Храповое колесо в часах

Устройство и работа ходиков

Устройство заводного механизма в ходиках с гиревым заводом

Цепное колесо неподвижно насаживается на ось. На эту же ось насаживается свободно блочек, который закрепляется штифтом или проволочным кольцом. В торцовой части блочек имеет храповое колесо.

Храповое колесо — зубчатый диск — совместно с собачкой допускает вращение оси только в одном направлении. Храповое устройство обеспечивает взаимодействие блочка с цепным колесом ( Кроме вышеописанного, имеется ряд аналогичных храловых устройств, действующих по этому же принципу.)

Храповое колесо, составляя одно целое с блочком, во время хода часов своими косыми зубьями упирается в собачку и при ее помощи влечет за собой цепное колесо (т. е. во время хода часов они вращаются вместе). Во время завода часов при подъеме гири храповое колесо с блочком вращаются в обратную сторону, не увлекая за собой цепное колесо, так как храповая собачка в это время свободно скользит по зубьям храпового колеса.

Во время завода ходиков вращательное движение цепного колеса прекращается, а иногда идет даже в обратную сторону, в результате чего останавливается весь механизм или вызывается обратный ход часов, если маятник не будет удержан.

Устройств спуска ходиков

Спуск, как было указано выше, — промежуточное звено часового механизма для периодического освобождения системы зубчатой передачи и сообщения импульсов регулятору. В часах-ходиках спуск состоит из спускового колеса с косыми зубьями, которые направлены против вращения колеса, и узла якоря, так называемого крючкового спуска. Узел якоря имеет два плеча, на концах которых отшлифованы наклонные плоскости—плоскости импульса, У входной плоскости импульсная плоскость цилиндрическая, а у выходной—плоская. Зубья спускового колеса, упираясь в эта плоскости, приводят узел якоря и связанный с ним маятник в колебательное движение. Плечи узла якоря служат для периодической остановки спускового колеса. Ось вращения узла якоря должна находиться на касательной к спусковому колесу, чтобы обеспечить наименьшую нагрузку на кончики оси узда якоря. Но в часах упрощенной конструкции это условие не соблюдается, так как при их изготовлении стремятся к наибольшей простоте и дешевизне.

Механи́ческие часы́ — часы, использующие маятник, который периодом колебаний измеряет время в течение суток, месяца, года и который приводится в движение гиревым, пружинным или электрическим источником энергии с электромеханическим преобразователем. В качестве меры времени используются инерционные свойства колебательной системы в виде классического и пружинного маятника, при регулировании длинного маятника или спиральной пружины в виде балансового регулятора (+/-).

Появление судовых хронометров с пружинным маятником совершило революцию в судоходстве путем синхронизации хода времени и небесной сферы, что позволило надёжно определять долготу места. Дополнительным прибором установления местоположения в момент замеров стал секстант.

Мастера, изготавливающие и ремонтирующие часы, называются часовщиками. В искусстве механические часы являются символом времени.

Механические часы по точности хода уступают электронным и кварцевым (1-й класс точности механических часов — от +40 до −20 секунд в сутки; погрешность кварцевых часов находится в пределах от 10 секунд в день до 10 секунд в год). Поэтому в настоящее время из незаменимого инструмента механические часы превращаются в символ традиций и престижа.

Содержание

История [ править | править код ]

Первые механические часы с жидкостным спусковым механизмом были изготовлены в Танском Китае в 725 году нашей эры мастерами Исином и Лян Линцзанем. Из Китая секрет устройства, по-видимому, попал к арабам.

Первые в Западной Европе механические часы, устанавливаемые на башнях для того, чтобы можно было разместить гиревой движитель их механизма, имели всего одну стрелку — часовую. Минуты тогда не измерялись вообще; зато такие часы нередко отмечали церковные праздники. Маятника в таких часах также не было. В начале XIV века о колёсных часах с боем рассказывает Данте Алигьери в своей «Божественной комедии».

Так, башенные часы, установленные в 1354 году в Страсбурге, не имели маятника, зато отмечали: часы, части суток, праздники церковного календаря, Пасху и зависящие от неё дни. В полдень перед фигуркой Девы Марии склонялись фигурки трех волхвов, а позолоченный петух кукарекал и бил крыльями; специальный механизм приводил в движение маленькие цимбалы, отбивавшие время. К настоящему времени от Страсбургских часов уцелел только петух. Наиболее ранний из сохранившихся до наших дней башенный часовой механизм находится в соборе английского города Солсбери и относится к 1386 году.

Лишь в XVII веке знаменитый Галилео Галилей усовершенствовал маятник, но лишь спустя много времени его изобретение стали использовать в часах.

В России первые башенные часы, сконструированные сербским мастером Лазарем, появляются на княжеском дворе Московского Кремля в начале XV века [1] .

На данный момент старейшие башенные часы Европы находятся в Гродно, Республика Беларусь. Они находятся в рабочем состоянии уже на протяжении более 500 лет. [2] .

Позже появились карманные часы, запатентованные в 1675 году Х. Гюйгенсом, а затем — много позже — и часы наручные. Вначале наручные часы были только женские, богато украшенные драгоценными камнями ювелирные изделия, отличающиеся низкой точностью хода. Ни один уважающий себя мужчина того времени не надел бы часы себе на руку. Но войны изменили порядок вещей и в 1880 году массовое производство наручных часов для армии начала фирма Girard-Perregaux.

Читайте также:  Как правильно затягивать амортизаторы

Конструкция механических часов [ править | править код ]

Механические часы состоят из нескольких основных частей:

  1. Источник энергии (двигатель) — заведённая пружина или поднятая гиря.
  2. Спусковой механизм — устройство, которое преобразует непрерывное вращательное движение в колебательное или возвратно-поступательное движение.
  3. Регулятор (колебательная система — маятник или баланс (устар. «балансир»). Регулятор совместно со спусковым механизмом определяет точность хода часов.
  4. Механизм подзаводки и перевода стрелок — ремонтуар.
  5. Система шестерёнок, соединяющая пружину и спусковой механизм — ангренаж.
  6. Циферблат со стрелками.

Маятник [ править | править код ]

Исторически первой колебательной системой был маятник. Как известно, при одинаковой амплитуде и постоянном ускорении свободного падения частота колебания маятника неизменна.

В состав маятникового механизма входят:

  • Маятник;
  • Анкер, соединённый с маятником;
  • Храповое колесо (храповик).

Точность хода настраивается изменением длины маятника или длины пружины.

У классического маятникового механизма есть три недостатка. Во-первых, частота колебаний маятника зависит от амплитуды колебаний (этот недостаток преодолел Гюйгенс, заставив маятник колебаться по циклоиде, а не по дуге окружности). (Галилей опубликовал исследование колебаний маятника и заявил, что период колебаний не зависит от их амплитуды, что приблизительно верно для малых амплитуд.) Во-вторых, маятниковые часы должны быть установлены неподвижно; на движущемся транспорте их применять нельзя. В-третьих, частота зависит от ускорения свободного падения, поэтому часы, выверенные на одной широте, будут отставать на более низких широтах и уходить вперёд на более высоких.

Баланс [ править | править код ]

Голландец Христиан Гюйгенс и англичанин Роберт Гук независимо друг от друга разработали другой колебательный механизм, который основан на колебаниях подпружиненного тела.

В состав балансирного механизма входят:

  • Балансирное колесо;
  • Спираль;
  • Вилка;
  • Градусник — рычаг регулировки точности;
  • Анкерное колесо.

Точность хода регулируется градусником — рычагом, который выводит из работы некоторую часть спирали. Баланс чувствителен к колебаниям температуры, поэтому колесо и спираль делают из сплавов с небольшим коэффициентом температурного расширения. Второй вариант, более старый — делать колесо из двух разных металлов, чтобы оно изгибалось при нагреве (биметаллический баланс).

Для повышения точности хода баланс снабжался винтами, которые позволяют точно сбалансировать колесо. Появление прецизионных станков-автоматов избавило часовщиков от балансировки, винты на балансе стали чисто декоративным элементом.

Балансирный механизм применяется преимущественно в переносных часах, так как, в отличие от маятниковых, может эксплуатироваться в разных положениях. Однако вследствие нечувствительности к колебаниям температуры, а также благодаря большей долговечности в башенных и некоторых видах напольных и настенных часов всё равно применяется маятник.

Камни [ править | править код ]

В конце XVII в. английский математик Фатио де Дюилье открыл метод сверления рубинов с использованием алмазного инструмента. Алмазное сверло позволяло делать в рубине отверстия небольшого диаметра с очень ровными краями; просверленные таким образом рубины могли быть использованы в качестве часовых подшипников, что повышало точность и долговечность механических часов. В марте 1705 году Фатио продемонстрировал часы на камнях в Королевском обществе.

До 1768 года часы на камнях изготавливались исключительно в Англии; на континенте этот метод впервые освоил швейцарский часовщик Фердинанд Берту [3] . С тех пор рубиновые камни повсеместно используются в качественных механических часах.

Дополнительные механизмы, встраиваемые в часы [ править | править код ]

Кукушка, бой [ править | править код ]

Через фиксированные промежутки времени (обычно через полчаса или час) часы отбивают колоколами текущее время. Как вариант: играет мелодия, или фигурки-жакемары разыгрывают какую-то сценку.

Интересно, что до появления механических часов время узнавали по звуку церковных колоколов. Поэтому в первых механических часах был только бой, без циферблата. В некоторых языках башенные часы и колокол называются одним и тем же словом, например, по-голландски и то, и другое будет klok.

Репетир [ править | править код ]

От фр. répéter — повторять, воспроизводить. Более сложный механизм, позволяющий при нажатии на кнопку отбить время звуком. Изначально был разработан для моряков, которым надо было в тёмное время суток узнать текущее время, не разжигая огонь.

Существует несколько видов репетиров:

  • Минутный — отбивает часы, четверти, минуты.
  • Пятиминутный — отбивает часы и количество пятиминут после часов.
  • Получетвертной — отбивает часы и количество получетвертей после часов.
  • Децимальный — отбивает часы и количество десятиминут после часов.
  • Четвертной — отбивает часы и количество четвертей после часов.

Календарь [ править | править код ]

Календарь бывает разной сложности — от простого указателя числа, который приходится переводить, если в месяце менее 31 суток, до сложного механизма, учитывающего високосные года.

Фазы Луны [ править | править код ]

Относится к астрономическим функциям. Дополнительный циферблат или диск, отградуированный на 29,5 дней и изображающий Луну в различных фазах.

Уравнение времени [ править | править код ]

Астрономическая функция в часах, учитывающая разницу между средним местным временем, которое показывают обычные часы, и реальным солнечным временем.

Читайте также:  Гибдд проверка на аресты и ограничения

Безель [ править | править код ]

В некоторых наручных часах (например, «Командирских», Россия) вокруг циферблата установлено поворотное кольцо с делениями (люне́т, безель). Предназначен он для того, чтобы засекать время. В водолазных часах люнет крутится только против часовой стрелки, чтобы при случайном повороте нельзя было увеличить оставшееся время (что может привести к нехватке воздуха). По водолазной традиции, последние 15 или 20 минут люнета делают красными (сигнал на всплытие).

Также безель используется в «вахтенных» часах с 24-часовым циферблатом. На безеле нанесены три временных отрезка по четыре часа, с четырехчасовыми промежутками между ними.

Автоподзавод [ править | править код ]

В 1770 году впервые в швейцарских часах был использован часовой механизм с автоподзаводом, так швейцарский часовщик Абрагам-Льюис Переллет [en] реализовал свою идею «вечных» часов — часов, которые не нуждались бы в постоянном подзаводе, а заводились бы самостоятельно при ходьбе [4] .

В наручных часах устанавливается эксцентрик (на языке часовщиков ротор или сектор, так как выполнен в виде лёгкой пластины с накладкой в форме сектора дуги из тяжёлого вольфрамового сплава; в дорогих часах применяются сплавы золота), который вращается при движении руки и заводит пружину. Поэтому при постоянном ношении часов их вообще не требуется заводить. Механизм автоподзавода и пружина соединены фрикционом.

Автоподзавод положительно сказывается на точности (пружина постоянно находится в почти заведённом состоянии). В водонепроницаемых часах медленнее изнашивается резьба, которая закручивает заводную головку.

Часы с автоподзаводом толще и тяжелее часов с ручным заводом. Женские калибры с автоподзаводом достаточно капризны, в силу миниатюрности их деталей. Автоподзавод бесполезен для малоподвижных людей (к примеру, находящихся в преклонном возрасте или в болезненном состоянии), а также для людей, которые носят часы лишь время от времени. Однако при наличии специального устройства для автоматического завода часов под названием «виндер», часы могут постоянно находиться в заведенном состоянии. Виндеры работают от бытовой электросети (220в или 110в) либо от аккумуляторных батарей.

Турбийон [ править | править код ]

В первых механических часах точность хода могла зависеть от положения часов в пространстве и температуры окружающей среды. Для уменьшения зависимости от температуры стали применяться специальные сплавы с низкими температурными коэффициентами.

Бреге в 1795 году изобрёл, а в 1801 запатентовал турбийон (фр. tourbillon — вихрь) [5] — устройство для частичной [6] компенсации притяжения Земли. Турбийон состоит из баланса, анкерной вилки и анкерного колеса, расположенных на специальной вращающейся площадке (наиболее часто встречающаяся скорость вращения: 1 оборот в минуту). Это один из самых сложных и дорогих дополнительных механизмов. Максимальная точность хода недорогих механических часов достигает ±5 секунд в сутки; высококачественных: до ±1 сек в сутки, недорогих кварцевых часов (это более современный механизм, для сравнения): ±1/2 сек. в сутки [6] . Точность хода часов с турбийоном составляет: −1/+2 сек. в сутки [7] . Часто турбийон делают видимым через окошко в циферблате. Фактически, турбийон поворачивает весь часовой механизм вокруг своей оси в течение одной минуты, что, в связи с влиянием притяжения Земли, заставляет часы полминуты спешить, а следующие полминуты отставать, что нивелирует влияние притяжения Земли на точность хода.

В 2003 году, известный часовщик Франк Мюллер изобрёл новую версию маятника Турбийон — это был двухосевой Tourbillon Revolution. Он состоит из 2-х кареток, которые могут одновременно вращаться по горизонтали и вертикали. Таким образом, он устранил проблему неточности хода при долгом нахождении часов в горизонтальном или вертикальном положении, которая была присуща наручным часам с устройством Турбийон. Год спустя, этот же изобретатель представил часы Tourbillon Revolution 2, которые могли вращаться уже в 3-х плоскостях. [ источник не указан 637 дней ]

Эффективность турбийонов многократно подвергалась сомнению с момента их изобретения. По мнению часовщика Александра Миляева, станки-автоматы делают настолько сбалансированные колёса, что турбийон просто не нужен, а часы с турбийонами являются «показателем исключительного мастерства часовщика и высокого статуса владельца» [5] [ нет в источнике ] .

Тахиметр [ править | править код ]

Шкала, расположенной по ободку многих современных часов (чаще всего встречается на хронографах). Эта шкала не вращается, она неподвижна. Тахиметр предназначен для расчета скорости на основании времени в пути.

Индикатор запаса хода [ править | править код ]

Показывает, на сколько ещё часов или дней хватает завода пружины.

Особые типы часов [ править | править код ]

Будильник [ править | править код ]

В указанный пользователем момент даёт звуковой сигнал. Время сигнала задаётся с помощью дополнительной стрелки. Будильник обычно звонит 2 раза в сутки с традиционным циферблатом, разделённым на 12 часов и 1 раз с циферблатом, разделённым на 24 часа.

Хронометр [ править | править код ]

Изначально хронометр применялся в море для определения географической долготы. В наши дни, так называют особо точные механические часы, соответствующие стандарту ISO 3159. В Швейцарии сертификацию осуществляет Официальный швейцарский контроль хронометров [en] . Часы получают статус при условии, что за сутки уходят не более чем на 10 секунд (15 секунд для хронометров второго класса) [8] .

Читайте также:  Вы намерены развернуться ваши действия развернетесь первым

Секундомер [ править | править код ]

Часы, которые служат для отсчёта коротких промежутков времени (например, в спорте). Секундомер позволяет в любой момент запускать и останавливать отсчёт времени, а также быстро обнулять показания. В отличие от обычных часов секундомеры не предназначены для определения текущего времени, только интервалов, от одного момента до другого.

Хронограф [ править | править код ]

Хронографом называют механические или кварцевые часы, которые одновременно являются секундомером

Военные часы [ править | править код ]

Часы, изготовляемые для военнослужащих различных государств и удовлетворяющие повышенным техническим и эксплуатационным требованиям

Шахматные часы [ править | править код ]

Часы с двумя механизмами, которые служат для контроля времени в шахматах. Так же, как секундомеры, предназначены для измерения относительного времени.

Лабораторные часы [ править | править код ]

Таймер, предназначенный для химиков, фотографов

Наиболее частыми дефектами часов НЧБ можно отметить высыхание масла в барабанах пружин хода и боя, разработку отверстий опор в платинах для цапф осей и самих цапф осей, износ цапф оси баланса, плохое соединение стрелок с их втулками и т. д.

В часах типа НЧБ-2 рычажная система подъема молотка выполнена из тонких длинных проволок, в результате чего усложняется воспроизведение боя. В этих же часах доступ к стрелкам со стороны циферблата полностью исключен и требуется снять механизм, чтобы исправить положение стрелок.

§ 23. Настенные часы

Часы настенные, выпускаемые отечественной часовой промышленностью, имеют гиревой или пружинный привод. Их делают с боем или без него. В часах со звуковым оповещением могут отмечаться часы и получасы или с кукушкой. Настенные часы в качестве регулятора хода могут иметь маятник или баланс (так называемые часы с приставным ходом). Маятниковые регуляторы применяют в часах-ходиках, в часах МЧ, ЧМС (с боем), 12 ЧГ (с боем) и в часах с кукушкой. Приставной ход применяется в часах типа СЧС. Часы-ходики, 12 ЧГ и «Кукушка» имеют гиревой привод, часы МЧ и ЧМС, а также отдельные типы ходиков имеют пружинный привод.

Механизм настенных часов от самых простых до наиболее сложных имеет две платины самой различной конфигурации, изготовляемые обычно из латуни. Платины служат основанием для монтажа механизма и фактически между ними и заключен весь механизм. Платины устанавливаются, как правило, в вертикальном положении. Между собой платины скрепляют стойками цилиндрической формы с уступами на концах. Стойки могут быть закреплены в передней плати не расклепкой. Противоположные концы стоек имеют уступы, на которые надевается задняя платина, и резьбу для крепления.

Наиболее простым типом настенных часов являются часы-ходики. Общая кинематическая схема механизма часов ходиков показана на фиг. 204.

Фиг. 204. Кинематическая схема часов ходиков.

Маятник подвешен на качалке и вилкой соединен со спусковой скобой.

Спусковое колесо 1 своим трибом 2 входит в зацепление с промежуточным колесом 3, последнее трибом 4 зацепляется с центральным колесом, несущим блочок 5 со звездочкой, удерживающей цепь с гирей; колеса 6–9 представляют собой стрелочную передачу.

Цепное колесо неподвижно насаживается на ось, на которую также насаживается свободно блок, закрепленный штифтом или проволочным кольцом. В торцовой части блочек имеет храповое колесо. Храповое колесо совместно с собачкой допускает вращение оси только в одном направлении. Храповое устройство обеспечивает взаимодействие блочка с цепным колесом. Храповое колесо составляет одно целое с блочком и во время хода часов своими зубьями упирается в собачку и при ее помощи ведет за собой цепное колесо. В момент поднятия гири храповое колесо с блочком вращаются в обратном направлении, не увлекая за собой цепное колесо. Собачка свободно скользит по зубьям храпового колеса. При подъеме гири вращательное движение цепного колеса прекращается и даже может иметь место его обратное вращение. Механизм при этом останавливается и может быть вызвано обратное перемещение стрелок, если маятник не будет остановлен. Спуск в часах-ходиках, как это можно видеть из схемы, скобочный.

Разборка и сборка механизма часов ходиков не представляет сложности, и останавливаться на этом нет необходимости. В механизме могут иметь место следующие дефекты: задевание одного колеса за другое и колес за платину, неисправность качалки маятника, расшатанная вилка и слабое закрепление в валике спусковой скобы, нарушение формы скобы, широкая петля вилки, изношенность цапф осей и разработка гнезд в платинах, деформация звеньев цепи, износ шарнира собачки, износ самой собачки или зубьев храпового колеса, слабое закрепление минутника на оси или трубке, износ колец качалки (стерлись), погнуты отдельные зубья в каком-либо из колес, выработка на импульсных поверхностях спусковой скобы, поломка цапф осей.

При ремонте часов, имеющих простую спусковую скобу, иногда возникает необходимость произвести замену скобы. В этом случае из листового металла вырезают пластинку с небольшим конусом, которую устанавливают и закрепляют а паз валика спусковой скобы узкой стороной на выходное плечо. Плечам придают соответствующую форму. Для часов-ходиков скоба охватывает два с половиной шага ходового колеса.

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock detector