Пристрій і розрахунок передавального механізму годинника
До передавальному механізму годин відноситься система коліс і трибов, що здійснює передачу руху від двигуна до регулятора. Кожна пара зачеплення відрізняється своїми розмірами і кількістю зубів. Колесо зазвичай має більше 15 зубів, а триб до 15 зубів.
Колісна система, загальна для всіх годин, складається з наступних коліс і трибов:
1. Барабан. У годиннику з гирьовим заводом на барабан намотують шнур, струну або ланцюг, а в годиннику з пружинним заводом пружина переважно міститься в барабан.
2. Колесо додатковий (переважно в годиннику з продоложітельним заводом).
3. Колесо середнє (центральне).
4. Колесо проміжне.
5. Колесо секундне.
6. Колесо спусковий (анкерне, циліндричний).
7. Мінутнік (триб хвилинної стрілки)
8. Колесо вексельний.
9. Колесо годинне
Під час кожного напівколивань регулятора колісна система годинникового механізму повертається на строго певний кут, після чого зупиняється на якусь частку секунди - до кінця напівколивань. При зворотному русі регулятора колісна система знову повертається на той же певний кут і знову зупиняється на такий же відрізок часу. Цей рух повторюється безперервно.
Зубчаста передача годинникового механізму збільшує швидкість передачі в стільки разів, у скільки разів число зубів ведучих коліс більше числа зубів ведених трибов.
Зубчасте зачеплення передавального механізму годинника називається ангренаж.
Колесо (або триб), передає рух, називається ведучим, а отримує рух - веденим. У годинниковому механізмі зазвичай колесо є провідним, а триб - веденим.
Передавальним числом називається відношення кількості зубів ведучого колеса до зубів веденого. Воно показує, скільки оборотів зробить ведене колесо за один оборот ведучого, т. Е. За один і той же проміжок часу колесо зробить менше число обертів, ніж триб.
Баланс кишенькових і наручних годинників з анкерним ходом зазвичай робить 18 000 коливань в годину, т. Е. 300 коливань в хвилину. Анкерне колесо майже завжди має 15 зубів. Отже за один оборот анкерного колеса баланс зробить 30 коливань (кожного зуба колеса відповідає два коливання балансу).
Число оборотів анкерного колеса п анк знайдемо з наступного співвідношення:
п анк = 300/15 * 2 = 10 об / хв
т. е. анкерне колесо за одну хвилину зробить 10 оборотів.
Секундне колесо, на вісь якого насаджується секундна стрілка, робить один оборот в хвилину, а центральне колесо (з хвилинною стрілкою) робить один оборот за годину, або його обороту в хвилину.
Загальне передавальне число від центрального колеса до анкерного триба дорівнює добутку передавальних чисел окремих зчіпних пар:
Отже передавальне число показує відношення кількості зубів ведучих коліс до кількості зубів ведених трибов або відношення кількості оборотів ведених трибов до кількості оборотів провідних коліс. Зазвичай передавальне число в кишенькових і наручних годинниках від центрального колеса до анкерного трибу дорівнює 600.
Варіантів співвідношення числа зубів коліс і трибов багато, до практично вже вироблені певні норми (табл. 1).
Таблиця 1
Кількість зубів, коліс і трибов кишенькових і наручних годинників, які роблять 18 000 коливань балансу в годину
При підборі нового колеса або триба можна керуватися табл. 1 або нижченаведеним способом.
Якщо в годиннику відсутня одне колесо, а всі інші колеса є, а також відома кількість коливань балансу в годинах, то відсутню колесо можна знайти, користуючись розрахунком, зазначеним в наступному прикладі.
Приклад. Знайти число зубів загубленого проміжного колеса, якщо відомо, що центральне колесо має 80-12 зубів, секундне - 80-10 зубів, анкерне - 15-8 зубів; 80; 80 і 15 - числа зубів коліс; 12; 10 і 8 - числа зубів триба. Баланс робить 18 000 коливань в годину.
Припустимо, що Триб проміжного колеса має 10 зубів, тоді число зубів проміжного колеса буде:
Щоб знайти кількість оборотів анкерного колеса за 1 годину, треба кількість коливань балансу за 1 годину розділити на подвоєне число зубів анкерного колеса:
18 000/2 * 15 = 600 обертів
Число зубів барабана можна знайти наступним чином: зазвичай центральне (середнє) колесо робить I оборот в годину, тривалість ходу годинника - 36 годин. Отже за 36 годин центральне (середнє) колесо зробить 36 оборотів. Така ж кількість оборотів зробить центральний (середній) триб.
Знаючи, що барабан повинен забезпечити до 5,5 обороту, можна знайти передавальне число:
Щоб забезпечити велике передавальне число (10: 1; 9: 1 і т. Д.), В зубчастої передачі годин застосовують циклоїдальних зачеплення, яке завдяки особливій формі зубів дозволяє застосовувати триби з малим числом зубів.
Передачу обертання і зусиль зубчаста пара здійснює в місці стикання зубів коліс і трибов по так званій початковій окружності (рис. 39). Кожне колесо або триб має три кола: коло виступів, початкову окружність it окружність западин.
Окружністю виступів називається коло, описане з центра колеса і обмежена головками зубів колеса.
Початковою окружністю називається коло, по якому проходить зачеплення колеса і триба.
Окружністю западин називається коло, що проходить через основи зубів колеса або триба.
Правильним зачеплення між триби і колесом буде тоді, коли початкові окружності колеса і триба стикаються в одній точці (рис. 39). При глибокому зачепленні (рис. 40) початкові окружності колеса і триба перетинаються. При дрібному зачепленні (рис. 41) початкові окружності колеса і триба не стикаються і не перетинаються. Колесо і триб повинні мати однаковий крок зачеплення. Зубчаста передача працює правильно, якщо величина переданої сили не змінюється і втрати на тертя зведені до мінімуму. Зміна величини переданої сили залежить від правильного профілю зубів.
У годиннику спрощеної конструкції фрезеровані триби замінені цевочного (штифтові складальні триби). Число штифтів повинно бути 8-12, але не менше 6. цевочного триби прості у виготовленні, мало чутливі до помилок в відстанях осей і легше переносять забруднення. Штифти цевочного трибов повинні обертатися, щоб забезпечити менше тертя під час роботи і менший їх знос. Помилки в зубчастих зачеплення викликають збільшення тертя.
У кожній парі зубчастого зачеплення треба мати достатній зазор між зубами, інакше потрапляння незначною
рязі між зубами може викликати зупинку годин. Це особливо важливо в колесах, що рухаються з маленьким зусиллям (секундне, анкерне). Колеса, що знаходяться ближче до джерела енергії - пружині, повинні бути товщі і в міру віддалення від нього - тонше. В середньому бічний зазор між зубами повинен бути в межах 0,1-0,17 кроку, а радіальний зазор -
0,4 модуля. Бічний зазор здійснюється за рахунок зменшення товщини зуба триба. При правильному зачепленні обертання відбувається легко, без поштовхів і ударів. Правильність зачеплення залежить також від правильно підібраного числа зубів триба: зі збільшенням числа зубів триба зачеплення поліпшується і, навпаки, чим менше число зубів триба, зачеплення погіршується, бо кожен зуб триба довше знаходиться в зачепленні з зубчастим колесом. При правильному зачепленні зуби коліс повинні торкатися один одного в тих точках, де їх головки переходять в заокруглення, т. Е. Повинні стосуватися початкові окружності коліс і триба.
Мал. 39. Правильна практична форма зубів колеса і триба
Мал. 40. А-глибоке зачеплення; Б-зачеплення з малим триб В-виправлення глибокого зачеплення вельцеваніем; Г-виправлення зачеплення при малому трибе
Мал. 41. А-дрібне зачеплення; Б-виправлення дрібного зачеплення
Кроком зубчастого зачеплення t називається відстань між вершинами двох сусідніх зубів, виміряний по початковій окружності в лінійних заходи.
Модуль зубчастого зачеплення
Діаметр початкової окружності колеса або триба менше його зовнішнього діаметра на подвоєну висоту головки зуба.
Зовнішні діаметри коліс і трибов можна вимірювати мікрометрами, діаметри початкових кіл визначають за допомогою таблиць або відповідними обчисленнями (діаметр початкової окружності дорівнює модулю, помноженому на число зубів).