Категория: За часовниците

Принципни схеми и названия в механическите часовници

На фиг. 5 е представена схема на непреносим махален часовник с несвободен ход и двигател с тежести.

Тежестта 1 пада надолу под влияние на собственото си тегло и завърта оста на барабана 2 чрез струната, която от единия си край е прикрепена за барабана, а от дтругия за тежестта.

Neprenosim mahalen chasovnik

Фиг. 5. Схема за непреносим махален часовник с несвободен ход

На оста на барабана е неподвижно закрепено барабанното колело 3, което се зацепва с пиньона 4 на междинното колело 5. Пиньонът и зъбното колело са закрепени неподвижно на една ос.
1. Зъбно колело c по-малко от 15 зъба. В някои часовници това зъбно колело липсва.
Междинното колело се зацепва с пиньона 6 на централното колело 7, оста на което е разположена в центъра на механизма. Централното (средно) колело 7 се зацепва с пиньона 8 на посредното колело 9, а то от своя страна — с пиньона 10 на секундното колело 11. Пиньо- нът 12 на ходовото колело 13 е последно зъбно колело и чрез своеобразните зъби на ходовото колело предава посредством анкъра 14 движението от двигателя и предавателния механизъм на регулатора-махало 15 за поддържане на колебателното му движение. Връзката на анкъра с махалото е осъществена чрез вилката 20, неподвижно закрепена на оста 21 на анкъра. Вилката обхваща пръта 22 на махалото и при движение на анкъра под налягането на зъбите на ходовото колело махалото се отклонява на определен ъгъл. Предавателното число от барабана до средното колело е така подбрано, че оста на средното колело да се върти със скорост 1 оборот за 1 час (60 минути).

Prenosim Chasovnik s regulator, balans i ankyrov hod

Фиг. 6 Схема на преносим часовник с регулатор, баланс, анкъров ход и пружинен двигател

При въртенето се увлича и минутният пиньон (карамфилът) 16 с втулката, на която е закрепена минутната стрелка. Минутният пиньон се зацепва със зъбите на делителното колело /7, а пиньонът 18 — с часовото колело 19. Върху втулката на последното е закрепена часовата стрелка, която прави един оборот за 12 часа. На фиг. 6 е представена схема на преносим часовник с регулатор баланс със свободен швейцарски анкъров ход и с пружинен двигател.

За източник на енергия служи пружината 1 в барабана 2 с барабанното колело; пружината се навива върху барабанната ос 3. Следват зъбни зацепления на колевата система, а именно средното колело 4, посредното колело 5, секундното колело 6 и ходовото колело 7.

Ходовото колело посредством анкъра 8 отпуща периодически импулси за поддържане колеба-телното движение на регулатора баланса 9 със спиралната пружина 10. Навиването на двигателя се осъществява чрез навивателния ключ (ремонтоар с коронка) 11, ремонтоарните колела 12 и навивателните колела — коронно 13 и барабанно 14.

В часовниковите механизми, за да се спести място, зъбните ко¬лела не се разполагат в права линия, както е показано на схемата. Понякога към конструкцията на часовниковия механизъм се включват и някои други спомагателни механизми, които удовлетворяват известни изисквания, а именно:

– биещ механизъм — в стенните, градските и кулните часовници, а понякога и в часовниците за маса и джобните часовници.

-будилников механизъм — в часовниците за маса.

– механизъм за музика—в часовниците тип „жокер“ към звънчевия механизъм се прикачват латерни, които изпълняват различни мелодии.

– контактни и сигнални приспособления — при сигналните часовници във фризьорството, физиотерапията, светлинните инсталации, контролните часовници и др.

– хронографен механизъм — в часовниците-хронографи, които могат да отчитат до 0,01 сек и да регистрират интервали от времето. Същите са приспособени и за отчитане на редица величини ъглова скорост, линейна скорост и др.

– календарен механизъм — в часовниците-календари. Чрез система зъбни колела стрелковият механизъм е приспособен да отчита дните и месеците, а понякога и лунните фази.

Устройство на подразделение на механическите часовници

Механическият часовник представлява съвкупност от различни механизми, които имат за задача да съобщят колебателно движение на регулатора и чрез специално подбрана предавка да пренесат това движение върху цифреника. Предавателното число на стрелковия механизъм е подбрано така, че върху цифреника да се отчитат часовете, минутите и секундите.

mehanichen chasovnik

Всички механични часовници могат принципално да се принципално към една схема състояща се от следните основни части:

1. Двигател – акумулатор на механична енергия, която има за цел да преодоле триенето в механизма и да поддържа колебателното движение на регулатора. Към него спадат навиващия и свервателния механизъм.

2. Предавателен механизъм – състои се от система от зъбни колела, които имат за задачада разпределят движението към всички механизми на часовника. Механичната енергия се пренася върху осите на колелата, постоянната средна скорост на които обезпечава отчитането на часовете, минутите и секундите върху цифреника. Към него спада стрелковият механизъм.

3. Ходов механизъм — служи да съедини предавателния механизъм с регулатора и да преобразува въртеливото непрекъснато движение във въртеливо с прекъсване, съобщавайки на регулатора периодически импулси за поддържане на колебателното му движение.

4. Регулатор — основен възел на часовника, който регулира движението на механизма. Чрез регулиране на периодическите импулси на ходовия механизъм обезпечава постоянна средна скорост на зъбните колела. Механическите часовници според вида на регулатора се подразделят на:

– непреносими — или часовници с регулатор махало. Те се поставят неподвижно на дадено място. Всяко изменение на първоначалното им положение дава отражение върху нормалния вървеж и често причинява спиране. Такива са повечето стенни, градски, кулни и някои часовници за маса. Механичният двигател на непреносимите часовници обикновено е тежест. Напоследък в тях намира широко приложение и пружинният двигател.

– преносими — или часовници с регулатор баланс. Този регулатор, състоящ се от баланс със спирална пружина, има това ценно преимущество, че може да работи при всяко положение на часовниковия механизъм. Такива часовници са всички ръчни и джобни и повечето часовници за маса — будилници. За двигател на преносимите часовници служи пружина.

Според вида на ходовия механизъм механическите часовници се подразделят на:

mehanichen chasovnik- часовници с не свободен ход — ходовият механизъм в тях е в непрекъсната връзка с регулатора, като поражда по-голямо триене. Тук спадат повечето стенни махални часовници. Намира приложение и в по-евтините преносими часовници — ръчни и джобни, известни като система „цилиндър“.

– часовници със свободен ход — ходовият механизъм в тях е снабден с допълнителен елемент, наречен анкър (котва) или детант (в хронометровия ход). Регулаторът извършва колебанията си съвършено свободно. Връзката на ходовия механизъм с регулатора е само през време на импулса, който съобщава анкърът за поддържане на колебанията на регулатора. Триенето тук е сведено до минимум. Часовници със свободен ход са повечето преносими часовници — ръчни, джобни и за маса. Те са известни като система „анкър”.

В по-евтините механизми системата „анкър“ се конструира с щифтови палети (будилниците) или анкър роскопф (в ръчните и джобните часовнници).

Прецизните и доброкачествени часовници имат за палети камъни. Те са известни като швейцарски анкър.

Служба „Точно време“

Значението на точното отмерване на времето във всекидневния живот е огромно. Точното време е решаващ фактор в производството и труда. При плановото стопанство всяка измината минута е от значение. В някои отрасли на производството и в транспорта времето трябва да се отмерва с точност до секунда, а често и до стотна част от секундата. Трябва да се отбележи, че и при най-доброкачествените и прецизни механически часовници не може да се говори за абсолютна точност. Редица фактори (температура, атмосферно налягане, смазка, положение, движение и др:) влияят отрицателно върху точния вървеж на часовника. А всяка макар и малка неточност и несъгласуваност на часовниците в течение на времето може да предизвика нежелателни последици в производството и транспорта. За да могат всички часовници да показват еднакво време, е необходимо систематически да се сверяват. За тази цел почти във всички, страни е организирана служба „Точно време“. Задачата на служба „Точно време“ е да определя, да съхранявай систематично да предава точно време.

tochno vreme2
Определяне на времето с голяма точност става по астрономически път, чрез наблюдение на дадена звезда. В астрономическите обсерватории се наблюдава видимото денонощно „въртене“ на небосвода, този „величествен цифреник на звездния часовник“, с помощта на специална астрономическа тръба от пасажен инструмент. По астрономически таблици се знае появата на дадена звезда и астрономът-наблюдател отчита момента на появата й в нишковия кръст на наблюдателната тръба. За точното фиксиране на момента астрономът използува слухово сигнала на часовниковия механизъм без да се откъсва от наблюдаваната звезда. Този начин на наблюдение, сравнително прост и удобен, дава много добри резултати. При опитен наблюдател за отделни отчитания се отбелязват точности с части от секундата. Въпреки това обаче субективният елемент при този метод играе важна роля. Всеки от на-блюдателите в крайна сметка дава свойствени за него лични грешки. Задачата за свеждане до минимум на личните грешки е разрешена успешно от автоматическите саморегистриращи уреди. Напоследък в Русия се прилага така нареченият обективен метод за наблюдение, при който отчитането се извършва чрез приспособление за фотоелектрическа регистрация към пасажния инструмент. Съхраняването на точното време е втората важна задача на служба „Точно време”. Наблюдаваното звездно време се отбелязва върху звездните часовници. Звездното време чрез изчисления лесно се превръща в действително (средно слънчево) време. Точното определяне на времето, по звездите е трудна и продължителна работа. Наблюдаването и изчисляването изисква няколко дни, а понякога и седмици, упорита работа на наблюдателя; Освен това часовниците в астрономическите обсерватории да бъдат дотолкова качествени и точни, че да гарантират точното време за един по-продължителен срок. Такива уреди за съхраняване на точното време са астрономическите часовници регулатори. Те са висококачествени часовници с компенсационни махала, с тежести, херметически изолирани от атмосферните влияния. Използуват се няколко часовника едновременно и окончателното точно време се взема чрез сравняване и поправка на средното им време. Предаването на точно време се извършва автоматически чрез ритмични радиосигнали. В радиостанциите се включва посредством електрически ток звукопредавателят с махало на астрономическия часовник в обсерваторията. Приемането на ритмичните сигнали обикновено става с радиоприемник по принципа на електромагнитните вълни. При приемането на тези сигнали се допускат известни грешки, но те никога не надминават 0,01 от секундата. Ритмичните сигнали на времето се предават с по-голяма точност чрез радиотелеграфията, но този начин е по-сложен и е задача на международната служба за определяне, съхраняване и предаване на сигналите за точно време.

Древните часовници

Водните часовници — клепсидри (III в. пр. н. е.), представлявали оригинални уреди за измерване на времето. Египтяни, вавилонци и древни гърци използували принципа на равномерното изтичане и пълнене на вода от един съд в друг: Някои от тях имали механизми за движение на стрелката. Клепсидра с хидравлически колела и с автоматично действуваща фигура е конструирал Архимед (П в. пр. н. е.), а бележитият александрийски математик и механик Ктезибий е приложил за пръв път във водния часовник зъбни колела. Водните часовници били непреносими и неудобни при пътуванията по море. В такива случаи пясъчните часовници напълно задоволявали тези изисквания в древността.

antichen mehanichen chasovnik

Фиг 3.1 Древен механичен часовник

Но всички тези часовници не представляват практически интерес. Те само изясняват историческия развой на механическия часовник. Конструирането на сложни водни часовници с автоматични показатели дало идеята на калугера Жербер от Орияк (940—1007 г.) да построи първия механически часовник (вж. фиг. 3.1). Трябва да се спомене, че появилите се механически часовници са били голям прогрес не само във времеизмерителната техника, но въобще в механиката за това време. Те дали повод за редица открития и нововъведения в техниката и автоматиката. Първите механически часовници по конструкция били груби и тежки и за тях се предвиждали специални помещения — кули в замъци, манастири и др.

С откриването и изследването на периодическото движение на махалото от гениалния италиански физик Галилео Галилей (1564—1642) настъпва нова ера в историята на часовникарството.
Холандецът, астроном-физик и математик, Християнс Хюйгенс в 1657 г. практически прилага махалото за регулатор в часовниковия механизъм, като дава изчерпателно теорията за движението му. С основание той се смята за основоположник на съвременната наука за измерване на времето.
В своите научни трудове гениалният руски учен М. В. Ломоносов е отделил значително място на въпросите, свързани с измерването на времето и устройството на часовниците. Той засяга тези въпроси в речта си, произнесена в Академия на науките на 8 май 1759 г.

maslen chasovnik

Фиг. 3.2 Древен маслен часовник

Великият руски учен Д. И. Менделеев, изучавайки задълбочено колебанията на махалото, се е занимал подробно с въпроса за неговата дължина. Той е разрешил редица теоретични въпроси, като е употребил пружината окачка (сюспансион).Трудовете на Менделеев за махалото са послужили за основа при конструирането на махални часовници.
Към средата на XVI в. се изобретява пружината-двигател, състояща се от стоманена лента, сгъната в спирална форма и затворена в барабан. На това епохално откритие се дължи конструирането на носимия часовник. Към края на XVII в. започват пътешествия по морета и океани за откриване и завладяване на нови земи. Часовниковите механизми с регулатор махало се оказали неподходящи при движение на корабите, тъй като при тяхното клатушкане махалото действувало несигурно. Това довело до идеята да се замени махалото с друг регулатора който да бъде пригоден за движение. Такъв се оказал балансът със спирала. Първоначално е било предложено за спирала да служи свински косъм. За пръв път в 1660 г. д-р Хук прилага метална пружина към баланса. В 1674 г. абат Отъфьой използува права пружина. Хюйгенс подобрява това изобретение през 1675 г. като дава на тази пружина спирална форма. По този начин се разрешил и въпросът за преносимите часовници. Първият преносим часовник е имал форма на яйце, известно под името „Нюрнбергско яйце“ (1600 г.). През това време започва масово производство на преносими часовници с редица подобрения в ходовите механизми./ Появяват се различни ходови механизми. В 1695 г. Томас Томпион изобретил цилиндровия ход, който впоследствие е бил подобрен от английския майстор Георг Грахам. В 1720 г. Грахам прилага в стенния часовник ходов механизъм с почивка, наречен на неговото име. Голямо значение за точността на часовниците оказва разрешението на въпроса за температурната компенсация. Английският майстор Джон Харисон (1726 г.) въвежда решетъчното махало с двуметална температурна компенсация, а Грахам — живачното махало. По-късно Рифлер използува инвара за компенсация на махала. Първите преносими часовници са били с ход цилиндър и дюплекс 1, значително подобрени от Пиер Льоруа. Цилиндровият ход и днес не е загубил значението си, но часовници с такъв ход не са могли да гарантират голяма точност, необходима за нарастващите нужди на мореплаването. С конструирането на свободния анкъров ход се разрешава и въпросът за точността на преносимите часовници. Автор на този ход е Томас Мюдж (1754 г.). Свободата на регулатора той постигнал, като въвел нов елемент, наречен „анкър“. Но конструираният от него анкъров ход имал сериозни недостатъци и близо един век не е могъл да бъде използуван на практика. В 1825 г. французкият часовникар Лешо подобрил анкъровия ход, като въвел „ъгъл на притеглянето“. По този начин се осигурявал анкърът от триене по ролката при случайни сътресения. По-късно неговият сънародник Реймонд Берто изобретил навиващия и сверяващ механизъм, с което окончателно се разрешил въпросът за практическото използуване на преносимите часовници (джобни и ръчни). Върху проблемата за свободния анкъров ход са работили и други учени и практици. Голям принос в това отношение имат Ломоносов и Менделеев (Русия), Пиер Льоруа (Франция), Джон Арнолд (Англия) и Бретхуд (Швейцария).

С откриването на механическите сплави инвар и елинвар от д-р Гильом (1899 г.) се постига пълна температурна компенсация на системата баланс-спирала. Първата сплав се прилага в баланса, а втората — в спиралната пружина. От температурните колебания тези две сплави взаимно се компенсират и осигуряват точност и прецизност във вървежа на часовника. Аврам Луи Бреге въвежда крайни криви на; спиралната пружина, наречена по-сетне „спирал Бреге”. Инженер Филипс теоретически доказва ценните предимства на спирал Бреге при регулиране на часовниците. С изобретяване на хронометровия ход се постига голяма свобода и независимост на баланса, а оттам и възможната най-голяма точност в механизма. С въвеждането на цилиндричната спирална пружина от Джон Арнолд този ход, известен още под името „детант“,- сполучливо се прилага в морските хронометри. В съвременните механизми, които са в процес на непрекъснат подобрение, освен изискванията на точност и прецизност се срещат още и такива със специални качества — непромокрими, противоударни , самонавиващи и др.