Колебательная система и компенсационные устройства

 

В карманных и наручных часах работа механизма поддержи­вается за счет расхода потенциальной (накопленной) энергии заведенной пружины, передаваемой через зубчатые колеса и трибы на спусковой механизм и баланс с волоском.

В колебательной системе особое значение имеет узел баланса (рис. 2), состоящий из балансового колеса 1 (собственно баланс), оси 2, волоска 3, двойного ролика 4 (импульсный и предохрани­тельный), эллипса 5 (импульсный камень), колодки 6 и колонки 8 волоска.

На оси баланса по одну сторону от уступа насажено балансо­вое колесо, по другую сторону — двойной ролик с вставленным эллипсом. Волосок внутренним концом заштифтован в колодке во­лоска, насаженный на ось баланса, а внешним — в колонке моста баланса. Баланс является вибрирующим маховым колесом, кото­рый в соединении с двойным роликом и волоском регулирует рав­номерность действия механизма часов. Период колебания баланса зависит от окружающей температуры, так как изменение темпера­туры влияет на упругость волоска и его линейные размеры.

Практически часы с латунным балансом и стальным волоском отстают примерно на 11 сек в сутки при повышении температуры на ГС. Например, часы, правильно отрегулированные при + 20° С, будут отставать приблизительно на 3 мин в сутки, если температура повысится до 36° С.

Этот недостаток устраняет имеющиеся в часах компенсацион­ное устройство, уменьшающее влияние температуры на их ход.

Для температурной компенсации часов в основном применяют­ся два способа: компенсация с помощью волоска и компенсация с помощью баланса.

Компенсация с помощью волоска. Этот способ заключается в применении монометаллического баланса в паре с волоском, из­готовленным из сплава, модуль упругости которого мало зависит от температуры.

Монометаллический баланс (рис. 6) изготовлен из бериллиевой бронзы или мельхиора, а волосок — из сплавов элинвар, метэлинвар, ниварокс и других, имеющих температурный коэффициент (т. е. суточное отклонение хода на один градус) меньше 0,5 сек.

Компенсация с помощью баланса. Обод баланса делают биме­таллическим, т. е. из двух неодинаково расширяющихся от темпе­ратуры металлов, например из стали и латуни, и разрезают в двух диаметрально противоположных местах (рис. 1). Баланс таким образом превращается в пару биметаллических дуг. Металл, рас­ширяющийся сильнее (латунь), находится с внешней стороны, ме­талл с меньшим коэффициентом линейного расширения (сталь) — с внутренней.

При повышении температуры латунь расширяется больше, чем сталь, и биметаллическая дуга выгибается по направлению к центру баланса. Радиус инерции, а следовательно и момент инерции баланса при этом уменьшаются, вызывая ускорение хода, рассчи­танное таким образом, чтобы компенсировать отставание, которое происходит в часах под влиянием уменьшения модуля упругости волоска. При понижении температуры модуль упругости волоска увеличивается, вызывая ускорение хода, но одновременно с этим биметаллические дуги отгибаются от оси баланса, увеличивают момент инерции баланса и компенсируют ускорение хода.

Рис. 6. Монометаллический баланс

Таким образом, температурное изменение упругости волоска компенсируется изменением момента инерции биметаллического баланса, и период его колебаний становится независимым от изме­нения температуры.

 

ОПОРЫ БАЛАНСА

 

Ось баланса и камни. Внутри баланса находится плоская сталь­ная перекладина (филигрань). В отверстие, находящееся в центре перекладины, запрессована ось баланса, которая поворачивается на цапфах, входящих в отверстия платины и моста или в подшип­ники из камня. Ось баланса имеет сложную конфигурацию для посадок различных деталей (рис. 7).

Цапфы оси баланса работают в камневых опорах. Камни за­прессованы в отверстия платины и моста.

В некоторых устаревших конструкциях камни крепятся шато-нами. Шатон (рис. 8) — латунная оправа с закрепленным в ней камнем, которая плотно вставлена в отверстие платины или моста и закреплена винтом. Камни запрессованы и камни в шатонах могут перемещаться вверх и вниз для установления правильного вертикального зазора оси баланса.

Материалом для камня служат минералы: искусственные (син­тетические) — рубин, сапфир и природные — агат, гранат; в особо ответственных случаях применяют алмаз. Лучший, наиболее твер­дый, хорошо полируемый материал для камней — искусственный рубин.

Камни должны быть обработаны с очень большой точностью. Допуск по наружному диаметру и высоте равен 0,01 — 0,02 мм, до­пуск по диаметру отверстия исчисляется несколькими микронами (1 микрон = 0,001 мм).

Рис. 7 Ось баланса:

1 — уступ для посадки баланса; 2 — уступ для посадки колодки воло­ска; 3 — уступ для по­садки двойного ролика; 4 — шейки оси; 5 — цап­фы

Рис. 8. Шатоны:

1 — латунная оправка (бушон); 2 — ка­мень; 3 — закрепление камня с закаткой в бушон; 4 — запрессовка шатона в мост; 5 — закрепление шатона винтом

 

Сам по себе камень стоит недорого, но ценность часов, рабо­тающих на камнях, возрастает во много раз. Часы, в которых вместо камней применены латунные втулки или футора (т. е. от­верстие для цапф оси не имеет камней) работают намного хуже, так как латунь не поддается хорошей полировке.[Подобные часы (конструкция устаревшая и технически несовершенная) отечественная часовая промышленность не выпускает (примеч. редактора).] Такие часы быстро разрабатываются, тем самым ухудшается их качество, и они преждевременно выходят из строя.

Рис. 9. Цапфа оси баланса, упирающаяся в накладной камень

Накладки и накладные камни. Для облегчения работы ба­ланса и уменьшения трения концы цапф осей (пятки), выходящие наружу из отверстия сквозного камня, упираются в накладные камни — подпятники (рис. 9), закрепленные в накладках. Нижняя и верхняя накладки с накладными камнями прикреплены винтами к платине и мосту баланса.

Рис. 10. Формы накладок: 1 — нижние накладки без камня; 2 — верхняя накладка с камнем

 

Формы накладок показаны на рис. 10.