является ее крутящий момент (произведение упругой силы пружины на число оборотов). Наибольший крутящий момент пружина имеет в заведенном состоянии, а в процессе работы ее момент падает. Неравномерность усилия, создаваемого пружиной при работе, влияет на точность хода часов, поэтому при изготовлении их заводную пружину рассчитывают так, чтобы ее крутящий момент на заданную продолжительность хода был максимальным.
Передаточный механизм . Этот механизм называют колесной системой или зубчатой передачей , а также ангренажем . Он состоит из ряда зубчатых колес, число которых зависит от типа механизма.
Зубчатые колеса распространяют движение и передают исходящую от двигателя энергию всему механизму. Колесо и закрепленный на нем триб образуют узел. Находящиеся в зацеплении колесо и триб составляют зубчатую пару . Колесо имеет больший диаметр и делает меньше оборотов, чем триб. По сравнению с колесом триб имеет меньшее количество зубьев и делает во столько же раз больше оборотов, во сколько раз его диаметр меньше диаметра большого колеса. Колесо считается ведущим, а триб ведомым.
У наручных и карманных часов, будильников и некоторых настольных часов передаточный механизм состоит из четырех зубчатых пар: центрального колеса с трибом, промежуточного колеса с трибом, секундного колеса с трибом и триба ходового (анкерного) колеса.
Вращение колесной системы передается усилием заведенной пружины от барабана на ходовое колесо. Каждая зубчатая пара в зацеплении обеспечивает определенное передаточное отношение в зависимости от соотношения диаметров колеса и триба или от соотношения числа их зубьев. Скорость вращения отдельных осей зубчатой передачи выбрана таким образом, что их используют для отсчета времени в минутах и секундах. Так, ось центрального колеса совершает один оборот за час, а секундного - один оборот в минуту.
Число зубчатых пар передаточного механизма зависит от типа часового механизма. Так, настольные часы с 7- и 14-дневным заводом имеют добавочное колесо с трибом, маятниковые часы с 2-недельным заводом также имеют добавочное колесо, а у часов-ходиков передаточный механизм состоит всего из двух узлов - центрального и промежуточного колес и триба ходового колеса,
Колесная система собирается на платине , которая составляет основание часового механизма. Платина представляет собой массивную по сравнению с деталями собираемой колесной системы латунную пластину (рис. 12). Кроме отверстий для крепления цапф (концов) осей колес, платина в наручных и карманных часах имеет целую серию различной формы проточек, впадин и выступов, повышающих ее механическую прочность и дающих возможность разместить детали часового механизма на сравнительно малой площади. Противоположные концы осей колес крепят в отверстия мостов , которые представляют собой фасонные, несколько массивные детали, закрепляемые с помощью штифтов и винтов на платине.
В часовых механизмах упрощенной конструкции концы осей вращаются непосредственно в отверстиях платан и мостов.
В часовых механизмах повышенного качества для уменьшения трения и износа осей применяют камневые опоры из синтетического корунда, который имеет наименьший коэффициент трения и высокую твердость (по шкале Мооса 9).
Часовые камни делят на функциональные и нефункциональные.
Функциональный камень служит для стабилизации трения или уменьшения скорости износа контактирующих поверхностей деталей механизма часов. К функциональным камням относят: камни с отверстиями, служащие радиальными или осевыми опорами или теми и другими одновременно; камни, способствующие передаче силы или движения или того и другого одновременно, например опоры колебательной системы; камни без отверстий, служащие осевыми опорами, и др.
К нефункциональным камням относят: камни декоративные и их заменяющие; камни, закрывающие камневые отверстия, но не являющиеся осевой опорой, например масленка; камни, служащие опорой подвижных деталей, таких, как вексельное, часовое, барабанное и передаточное колеса, заводной вал и др.; камни, служащие для ограничения случайного смещения колеблющейся массы или являющиеся опорой диска дат, календарного диска и др.
Часовые камни очень миниатюрны по размерам, имеют разную форму: со сквозным цилиндрическим или нецилиндрическим отверстием, с небольшим воронкообразным углублением с одной стороны отверстия для удержания часового масла, накладные глухие камни с плоской опорной поверхностью (рис. 13). Камни запрессовывают в соответствующие отверстия платины и мостов, а цапфы оси устанавливают при этом в отверстия камня.
Наручные часы в зависимости от конструкции имеют от 15 до 33 камней, число которых в известной мере определяет качество часов.
Регулятор . Регулятор, или колебательная система, в механических часах представляет собой маятник или баланс со спиралью (волоском).
Маятник применяют только в стационарных часах. Он состоит из стержня, на нижнем конце которого находится линза. Линза имеет форму плоского диска или чечевицы и опирается обычно на гайку, вращая которую можно опускать или поднимать линзу относительно стержня маятника.
В простых маятниковых часах для маятника применяют проволочный подвес.
В маятниковых часах более высокого качества применяют пружинные подвесы в виде одной или двух плоских пружин (рис. 14), закрепленных концами двумя латунными колодками. Колодки имеют стальные штифты, выступающие концами по обе стороны колодки. Верхний штифт закрепляют в разрезном кронштейне, установленном на задней стенке корпуса часов, а на нижний штифт колодки подвешивают двойным крючком маятник.
Для приведения часов в действие необходимо маятник отклонить от равновесного положения. Угол отклонения маятника от положения равновесия называют амплитудой колебания , а время полного колебания маятника от крайнего правого отклонения до крайнего левого и обратно называют периодом колебания .
Период колебания зависит от длины стержня маятника. Если часы отстают, то линзу следует поднять вверх, т. е. уменьшить длину маятника, и этим сократить период колебания, и наоборот, если часы спешат, то линзу надлежит передвинуть вниз, что увеличивает период колебания.
Балансовый регулятор применяют в переносных часах (наручных, карманных и др.). Он представляет собой колебательную систему в виде баланса со спиралью.
Система баланс-спираль является одним из ответственных узлов часового механизма.
Баланс состоит из тонкого круглого обода с перекладиной, посаженной на стальную ось. Балансы бывают винтовыми и безвинтовыми. У винтовых балансов в обод ввинчены винты для уравновешивания обода и для регулировки периода колебания при подборе спирали (рис. 15). Безвинтовые балансы применяют в часах современной конструкции. По сравнению с винтовыми они имеют меньшую массу (вес), что снижает трение в опорах баланса, более прочный обод, который меньше подвержен деформации; отсутствие винтов позволяет увеличить наружный диаметр обода и соответственно увеличить момент инерции без увеличения массы баланса.
Спираль (волосок) изготовляют из никелевого сплава. Это упругая пружина, внутренний конец которой заделан в латунную втулочку, называемую колодкой спирали. Колодку вместе со спиралью надевают (запрессовывают) на верхнюю часть оси баланса, а наружный конец спирали заштифтовывают в отверстие колонки, находящейся в балансовом мосту.
Под действием поступающей от двигателя энергии (импульсов) баланс совершает колебательные движения, вращаясь, делает повороты в одну и другую стороны - либо заводит, либо раскручивает спираль. В свою очередь то запираемая, то освобождаемая колесная передача часового механизма периодически движется. Такое движение можно наблюдать в часах по скачкообразному движению секундной стрелки.
Баланс в большинстве наручных часов совершает 9000 полных колебаний в час. Период колебания баланса измеряют в секундах; он является тем временем, которое необходимо балансу, чтобы совершить полное колебание от крайнего левого отклонения в крайнее правое и обратно. В наручных часах период колебания обычно равен 0,4 с Бывают наручные часы с периодом колебания баланса 0,36 или 0,33 и 0,20 с У будильников малогабаритных период колебания баланса 0,4 с, у крупногабаритных - 0,5 или 0,6 с.
Амплитуду колебания баланса измеряют в угловых градусах от равновесного положения баланса влево или вправо. Равновесным считают такое положение баланса, когда эллипс находится на прямой линии, соединяющей центры вращения оси баланса и оси анкерной вилки. Равенство правой и левой амплитуд является необходимым условием точного хода часов.
Период колебания баланса можно регулировать, изменяя длину спирали с помощью градусника.
Градусник состоит из стрелки-указателя, закрепленной на балансовом мосту. В хвостовой части градусника имеются два штифта, между которыми проходит наружный виток спирали. Наружный виток спирали, как было сказано выше, закреплен в колонке, установленной в балансовом мосту. Штифты градусника образуют как бы вторую точку крепления наружного витка спирали. Поворотом градусника в ту или другую сторону удлиняют или укорачивают длину спирали, изменяя тем самым период колебания баланса. При удлинении спирали период колебания увеличивается и часы начинают отставать, а при укорачивании длины спирали период колебания уменьшается и часы начинают спешить.
Для удобства регулирования точности хода часов на балансовом мосту ставят знаки "+" (ускорить ход) и "-" (замедлить ход). При перемещении указателя градусника в сторону знака "+" штифты, находящиеся в хвостовой части градусника, удаляются от колонки, укорачивая длину рабочей части спирали.
Часто применяют градусник с подвижной колонкой, который улучшает качество регулировки хода часов (рис. 16). Он состоит из регулятора колонки и собственно градусника со штифтом и замком. Вместе с регулятором колонки поворачивается и градусник. Поворотом градусника относительно регулятора колонки спирали изменяется действующая длина спирали. Данная конструкция градусника обеспечивает более точную установку равновесного положения баланса, называемую "выкачкой баланса".
Спуск (ход). Он представляет собой узел часового механизма, находящийся между зубчатой передачей и регулятором. Спуск является ходовым устройством, служащим для периодической передачи энергии двигателя на регулятор поддержания его равномерного колебания и соответственно равномерного вращения колес.
Ходовые устройства бывают двух типов - анкерный и цилиндровый.
Анкерный (в пер. с нем. Anker - скоба) ход может быть несвободным и свободным.
Несвободный анкерный ход применяют в стационарных часах с маятниковым регулятором. Ход состоит из анкерного колеса и закрепленной на валике оси анкерной вилки (скобы) с изогнутыми концами, называемыми палетами : входной на левом конце, выходной на правом (рис. 17). В несвободном ходовом устройстве регулятор во время колебания постоянно взаимодействует с деталями спуска.
Принцип действия несвободного анкерного хода заключается в том, что при отклонении маятника влево приподнимается левая (входная) палета и одновременно опускается между зубьями анкерного колеса правая (выходная) палета. Анкерное колесо получает возможность повернуться на один зубец. Колебания маятника создают непрерывный цикл равномерного хода часового механизма.
К типу несвободных спусков относят и цилиндрический ход. Он состоит из ходового колеса с фигурными (в виде трехгранных головок) зубьями и пустотелого цилиндра с насаженным на него балансом. У цилиндрового спуска отсутствует промежуточное звено между ходовым (цилиндровым) колесом и регулятором хода (балансом). Ходовое колесо непосредственно воздействует на узел баланса. Цилиндр, являющийся осью баланса, имеет боковые вырезы, образующие с одной стороны входную и выходную импульсные губки, а с другой стороны - вырез - пропуск для прохода фигурной ножки зуба ходового (цилиндрового) колеса. Зубья ходового колеса за весь период колебания баланса находятся во взаимодействии с цилиндром.
Отечественная промышленность не изготовляет часы с цилиндровым спуском, так как эта конструкция часов считается технически и морально устаревшей.
Свободный анкерный ход бывает двух видов - штифтовым и палетным.
У штифтового хода анкерная вилка изготовляется из латуни, и в качестве входной и выходной палет служат стальные штифты (рис. 18). Такой ход применяют в обыкновенных будильниках, а также в настольных часах с механизмом будильника.
Палетный ход (рис. 19) применяют в наручных, карманных, настольных и настенных часах, частично в шахматных и будильниках (в малогабаритных производства Второго московского часового завода). Ход состоит из стального ходового (анкерного) колеса с трибом, стальной анкерной вилки с двумя палетами и двойного ролика, установленного на оси баланса. Сюда следует отнести и два ограничительных штифта, закрепленных в платине часового механизма.
Анкерное колесо имеет зубья специальной формы, плоскую вершину этих зубьев называют плоскостью импульса (момента), а боковую поверхность зубьев - плоскостью покоя.
Анкерная вилка имеет два плеча с пазами. В них вставлены, палеты из синтетического рубина и хвостовик (хвостовая часть вилки), снабженный на конце двумя предохранительными рожками и прямоугольным пазом, в середине которого расположено предохранительное копье.
Палеты имеют также подобно зубьям анкерного колеса плоскости импульса и покоя, которые взаимодействуют с одноименными плоскостями зубьев анкерного колеса.
Внутренние боковые стороны рожков хвостовика являются плоскостями, взаимодействующими с импульсным камнем (эллипсом).
Анкерное колесо и анкерную вилку насаживают на стальные оси.
Двойной ролик устанавливают на оси баланса. У двойного ролика имеется две рольки: верхняя (большая) и нижняя (малая). Верхняя ролька несет импульсный камень. Нижняя ролька имеет цилиндрическую выемку, расположенную под эллипсом. Эта ролька взаимодействует с копьем анкерной вилки и является предохранительной.
Принцип действия свободного анкерного палетного хода заключается в следующем. Под действием усилия заводной пружины анкерное колесо стремится вращаться и посредством своего зуба оказывает давление на входную палету, прижимая хвостовик к ограничительному штифту. Под действием спирали баланс совершает свободное колебание и вводит в паз анкерной вилки эллипс. Происходит удар эллипса о внутреннюю поверхность правого рожка хвостовика, и вилка поворачивается на угол покоя. Зуб анкерного колеса переходит с плоскости покоя на плоскость импульса входной палеты, левый рожок вилки отходит от ограничительного штифта и начинается передача импульса от анкерного колеса через вилку на баланс. За полный период колебания баланса анкерное колесо повернется на один зубец.
Механизм заводки пружины и перевода стрелок . Этот механизм, называемый ремонтуаром , представляет собой узел часового механизма, состоящий из ряда деталей. Узел обеспечивает зацепление заводного вала со стрелочным механизмом (при переводе стрелок) или вводит заводной вал в зацепление с узлом завода пружины.
В распространенных конструкциях механизма наручных часов узел заводки пружины и перевода стрелок состоит из следующих деталей: заводного вала с навинченной на его наружном конце заводной головкой; заводного триба, свободно посаженного на цилиндрической части заводного вала, а на участке заводного вала квадратного сечения установлена кулачковая (заводная) муфта со свободой продольного смещения; заводного рычага; пружины заводного рычага; заводного (коронного) колеса; накладки заводного колеса; переводного рычага; пружины-фиксатора; двух переводных колес - малого и большого.
Заводной триб и кулачковая муфта имеют косые торцовые зубья, которыми они соприкасаются между собой. Кулачковая муфта имеет кольцевую проточку, в которую входит хвостовая часть заводного рычага.
При переводе стрелок вытягивают заводную головку, заводной рычаг перемещает вниз кулачковую муфту до сцепления ее с малым переводным колесом, которое передает движение большому переводному колесу, а последнее вращает вексельное колесо с вексельным трибом. Вексельное колесо вращает минутник, а триб - часовое колесо. Пружина-фиксатор служит для фиксации положений переводного рычага.
После перевода стрелок нажимом на заводную головку заводной вал возвращается в нормальное положение, перемещается переводной рычаг, а пружина-фиксатор закрепляет его в таком положении, Освобожденный заводной рычаг перемещает вверх кулачковую муфту до сцепления ее зубьев с зубьями заводного триба.
Чтобы завести пружину, заводную головку вращают по ходу часовой стрелки. Вместе с заводным валом вращается кулачковая муфта и заводной триб. Последний через заводное колесо вращает барабанное колесо и таким образом осуществляется заводка пружины. Барабанное колесо имеет стопорное (храповое) устройство, которое называют собачкой с пружинкой. Это устройство взаимодействует с зубьями барабанного колеса и служит для фиксации барабана от обратного раскручивания заводной пружины.
При заводке пружины собачка выходит из зубьев барабана и скользит по их поверхности. Когда заводка прекращается, собачка под действием находящейся под ней пружинки входит в зацепление с зубьями барабана и не позволяет барабану раскручиваться в обратную сторону.
В настольных часах и будильниках пружину заводят с помощью ключа, воздействующего на вал барабана, а стрелки переводят с помощью кнопки, укрепленной на оси центрального колеса. Заводной ключ и кнопка расположены на задней крышке корпуса.
В часах настенных и некоторых видах настольных пружину заводят съемным ключом со стороны циферблата, а стрелки переводят рукой путем их вращения слева направо.
Стрелочный механизм . Он расположен с подциферблатной стороны платины и состоит из минутного триба, вексельного колеса с трибом и часового колеса.
Минутный триб в стрелочной передаче является основной деталью, обеспечивающей движение всего стрелочного механизма. Минутный триб насажен на ось центрального колеса и сопряжен с осью фрикционно. Фрикционная посадка достигается тем, что на оси центрального колеса имеется радиальная проточка, а втулка минутного триба снабжена двумя внутренними выступами, входящими в эту проточку при установке триба на оси. При фрикционной посадке минутный триб во время перевода стрелок свободно проворачивается на центральной оси и не вызывает торможения часового механизма.
На втулке минутного триба установлено со свободой вращения часовое колесо . Выступающая часть втулки часового колеса несет часовую стрелку, а выступающая часть втулки минутного триба - минутную стрелку. Таким образом минутная стрелка располагается над часовой.
Вексельное колесо , установленное на оси, имеет сцепление с минутным трибом, а триб вексельного колеса сцепляется с часовым колесом.
При переводе стрелок кулачковая муфта через переводные колеса получает сцепление с вексельным колесом, которое в свою очередь передает движение минутнику, а триб вексельного колеса - часовому. После окончания перевода стрелок кулачковая муфта расцепляется с переводным колесом, а стрелочный механизм начинает получать движение от оси центрального колеса.
Общее устройство и взаимодействие отдельных узлов механизма наручных часов даны на рис. 20.
Дополнительные устройства механизмов часов . В часах применяют различные дополнительные устройства, связанные с работой основного механизма.
В обычных наручных и карманных часах опорами баланса являются сквозные и накладные камни, запрессованные в платину и балансовый мост, а также в накладки. Такие опоры являются жесткими.
В часах современных конструкций применяют противоударные устройства (рис. 21) в виде амортизационного блока, построенного по определенной конструктивной схеме. Противоударное устройство предохраняет ось баланса от поломки при возможных резких толчках и случайном падении часов с высоты примерно 1,2 м на деревянный пол.
Принцип действия наиболее распространенных противоударных устройств заключается в следующем. Цапфы (концы) оси баланса, как обычно, расположены в сквозном и накладном камнях, закрепленных в бушоне (металлической оправе камня). Бушон с камнями, вложенный в коническое гнездо накладки, удерживается эластичной пружинкой, которая и создает амортизационную опору, предохраняя этим цапфу оси баланса от воздействия удара.
Секундомерное устройство предназначено для измерения коротких промежутков времени и применяется в наручных и карманных часах.
Часы наручные с секундомерным устройством, выпускаемые Первым московским часовым заводом, называют часами-хронографом "Полет" 3017. Продолжительность хода часов от одной полной заводки пружины без включения секундомерного устройства не менее 36 ч, с включенным секундомером - не менее 24 ч. Конструктивно такие часы более сложные, чем обычные наручные с центральной секундной стрелкой. Кроме часовой, минутной и центральной секундной стрелки, которая считается хронографной, имеются две дополнительные стрелки и соответственно две дополнительные шкалы на циферблате: левая - малая секундная шкала и правая - счетчик на 45 делений. Секундомер суммирующего действия, цена деления хронографной шкалы 0,2 с. Можно измерить отдельные интервалы времени в пределах от 0,2 до 45 с с точностью ±0,3 с в течение минуты и ±1,5 с в течение 45 мин.
Циферблат таких часов по краю окружности имеет две дополнительные шкалы, предназначенные для измерения величин, находящихся в функциональной зависимости от времени: шкалу скорости - красного цвета и шкалу расстояний - синего цвета.
Шкала скорости показывает скорость передвижения объекта в километрах за один час и рассчитана на скорость в пределах от 600 до 1000 км/ч. С помощью этой шкалы можно получить значение скорости передвижения автомобиля, мотоцикла, велосипеда, поезда и других движущихся объектов при условии, что расстояние между двумя измеряемыми пунктами известно.
Шкала расстояния циферблата служит для измерения расстояния, отделяющего наблюдателя от явления, которое воспринимается вначале зрением, а затем слухом. В основу шкалы расстояний принята скорость распространения звука в воздухе, равная 330,7 м/с, или 1200 км/ч.
Управляют работой секундомерного устройства с помощью двух кнопок: одной для пуска и останова, второй для перевода стрелок на нуль. Стрелки - секундная хронографная и минутного счетчика - возвращаются на нулевое деление шкалы из любого положения их на циферблате.
Такие часы применяют в спортивных соревнованиях, медицине, лабораторных работах и т. д.
Карманные часы с секундомерным устройством модели "Молния", выпускаемые Челябинским часовым заводом, называют карманным хронографом. Они предназначены для измерения времени в часах, минутах, секундах и отсчета в секундах коротких (до 45 мин) промежутков времени. Секундомер со скачком секундной стрелки через 0,2 с. Механизм с анкерным ходом на 19 рубиновых камнях. Управление секундной стрелкой двухкнопочное: пуск и останов - одной кнопкой над цифрой 11, возврат на нуль - второй кнопкой над цифрой 1.
Продолжительность действия часов от одной полной заводки пружины с включенным секундомером не менее 24 ч и с выключенным - не менее 36 ч.
Календарное устройство в часах бывает различных конструкций. Простейший конструктивный вариант календарного устройства представляет собой оцифрованный диск, вмонтированный под циферблат. Диск имеет внутренний венец, состоящий из 31 зуба трапецеидальной или треугольной формы. Суточное колесо, сопряженное с часовым, совершает в сутки один оборот и своим ведущим пальцем раз в сутки входит в зацепление с зубьями оцифрованного диска, перемещая его на одно деление. Через миниатюрное квадратное окошко в циферблате видны цифры диска. Иногда над окошком в стекло часов монтируют миниатюрную линзу для облегчения чтения показания календаря. Механическая смена даты происходит раз в 24 ч.
Календарные устройства бывают с медленной сменой показаний и мгновенного действия - со сменой дат скачком. Корректируют показания с помощью заводной головки одновременно с переводом минутной и часовой стрелок. Изготовляют также наручные часы с двойным календарем, показывающие числа месяца и дни недели.
Автоматический подзавод пружины применяют в наручных часах, выпускаемых отечественной часовой промышленностью (рис 22). Механизм автоподзавода расположен над мостами часового механизма. Автоподзавод представляет собой устройство в виде инерционного груза, имеющего форму полудиска, свободно вращающегося на оси. Инерционный груз изготовляют из тяжелых металлов. Втулка инерционного груза имеет триб, который посредством двух пар колес и трибов сопряжен с заводным колесом, установленным на оси барабана со свободой вращения. На этой же оси может свободно вращаться барабанное колесо.
Между барабанным и заводным колесами на вал барабана, имеющего квадратное сечение, установлены две трехлепестковые пружинки (верхняя и нижняя) с отогнутыми концами. Концы этих пружинок входят в углубления, сделанные на барабанном и заводном колесах. Вращение инерционного груза при взмахах руки во время ходьбы или при изменении положения руки приводит во вращение заводное колесо. Верхняя трехлепестковая пружинка, находясь в углублениях, захватывает заводное колесо и передает вращение на вал заводной пружины и происходит таким образом подзавод пружины; нижняя трехлепестковая пружинка в этом случае проскальзывает по внутренней поверхности барабанного колеса.
Заводная пружина может заводиться и обычным путем через заводную головку часов. При использовании заводной головки подзавод пружины будет осуществляться нижней трехлепестковой пружинкой, концы которой, западая в углубления барабанного колеса, будут вращать вал с заводной пружиной, а верхняя трехлепестковая пружинка в это время будет скользить по внутренней поверхности заводного колеса.
Достоинство наручных часов с автоподзаводом заключается в том, что постоянный автоматический подзавод пружинного двигателя происходит при движениях руки.
Автоматический подзавод пружины после эксплуатации часов на руке в течение 10 ч обеспечивает их нормальную работу следующей продолжительности: для часов повышенного класса 4-й группы - не менее 22 ч; для часов повышенного класса 1-3-й групп и 1-го класса 3-й и 4-й групп - не менее 18; для часов 1-го класса 1-й и 2-й групп и 2-го класса - не менее 16 ч.
Такие часы практически не требуют заводки пружины заводной головкой, так как благодаря автоматическому подзаводу механизм работает непрерывно. Когда часы лежат и автоподзавод не работает, расход энергии для работы механизма компенсируется во время последующего ношения часов на руке.
Антимагнитное устройство для защиты часов от воздействия магнитных полей представляет собой кожух из тонкой электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью. Магнитное поле, концентрируясь на магнитопроницаемом металле, не проникает внутрь кожуха. Этот защитный кожух называют магнитным экраном, который надежно защищает от намагничивания стальные детали механизма.
Для уменьшения влияния магнитного поля в часах спираль (волосок) баланса изготовляют из слабомагнитного сплава Н42ХТ.
Для защиты механизма от проникновения мельчайшей пыли, от коррозии из-за повышенной влажности воздуха или от проникновения воды корпуса часов изготовляют пылезащитными, брызгозащитными и водонепроницаемыми . Пылезащитный корпус должен защищать механизм от проникновения пыли, брызгозащитный от попадания брызг воды, а водонепроницаемый от проникновения воды при погружении часов в воду на глубину 1 м в течение 30 мин или на глубину 20 м в течение 1,5 мин.
Такие корпуса обычно имеют резьбовую крышку или крышку, закрепляемую в корпусном кольце с помощью дополнительного резьбового кольца. Плотность соединения крышки с корпусным кольцом достигается с помощью прокладки из полихлорвинила, уложенной в кольцевой паз корпусного кольца. Заводной вал уплотняют с помощью втулки, установленной в отверстии корпусного кольца или в расточке заводной головки. Для водонепроницаемых корпусов плотное соединение стекла с корпусным кольцом обеспечивается путем применения дополнительного металлического резьбового кольца.
Бывают корпуса, у которых крышка и корпусное кольцо неразъемные (выполнены как одна деталь), а механизм установлен со стороны стекла. Соединение стекла с корпусным кольцом достигается резьбовым ободком. Герметичность в таких корпусах обеспечивается с помощью натяжных или уплотняющих колец.
Механизмы боя , подающие звуковые сигналы в соответствии с показаниями стрелок, применяют в часах наручных, карманных, настольных, настенных, напольных и будильниках. Механизмы бывают нескольких видов.
Сигнальное устройство наручных часов "Полет" 2612, выпускаемых Первым московским часовым заводом, приводят в действие от собственного пружинного двигателя. Заводку пружинного двигателя сигнального устройства и установку сигнальной стрелки производят с помощью второй заводной головки, раслоложенной на корпусе часов. Продолжительность сигнала от одной полной заводки сигнальной пружины не менее 10 с.
Сигнальное устройство в будильниках, так же как и в наручных часах, имеет самостоятельный источник энергии, т. е. заводную пружину. Принцип работы сигнального устройства будильника почти не отличается от аналогичных устройств наручных часов - сигнал подается в заранее установленное время сигнальной стрелкой.
В крупногабаритных часах (настольных, настенных и напольных) широко применяют сигнальное устройство посредством удара одного или нескольких молоточков о звуковую пружину или звуковые стержни. Механизм боя является устройством с собственным источником энергии (заводная пружина или гиря) и регулятором скорости. В зависимости от конструкции различают механизмы, отбивающие удары только целых часов, часов, получасов и четвертей часа.
Звуковая пружина представляет собой проволочную спираль, внутренний конец которой запрессован в колодку. Звуковой стержень крепят в специальную колодку. В колодку обычно закрепляют по нескольку звуковых стержней (два или четыре), механизм же имеет соответствующее количество ударных молоточков.
Более сложной конструкцией являются механизмы боя с четвертями часа. Так, напольные маятниковые часы имеют три самостоятельные кинематические цепи, каждая с собственным гиревым приводом: механизм хода занимает среднее положение, механизм боя часов расположен справа, а механизм боя четвертей часа - слева от механизма хода часов. Размещены эти механизмы между двумя латунными прямоугольными платинами.
Сигнальное устройство настенных часов с боем и "кукушкой" представляет собой наиболее простой механизм боя. Этот механизм отбивает часы и получасы. Каждый удар боя сопровождается кукованием и появлением в открывающемся окошечке над циферблатом фигурки кукушки. Механизм боя и кукования состоит из двух деревянных свистков, в верхней части которых имеются меха с крышками. Эти меха и одновременно молоточек приводят в действие с помощью проволочных рычажков. При подъеме крышек меха вбирают воздух, а при опускании струя воздуха посредством свистка создает звук кукования. Фигурка кукушки, закрепленная на поворотном рычажке, при начале боя выдвигается в окошечко, а рычаг одного из мехов толкает ее и она кланяется.
