ГЛАВА IX ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЧАСОВ (1957 год)

ГЛАВА IX ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЧАСОВ (1957 год) - часть 1

I. БАЛАНС И ВОЛОСОК

Баланс (фиг. 102) представляет собой круглый обод 1 с перекладиной 2, служащей для крепления баланса к его оси 4.

Фиг. 102. Баланс с волоском карманных часов.
Фиг. 103. Волосок карманных часов.

В обод баланса ввинчены винты 3. На ось баланса насажена колодка 7 волоска 6, в отверстие которой заштифтовывается внутренний виток волоска. Опорами для баланса служат цапфы его оси. Верхняя цапфа 5 оси баланса имеет опору в камнях, закрепленных в балансовом мосту, нижняя цапфа — в камнях, закрепленных в платине [46].

Волосок часов представляет собой упругую, весьма тонкую и чувствительную спираль. На фиг. 103 показан волосок карманных часов. Конец внутреннего витка волоска 1 заштифтован коническим штифтом в колодке волоска 2. Колодка насаживается на ось баланса с возможностью тугого проворачивания, что обеспечивается наличием в колодке прорези. Данный характер посадки требуется для регулирования положения равновесия баланса.

Конец внешнего витка волоска 3 заштифтован коническим штифтом в отверстии колодки волоска 4, которая вставляется в отверстие балансового моста и закрепляется в нем винтом.

Если на баланс (подвижно опирающийся цапфами на подшипники) и волосок (закрепленный концом внутреннего витка в колодке, а концом внешнего витка в колонке) не действует никакая посторонняя сила, то баланс занимает определенное положение, в которое его приводит сила упругости волоска. Данное положение называется положением равновесия.

Если баланс повернуть на некоторый угол, то волосок закрутится (или раскрутится). Период колебаний баланса зависит от действующей длины волоска. Узел, предназначенный для изменения действующей длины волоска, называется регулятором. Устройство регулятора показано на фиг. 104. Собственно регулятор 1 имеет разрез 2, обеспечивающий пружинящую посадку регулятора. В выступ регулятора запрессованы штифт 3 и замок 4. Замок можно поворачивать, для чего с нижней стороны предусмотрен шлиц. Замок регулятора имеет выступ, расположенный под волоском. Волосок 5 находится между штифтом и замком. Волосок не должен быть зажат между

штифтом и замком (или между двумя штифтами, при другой конструкции регулятора), но он не должен также иметь большой зазор. Регулятор крепится сверху балансового моста при помощи накладки баланса 2, как показано на фиг. 105, где обозначены также регулятор 1, штифт регулятора 3, замок регулятора 4, волосок 5, мост баланса 6, винт баланса 7, сквозной камень баланса 8 и ось баланса 9. Крепление регулятора обеспечивает возможность его тугого проворачивания вокруг накладки. Это достигается тем, что кольцо регулятора имеет прорезь, благодаря которой оно, обхватывая накладку, пружинит.

На фиг. 106 изображен регулятор (вид сверху), где показаны: регулятор 1, накладка баланса 2, штифты регулятора 3, внешний виток волоска 4, мост баланса 5, колонка волоска 6 и шкала регулятора 7.

Фиг. 104. Регулятор карманных часов.

Фиг. 106. Регулятор (вид сверху).

Прежде чем приступить к рассмотрению действия регулятора, введем понятие о действующей длине волоска. При ходе часов волосок работает свободно на длине от колодки до штифтов (замка) регулятора.

Часть волоска от штифтов (замка) регулятора до колонки волоска также принимает некоторое участие в работе, так как волосок между штифтами регулятора (штифтом и замком) не закреплен «намертво», а имеет некоторый зазор («игру»). Поэтому действующей длиной волоска является его длина от колодки до штифтов регулятора плюс примерно одна треть его длины от штифтов регулятора до колонки волоска. Мы уже знаем, что изменение длины волоска меняет ход часов.

Если передвинуть регулятор по шкале к букве П (что обозначает «прибавить»), то действующая длина волоска сократится и часы пойдут быстрее.

Если регулятор передвинуть к букве У (что обозначает «убавить»), то действующая длина волоска увеличится и часы пойдут медленнее. Для того чтобы лучше ориентироваться при передвижении регулятора, на верхней поверхности балансового моста выштампованы или выгравированы деления. Если регулятор карманных часов передвинуть на одно большое деление, то часы меняют свой ход примерно на 30 сек. в сутки [46].

В авиационных часах (АЧХО и АВРМ) передвижение регулятора на одно большое деление вызывает изменение суточного хода часов примерно на 5 сек. Эти данные действительны только при соблюдении малого зазора между волоском и штифтами регулятора (или между волоском, замком и штифтом). Если этот зазор увеличивать, то увеличивается также действующая длина волоска и часы будут отставать. При уменьшении зазора, наоборот, часы будут идти вперед. Часовщики иногда практикуют для регулирования хода часов изменение данного зазора путем сближения штифтов или увеличения расстояния между ними. Этот прием рекомендовать нельзя, так как уменьшение зазора может привести к тому, что регулятор будет водить за собой волосок и может его испортить, а чрезмерное увеличение зазора приведет к тому, что действие регулятора на ход часов сведется к нулю и потребитель не сможет использовать регулятор для регулирования часов.

В прецизионных карманных часах иногда применяется регулятор с микрометрическим винтом (фиг. 107). Стойка 1, укрепленная винтами 2 на балансовом мосту 5, имеет отверстие с резьбой. В эту резьбу ввертывается винт 3, который упирается в хвостовик регулятора 4. Пружина 6 поджимает хвостовик регулятора к микрометри-ческому винту. При ввертывании винта 3 регулятор плавно поворачивается в одну сторону, при вывертывании — в обратную сторону.

На фиг. 108 показан регулятор с роликовой подачей волоска. На балансовом мосту с трением вращается стальная полированная обойма 1, к которой снизу прикреплена латунная пластинка 2. В этой пластинке укреплены два ролика 3 и 4, на которых сверху посажены зубчатые колеса 5 и 6, находящиеся в зацеплении. Ролик 4 жестко связан со звездочкой 7, при вращении которой оба ролика также вращаются во взаимно противоположные стороны. Между этими роликами зажимается волосок. Вращая от руки звездочку в ту или иную сторону, мы изменяем действующую длину волоска. Ролик 3 прижимается к ролику 4 при помощи пружинки 8, обеспечивая тем самым зажим волоска. Ролик 4 имеет два пояска, направляющих волосок. Свободный конец волоска с помощью предохранителя 9 направляется в сторону от действующих витков волоска, не мешая их работе. Чтобы укоротить волосок, звездочку вращают против часовой стрелки, а если хотят удлинить, то наоборот, вращают по часовой стрелке. При изменении действующей длины волоска с помощью роликов, равновесие баланса сохраняется.

2. КОНЦЕВЫЕ КРИВЫЕ ВОЛОСКА

Для достижения уравновешенности системы баланс — волосок центр тяжести волоска должен находиться на оси вращения баланса.

Установлено, что если внешний и внутренний витки волоска не изготовлены по специальным кривым, то центр тяжести волоска при его раскручивании и закручивании смещается с оси вращения баланса и получается неуравновешенность всей системы баланс —волосок. Эта неуравновешенность вызывает отклонения в ходе часов при их проверке

в вертикальных положениях. Такое отклонение зависит от величины амплитуды баланса и от положения точки заштифтовки внутреннего витка волоска по отношению к колодке. На фиг. 109 показаны (в увеличенном виде) две наиболее часто встречающиеся ошибки в креплении внутреннего витка волоска. 1-я ошибка состоит в том, что при правильно расположенной спирали волоска по центру колодки внутренний виток волоска расположен слишком близко к колодке. Такая заштифтовка волоска недопустима, так как вызывает значительные нарушения хода часов [46].

Фиг. 109. Неправильное крепление внутреннего витка волоска.

Можно видеть, что при закручивании волоска во время работы часов его внутренний виток будет навертываться на колодку волоска, и тем больше, чем больше амплитуда колебаний баланса. Это приведет к сокращению действующей длины волоска, — большему при большой амплитуде и меньшему при малой амплитуде. При полном заводе часы будут спешить, при малом заводе — отставать.

Неточность в показании времени часами будет и в том случае, если волосок установлен эксцентрично относительно колодки (в данном случае — смещен вверх). При ходе часов волосок будет задевать за колодку, что вызовет нарушение хода часов в зависимости от амплитуды колебания баланса.

Кроме того, получится так называемый «звон волоска» и несимметричное (однобокое) раскручивание спирали волоска во время хода часов (волосок будет «бить»).

До сих пор основным способом изохронизации спирали является способ концевых кривых.

Филлипс определил формы концевых кривых цилиндрической спирали с таким расчетом, чтобы витки спирали при работе оставались концентричными. Требования к концевым кривым предъявляются следующие:

а) центр тяжести концевой кривой должен лежать на перпендикуляре, восстановленном от центра спирали к радиусу, соединяющему начало концевой кривой с центром спирали;

б) расстояние центра тяжести концевой кривой от оси спирали, т. е. оси баланса, должно быть равно

Определяя положение центра тяжести концевой кривой, формулы Филлипса не отражают формы самих кривых. На практике применяют большое число различных форм кривых. Кривую строят графическим методом в крупном масштабе и затем при помощи точного пантографа переносят на испытываемую спираль.

Способы построения концевых кривых и экспериментального прибора для контроля профиля концевых кривых достаточно подробно изложены в [6].

Внешняя концевая кривая волоска по возможности, как указывалось выше, должна иметь плавные геометрические формы, и это относится не только к форме концевой кривой в плоскости чертежа, но и к ее подъему. Ниже приводим таблицу параметров подъема концевых кривых волосков наручных и карманных часов [25]:

Волосок не должен иметь искривлений по плоскости, т. е. не должен быть «зонтикообразным», а также не должен иметь эллиптичности и разновитковости.

3. АМОРТИЗАТОРЫ ОПОР ОСИ БАЛАНСА

Амортизатор опор оси баланса часов представляет собой устройство, обеспечивающее вибропрочность и вибростойкость цапф, камней и баланса в целом в условиях вибраций, ударов и резких толчков.

Под вибропрочностью понимается способность прибора (часов) противостоять разрушающему влиянию вибрации и продолжать 'после длительного ее воздействия безотказно выполнять свои функции в соответствии со всеми предъявляемыми к нему требованиями.

Под вибростойкостью прибора времени понимается его способность выполнять свои функции в условиях вибрации. Допустимые величины возникающих при этом колебаний суточного хода оговариваются специальными техническими условиями на данный вид приборов времени.

Параметрами вибрации являются:

I — ускорение в долях ускорения свободного падения g;

f — частота колебаний в герцах;

S — амплитуда колебаний в мм.

Особенностью данной конструкции амортизационного узла является то, что увеличение сопротивляемости тонких цапф и камней ударам и толчкам достигается за счет эластичного крепления подшипников. Эластичное или, иначе говоря, упругое крепление подшипников позволяет камням смещаться при сотрясении так, что толчок воспринимается специальной амортизационной пружиной, а при сильных ударах — утолщенной частью оси баланса, чем и предотвращается излом тонких цапф. Такая конструкция обеспечивает сохранность цапф и камней вне зависимости от направления удара.

Рассмотрим устройство амортизированного баланса АЧХ по элементам (фиг. 113, а).

Сквозной камень 9 запрессован в бушон 5, помещенный на внутреннем конусе накладки баланса 3, которая, в свою очередь, жестко соединена с мостом баланса 1 при помощи винтов 8. Балансовый накладной камень 7 вставлен с легким трением в бушон 5.

Бушон 5 и накладной камень 7 удерживаются в накладке при помощи фиксирующей пружины 6. Эта пружина обладает такой упругостью, которая дает возможность бушону иметь при ударе и толчке, превышающих нормальные эксплуатационные условия работы, небольшие горизонтальные и вертикальные перемещения, что смягчает удар и предохраняет цапфу и камни от разрушений.

После удара бушон возвращается в первоначальное положение. Как видно из фигуры, бушон 5 имеет конические опорные фаски, и накладка 3 представляет собой как бы коническое гнездо для бушона. Это сделано для того, чтобы происходило самоцентрирование бушона при скольжении его по внутренней конической поверхности накладки. Вид по стрелке В показывает, что фиксирующая пружина одним своим концом (усиками) входит в специальный паз накладки баланса 3, а другим разрезным концом скользит по направляющим накладки 4.

Рассмотрим взаимодействие элементов узла амортизированного (небьющегося) баланса для АЧХ при радиальном ударе и при ударе

в направлении оси баланса, т. е. при осевом ударе. Допустим, что часы подверглись радиальному (боковому) удару (фиг. 113, в). Тогда бушон 5, камни 7 и 9 будут перемещаться вместе с осью баланса 2 по конусу накладки 3 до тех пор, пока утолщенная часть.

оси баланса не войдет в соприкосновение со стенкой накладки 3, чем и будет погашен удар. При этом цапфы баланса ударной нагрузки на себя не воспринимают и поэтому сохраняются в целости.

При осевом ударе (фиг. 113, б) бушон 5 с камнями 9 и 7 отрываются от накладки баланса, перемещаясь в осевом направлении. Ось баланса также перемещается в направлении удара до тех пор, пока заплечико баланса не войдет в соприкосновение с накладкой баланса 3, как это показано на фиг. 113, б. Упираясь в накладку баланса, заплечико оси принимает на себя весь удар, защищая тем

самым цапфу и камни от поломки. Фиксирующая пружина 6, независимо от направления удара, возвращает в исходное положение бушон 5 вместе с камнями 7,9 и осью баланса 2. Приведенный тип конструкции амортизирующего устройства является наиболее надежным по сравнению с амортизацией посредством пружинящих удлиненных цапф баланса или пружинящих накладок, применяемых иногда в швейцарских часах.

В зарубежных часах иногда встречается амортизация всего механизма относительно корпуса часов.

При этом механизм часов (обычно наручных с круглой платиной) вставляется в корпус с небольшим радиальным зазором. Механизм охватывается тонким стальным кольцом, имеющим несколько (3---5) пружинящих лапок, упирающихся в крышку корпуса.

При закрытой крышке механизм оказывается прижатым к корпусу. Сила этого прижатия такова, что механизм при изменении положения часов и при случайных легких сотрясениях не перемещается в корпусе. Но при ударе (например, вследствие падения часов) происходит некоторое смещение механизма в корпусе за счет деформации пружинящих лапок кольца, чем и смягчается влияние удара.

Следует отметить, что эта конструкция не гарантирует надежной противоударной защиты.

Фиг. 113. Узел амортизированного баланса

содержание .. 14 15 16 17 ..