Як працюють годинник
Термін "годинниковий механізм" застосовується до повністю зібраним годинах без корпусу. Годинниковий механізм складається з: шестереночние механізму з двигуном у вигляді заводний пружини, яка призводить в рух цей механізм, і анкерного механізму, стримуючого розпускання пружини і контролюючого швидкість обертання шестерень.
Якщо до часовим механізмом додати стрілки, то вони будуть реєструвати швидкість обертання шестереночние механізму на циферблаті.
Крім отворів для кріплення осей шестерень, платина має цілу серію проточек, западин і виступів, що підвищують її механічну міцність і дають можливість розмістити деталі годинникового механізму на порівняно малій площі. Протилежні кінці шестерень кріпляться в отворах мостів - фасонних деталей, що закріплюються за допомогою гвинтів на платині. Застосування мостів полегшує збірку механізму і регулювання осьового люфту.
Для позначення розміру, форми годинникового механізму і платин, до яких він кріпиться, використовується термін калібр (Caliber). У Швейцарії, на відміну від Росії, калібри механізму вказуються в лініях (Lignes). Одна лінія відповідає 2.255мм. Наприклад, круглий калібр в 10 ліній буде дорівнює 23.7мм в діаметрі. Круглі калібри більш поширені, хоча існують овальні, прямокутні з різаними краями, восьмикутні і т.д.
Однією зі складових точності ходу годинника є зниження тертя. Такі частини годинникового механізму, як осі шестерень, вісь балансу, вісь вилки і т.д. спираються на синтетичні рубінові камені, що представляють собою плоскі мініатюрні циліндри з воронками для утримання годинного масла.
Застосування в годиннику рубінових каменів обумовлено тим, що втрати на тертя у передавальних пар повинні бути мінімальні. Цій вимозі задовольняє рубін, що має найменший коефіцієнт тертя в парі зі сталлю, ще більш знижується в процесі експлуатації. Початок використання рубінових каменів йде до 1700 року, коли почали використовуватися природні рубіни.
Використання синтетичних каменів почалося в 1902 році, і сьогодні без них не обходиться жодне годинне виробництво. Залежно від якості механізму зазвичай використовуються 7, 15, 17 каменів або 21 камінь.
Зміна кінематичної схеми годинника і введення додаткових пристроїв веде до збільшення числа каменів, і в окремих випадках воно може досягати 68 і навіть 126 каменів (Calibre 89 Patek Philippe).
Як джерело енергії, що забезпечує роботу годинникового механізму застосовується спіральна пружина, розташована в барабані із зубчастим краєм.
При заведенні годинника, пружині повідомляється вигинає момент, який при розкручуванні перетвориться в крутний момент барабана, обертання якого надає руху всьому годинниковому механізму.
Недоліком пружинного двигуна є нерівномірність крутного моменту, що передається набаланс, що призводить до неточності ходу годинника. Найбільший крутний момент має повністю заведена пружина, найменший - розкручена.
Через таку нерівномірності крутного моменту виникає похибка в частоті коливань балансу. А різниця навіть в 10 коливань на добу дає розбіжність з точним часом в дві секунди.
У міру того, як пружина розгортається, момент пружини зменшується. Одночасно зі зменшенням моменту пружини зменшується і зусилля необхідне для повороту конуса. Таким чином, при правильно розрахованому конусі, момент пружини буде постійно однаковий, що забезпечить високу точність ходу годинникового механізму.
При різних рухах зап'ястя руки, під дією сили тяжіння, ротор повертається навколо своєї осі, зраджуючи через зубчасту передачу обертання на вал заводний пружини, заводячи її. У такому годиннику пружинний барабан влаштований таким чином, що під час заводу пружини, при досягненні максимального моменту, пружина буде прослизати, запобігаючи поломку годинникового механізму.
Для передачі енергії від пружини через шестереночние механізм до балансу, а також підтримки його коливань і управління швидкістю обертання шестереночние механізму, служить анкерний механізм.
Анкерний механізм складається з анкерного колеса (шестерні), як правило, з 15 зубчиками, анкерної вилки, з впресованими в палети синтетичними рубінами, і балансу.
Анкер періодично звільняє зубчасту передачу і перетворює енергію пружини в імпульси, які передаються балансу для підтримки його коливань зі строго певним періодом, і перетворення цих коливань в рівномірне обертання шестереночние механізму.
Вигнуті кінці анкерної вилки називаються паллетамі. Їх дві - вхідний і вихідний.
При підйомі вхідний палети одночасно опускається вихідна, і анкерне колесо повертається на один зубець.
Потім піднімається вихідна паллета і опускається вхідна, анкерне колесо повертається ще на один зубець і т.д.
Під час підйому вхідний палети, під дією анкера, баланс повертається на півоберта до обмежувача, при цьому власна пружина балансу згортається.
Під час опускання вхідний палети, під дією власної розгортається пружини, баланс робить рух у зворотний бік до другого обмежувача.
Таким чином, баланс постійно здійснює строго обмежені напівколивань, врівноважуючи тим самим хід годинникового механізму.
У звичайній конструкції вузла балансу наскрізні камені, в яких знаходяться цапфи, жорстко запресовують в отвори платини і моста, а накладні камені - в отвори накладок, пригвинчених до площин платини і моста. Між камінням залишають зазори, які заповнюються при складанні вузла годинним маслом. У протиударному механізмі осі балансу запресовані в спеціальні рухомі опори.
Рухома опора влаштована таким чином, що при осьовому ударі вісь балансу зміщуватиметься вгору до тих пір, поки широка частина осі балансу не упреться у вузький отвір наскрізного каменю, прийнявши на себе, таким чином, силу удару. При бічному ударі вісь балансу зміщуватиметься в бік до тих пір, поки не упреться своєю потовщеною частиною в стінку отвори опори. Таким чином, замість тонких цапф, все навантаження приймають на себе потовщені частини осі балансу, оберігаючи перші від поломки і вигину.
Для компенсації явища гравітації на анкерний механізм були винайдені спочатку турбійони регулятор в 1795 році, а потім на початку XX століття - карусель.
За матеріалами інтернет-видання www.swiss-watch.ru.