0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сделать напольные часы или подобрать механизм для готового корпуса

Как сделать напольные часы или подобрать механизм для готового корпуса

Ниже показана обобщенная конфигурация установочной панели, которую можно использовать с механическими механизмами с гиревым заводом. Каждый конкретный механизм поставляется с инструкциями, которые будут включать информацию об изготовлении установочной панели под этот конкретный артикул механизма.

Рисунок 1

(Создание установочной панели)

Рисунок 2: (Правильное расположение механизма в корпусе относительно стеклянного окна передней двери)

Рисунок 2 показывает, как устанавливается механизм и циферблат, а также какого размера должна быть декоративная рамка вокруг циферблата и окно в двери корпуса часов по отношению к циферблату. Размер G указывает размер от центра оси стрелок до нижнего края платины механизма (или верхней поверхности/плоскости монтажной площадки). Размер Н не имеет значения при установке циферблата непосредственно на механизме (циферблат с задними монтажными штифтами, которые крепят непосредственно к передним платинам механизма), но этот размер важен, если вы используете плоский металлический циферблат, который не устанавливается непосредственно на механизме. Это измерение позволит вам узнать величину рекомендуемого расстояния между передней платиной механизма и передней поверхностью вашего циферблата.

Оба размера G и H будут отличаться в зависимости от модели механизма, так что следует обратиться к перечню по «Спецификации чертежей механизмов для механических часов» по конкретной модели.

Рисунок 2

(Показано размещение механизма/циферблата в сборе, по отношению к декоративной рамке циферблата и стеклу в передней дверце корпуса напольных часов)

Рисунок 3A: (Установка монтажной площадки механизма в корпусе напольных часов)

Этот рисунок показывает, как устанавливать монтажную площадку на планку, которую необходимо прикрепить к боковой раме корпуса напольных часов. Этот метод монтажа, как правило, рекомендуется для боковых стенок корпуса из твердой древесины (реечного мебельного щита). Монтажная планка располагается в корпусе таким образом, чтобы монтажная площадка была на нужной высоте для монтажа механизма (вернитесь к информации по предыдущему шагу) (2).

Рисунок 3A

(Один из способов установки монтажной площадки в корпусе напольных часов)

Рисунок 3B: (Монтаж установочной панели в корпусе напольных часов с помощью «промежуточной планки»)

Этот рисунок показывает, как с помощью промежуточной планки можно увеличить расстояние от монтажной планки до установочной панели механизма. Этот метод используется, когда по каким-либо конструктивным причинам невозможно непосредственное крепление установочной панели к монтажной планке.

Рисунок 3B

(Монтаж установочной панели в корпусе напольных часов с помощью «промежуточной планки»)

Рисунок 4: (Определение глубины корпуса напольных часов и правильное крепление гонга)

Этот рисунок показывает правильное расположение молоточков механизма относительно стержней гонга, а также необходимый зазор между головкой молоточка и стержнями.

Размер D показывает необходимое расстояние от оси стрелок по вертикали до уровня головок винтов стержней гонга в верхней части литого блока. Обратитесь к перечню по «Спецификации чертежей механизмов для механических часов» по конкретной модели механизма чтобы узнать этот размер.

Размер Е показывает расстояние по горизонтали от кончика оси стрелок (допустимое расстояние от кончика оси стрелок и до внутренней поверхности дверного стекла 6-12мм) до задней поверхности гонга. Еще раз, обратитесь к перечню по «Спецификации чертежей механизмов для механических часов» для этого размера на конкретной модели механизма.

Определение размера D и E, необходимо для того, чтобы должным образом расположить стержни гонга в корпусе напольных часов, независимо от применения способа, показанного на следующей иллюстрации 5А или 5В.

Рисунок 4

(Определение глубины корпуса напольных часов и правильное крепление стержней гонга)

Рисунок 5A: (Монтаж гонга к задней стенке корпуса напольных часов)

Есть два способа, которыми гонги крепятся к задней стенке корпуса. Когда глубина корпуса для напольных часов точно не известна, гонг может быть установлен непосредственно на задней стенке, без промежуточных элементов. Такой прямой метод монтажа является предпочтительным, если толщина задней стенки составляет от 10 до 15мм. Для более толстых стенок задних панелей предпочтительно использовать вариант звуковой площадки и монтажной планки, как это показано на рисунке 2.

Важно помнить, что Вы должны обеспечить доступ через съемную верхнюю панель корпуса напольных часов или через съемные боковые панели для выравнивания и корректировки механизма молоточков и стержней гонга, если вы устанавливаете гонг на задней стенке.

Рисунок 5А

(Монтаж гонга к звуковой площадке)

Рисунок 5B: (Монтаж гонга к планке-перемычке в корпусе для напольных часов)

Если глубина корпуса для напольных часов позволяет произвести монтаж гонга к перемычке, закрепленной на боковых стенках корпуса напольных часов, то это является хорошей альтернативой монтажу гонга непосредственно к задней стенке. Этот метод монтажа обеспечивает гораздо лучшую доступность для финальной корректировки и выравнивания молоточков механизма и стержней гонга, так как задняя стенка корпуса напольных часов может быть сделана целиком съемной.

Обратитесь к рисунку 4, чтобы определить, размеры D и E, прежде чем монтировать стержни гонга в корпусе напольных часов.

Рисунок 5В

(Монтаж стержней гонга в сборе к планке-перемычке)

Рисунок 6: (Размер от лицевой поверхности циферблата до передней части гирь)

Размер I, показанный на рисунке 6, как правило, не вызывает проблем в прямых узких секциях корпусов напольных часов. Размер I может иметь решающее значение при сборке, несмотря на сужение секции корпуса напольных часов. Если механизм и циферблат установлены слишком далеко вперед в корпусе напольных часов, гири, возможно, не будут иметь достаточного места для движения вниз в узкой секции корпуса напольных часов, не касаясь передней рамы корпуса или дверного стекла. Так как циферблат не показан в «Спецификации чертежей механизмов», размер I там не отражен, однако он имеется в письменных спецификациях и четко определяется как «Максимальное расстояние между передней частью гирь и циферблатом».

Примечание:

Это важный аспект при размещении механизма в сборе в узкой секции корпуса напольных часов, когда верхняя секция выступает вперед относительно секции маятника и гирь.

Рисунок 6

(Определение внутренней ширины корпуса напольных часов)

Иногда модель механизма, выбранная по «Спецификации чертежей механизмов», может не подойти для регулировки хода маятника с помощью максимальной амплитуды из-за особенности корпуса. В этом случае необходимо отрегулировать ход вручную. Такая корректировка может быть легко выполнена, при наличии доступа через боковые панели в корпус напольных часов, что дает возможность корректировать подвес маятника вручную в соответствии с инструкциями, прилагаемыми к механизму.

Почти всегда амплитуда маятника (в том числе, максимальная амплитуда) определяет внутреннюю ширину секции корпуса, где располагается маятник. В тех случаях, когда используются маятники с линзами малого диаметра, ширина может зависеть от размера FF, как показано на этом рисунке. Если механизм, который вы используете, имеет один рычаг отключения/переключения мелодии или рычаги отключения/переключения мелодии с каждой стороны, внутренняя ширина корпуса должна позволять свободную работу этих рычагов отключения/переключения мелодии вверх/вниз. Еще раз обратитесь к перечню по «Спецификации чертежей механизмов» для получения размера FF для конкретного механизма, который вы используете.

Читайте так же:
Как правильно отрегулировать домашний барометр

Примечание:

Колебание, показанное для каждой модели маятника в каталоге, это «обычное рабочее» колебание. В зависимости от конфигурации механизма и маятника значение колебания могут незначительно меняться. Желательно добавить 3см при подборе внутренней ширины корпуса напольных часов.

Дополнительная внутренняя ширина часов требуется для применения функции механизма «АВТОМАТИЧЕСКАЯ НАСТРОЙКА РАВНОМЕРНОСТИ ХОДА», как описано в Рисунке 7.

Предлагаемая формула для определения внутренней ширины корпуса напольных часов: диаметр линзы маятника + 15 — 20 сантиметров. При запуске механизма это позволит автоматически отрегулировать колебания мятника, превышенные ранее вручную.

Примечание:

Рычаг включения/отключения ночного режима показан пунктиром, потому что он имеется не на всех моделях механизмов. Даже если на вашей модели механизма есть только правый боковой рычаг отключения/переключения мелодии, вам все же нужно удвоить размер от C/L механизма до кончика рычага, так как C/L механизма всегда должны быть центрированы по ширине корпуса напольных часов.

Рисунок 7

(Определение внутренней ширины корпуса напольных часов)

Все маятниковые механизмы напольных часов, представленные в нашем ассортименте, оснащены функцией автоматической регулировки равномерности хода (колебаний). Эта полезная функция позволяет автоматически устанавливать равномерное колебание маятника. Правильно (равномерно) качающийся маятник имеет ровный и отчетливый звук «тик-так». Но эта функция включается путем однократного ручного отклонения маятника в сторону, на расстояние, несколько превышающее его нормальную амплитуду. Таким образом, у Вас есть выбор: ограничиться минимальной шириной корпуса – тогда корпус должен вмещать по ширине только нормальную амплитуду качения маятника, либо увеличить ширину корпуса, что позволит использовать, при эксплуатации часов, функцию автоматической регулировки равномерности хода.

Рисунок 8: (Понимание длины маятника и как измерить корпус напольных часов)

Длина маятника механизмов напольных часов, с гиревым приводом, не определяет высоту корпуса от оси стрелок до панели пола. Определять её будет опускание гирь за 7-8 дней эксплуатации.

Размер A, показанный на этом рисунке, позволяет убедиться в том, что положение маятника по отношению к дверному стеклу корпуса напольных часов является правильным. Маятник, который подвешен слишком высоко выглядит плохо. Маятник, который частично скрыт нижней секцией двери (ниже уровня стекла) также смотрится некрасиво.

Физическая длина маятников показана в сопроводительных документах. Эта длина всегда будет короче, чем размер A, который является общей длиной маятника (от оси стрелок до нижней части маятника) при установке механизма.

Обратитесь к перечню «Спецификации чертежей механизмов для механических часов» в отношении размера А для информации по конкретному механизму. Если для этого механизма предлагается только один маятник, то будет показан размер длины для смонтированного маятника (от оси стрелок до нижней части маятника). Если для механизма предлагаются несколько моделей маятника без указания размеров, то в описании будет разъяснение, какие измерения позволят определить физическую длину конкретных маятников, чтобы получить требуемую длину монтируемого маятника.

Рисунок 8

(«Физическая длина маятника» в сравнении с

«монтажной длиной маятника»)

Рисунок 9: (Ход гири в отношении к внутренней длине корпуса напольных часов)

Все механизмы для напольных часов, представленные в нашем ассортименте, приводимые гирями будут работать в течение 8 дней (192 часов) при условии, что высота корпуса напольных часов, измеренная от оси стрелок до панели пола (дна), является соответствующей. Скорость снижения гирь в течение 24-часового периода (день опускания гирь) варьируется в зависимости от модели механизма. Мы рекомендуем заводить часы каждую неделю (каждые 7 дней), примерно в то же время и тот же день. Обратитесь к перечню «Спецификации чертежей механизмов для механических часов» в отношении размера С для конкретного механизма, с которым вы работаете.

Рисунок 9

(Ход гирь по отношению к внутренней длине корпуса напольных часов)

Помните, что общая высота корпуса напольных часов — это сумма измерений от оси стрелок вертикально вверх до точки, где нужно ослабить верхние винты стержней гонга и освободить нижнюю часть верхней секции корпуса напольных часов и измерения расстояния от оси стрелок до панели пола корпуса напольных часов (для получения нужной длины хода гирь в течение 8 дней).

Помните, что внутренняя ширина корпуса должна быть такова, чтобы давать возможность для нормальных колебаний маятника и для дополнительной амплитуды начального запуска, чтобы активировать функцию автоматической регулировки равномерности хода маятника. Следует помнить, что внутренняя глубина корпуса напольных часов должна обеспечить необходимый зазор от кончика оси стрелок до стекла передней дверцы и должна позволить установку гонга достаточно глубоко за механизмом, причем молоточек гонга на механизме не должен быть согнут более чем на 1см, для подгонки к стержням гонга; при этом условии стержни гонга никогда не будут помехой для колебаний маятника.

Символ механического мира. Из истории маятниковых часов

Символ механічного світу

На новогодних поздравительных открытках часто помещают изображение часов. Это не удивительно. Ведь момент перехода от старого к новому году фиксируют с помощью прибора для измерения времени — часов.

Более двух веков точными приборами для измерения времени были маятниковые механические часы. Они стали символом своей эпохи. Если в древних мифах мир выглядел как живое существо, то в XVII — XVIII веках его сравнивали с часами, а Бога-творца называли великим часовщиком.

Сегодня механические маятниковые часы стали экзотикой. Проблемы усовершенствование давно перестали быть темами диссертаций или научных конференций. А их история воспринимается как сказка — интересно, поучительно, но очень далеко от современной жизни.

Шпиндельний механізм регулювання ходу годинникаПервые механические часы — башенные — были построены в XIV веке. К XVI века имели только одну стрелку — часовую. Их механизм двигали гири, опускались, а ход регулировался шпиндельным механизмом.

Этот механизм включал коронную шестерню, которая вращалась вокруг горизонтальной оси, вертикально расположенный шпиндель (стержень с двумя лопатками, расположенными примерно под углом 90 °) и присоединен к шпинделя горизонтальный балансир — стержень с размещенными на нем грузами, которые можно было перемещать, чтобы регулировать ход часов . Когда шестерня вращалась, лопатки получали толчки от зубцов, в одну или другую сторону, в результате чего балансир осуществлял колебания, которыми определялся ход часов. Период колебаний зависел от момента инерции системы шпиндель-балансир, силы толчков и трения. Эти факторы трудно стабилизировать. В частности, момент инерции балансира в результате его теплового расширения или сжатия менялся даже в течение суток. Поэтому шпиндельные часы имели низкую точность — не выше полчаса в сутки, и их подводили за солнцем.

Читайте так же:
Как отрегулировать экран монитор самсунг

Около 1510 нюрнбергский механик П.Хенлейн впервые применил вместо гирь стальную пружину и создал карманный шпиндельный часы, которые были еще менее точным, чем башенный, поскольку его ход существенно зависел от степени заведения пружины.

Новую эру в развитии механических часов положило применения в них маятника. Это осуществили основатели научной механики итальянец Галилео Галилей (1564-1642) и голландец Христиан Гюйгенс (1629-1695).

В 1583 гг. 19-летний Г.Галилей, находясь в Пизанском соборе, заметил, что период колебаний люстры остается неизменным (то есть изохронным), когда амплитуда колебаний уменьшается. Впоследствии он исследовал, что период колебаний маятника пропорционален корню квадратному из его длины и не зависит от его веса. Об этом он сообщил в своей книге «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки» (1638). Можно предположить, что Галилей неоднократно размышлял над тем, как применить маятник для создания точных часов, но к разработке механизма приступил только в возрасте более 70 лет, — уже после того как ослеп. По указаниям Галилея разработку часов продолжили его сын Винченцо и ученик Вивиани, но неизвестно, удалось ли им изготовить часы — остались только чертежи, на основе которых впоследствии изготовили модель часов.

Спусковой механизм часов Галилея состоял из двух скоб, закрепленных на оси маятника, храпового колеса со штифтами и пружины со штифтом, которая в разогнутом состоянии не давала колесу возвращаться. Когда маятник двигался влево, верхняя скоба поднимала пружину, колесо возвращалось и ударяло по нижней скобе. Маятник, получив толчок, двигался вправо, верхняя скоба отпускала пружину, храповое колесо, вернувшись на один зуб, останавливалось. Маятник, сделав одно колебание, возвращался, и цикл начинался сначала.

Независимо от Галилея маятниковые часы изобрел Х. Гюйгенса. В 1657 году он получил на часы патент Нидерландов, а в 1658 издал брошюру «Часы», где описал его конструкцию. В своих часах Гюйгенс использовал шпиндельный механизм, который отличался от известного тем, что коронная шестерня вращалась вокруг вертикальной оси, балансира с грузами не было, а к шпинделя, расположенного горизонтально, присоединялся маятник. Поскольку колебания маятника происходили под действием неизменной силы тяжести, период колебаний был стабилен, что обеспечивало существенное повышение точности часов по сравнению с шпиндельным.

Шпиндельный механизм был менее совершенным, чем механизм, предложенный Галилеем. В частности, он мог работать только в случае применения маятника с большой амплитудой колебаний. Х. Гюйгенса исследовал, что такие колебания не являются изохронными. Можно было бы попытаться разработать новый механизм, который мог бы действовать при малых амплитудах колебаний маятника, но Гюйгенс выбрал путь совершенствования шпиндельного механизма. В результате экспериментальных и теоретических исследований он установил, что изохронным является маятник, который движется по циклоиде, а также получил еще ряд результатов, которые существенно развивали раздел механики — динамику.

В 1673 Гюйгенс издал труд «Маятниковые часы», в которой описал конструкции часов с обычным, циклоидальные и коническим маятниками, впервые в истории науки рассмотрел вопрос о центре колебания физических тел, определения ускорения земного притяжения с помощью маятника, дал теорию центробежной силы, описал механические и геометрические свойства циклоиды, исследовал эволюты и эвольвенты.

Первые часы с циклоидальные маятником по проекту Гюйгенса изготовил мастер С.Костер. Такие часы имел погрешность 5-10 секунд в сутки.

В 1675 Гюйгенс одновременно с Робертом Гуком предложил использовать в качестве регулятора колебаний систему «баланс — спираль», которая состоит из колеса с массивным металлическим ободом, закрепленным на оси, и тонкой пружины, один конец которой крепится к оси баланса, а второй — к неподвижной опоры. Эта система оказалась слишком чувствительной к изменению температуры, так как при изменении температуры менялась не только длина пружины, но и ее упругие свойства.

Невозможность добиться стабильного хода часов с большой амплитудой колебаний маятника, которая необходима для работы шпиндельного механизма, заставила мастеров искать способы использования колебаний с малой амплитудой. Таким средством стал анкерный механизм. В нем зубцы анкера (Anker — немецки означает якорь), который находится на оси маятника, поочередно входят в зацепление с зубцами ходовой шестерни и регулируют ее вращения. Первые часы с анкерным механизмом изготовил в 1671 англичанин Уильям Клемент (1640-1696).

Анкерный механизм усовершенствовал в 1715 англичанин Джордж Грэхем (1673-1751), который изобрел несвободный анкерный механизм, имеющий значительно меньшие потери энергии, чем механизм Клемента. Использовав этот механизм, Грэхем создал часы с точностью хода 0,1 секунды. Механизм Дж.Ґрехема применяли в астрономических обсерваториях до 1890 гг. — Почти 200 лет.

Дж.Ґрехем несколько лет исследовал влияние различных факторов на ход часов и пришел к выводу, что решающую роль играет изменение температуры. Определив коэффициенты температурного расширения различных металлов, Грэхем изобрел ртутный компенсационный маятник. Маятник был наполнен ртутью, которая имеет коэффициент теплового расширения на порядок выше, чем железо. При повышении температуры длина маятника растет. В то же время ртуть поднимается в трубке и компенсирует опускания центра тяжести маятника.

Одновременно с Ґрехемом над проблемой температурной компенсации маятника работал Джон Гаррисон (1693-1776). В 1726 он сконструировал решетчатый маятник с продольных железных и поперечных латунных стержней. При повышении температуры из-за расширения железных стержней длина маятника росла. Но латунные стержни, расширяясь, искажали стальные стержни, компенсируя рост длины маятника.

Дж.Гаррисон создал и первый морской хронометр. На это его вдохновил билль (закон) Английского парламента о премии в 20 тыс. Фунтов стерлингов за способ определения долготы с погрешностью в 0,5 градуса или 30 миль за время плавания в Вест-Индию (Америку) и обратно.

Дж. ГаррисонГаррисон приступил к разработке хронометра в 1726 г.. И завершил разработку первых часов в 1735 Часы приводился в действие двумя ходовыми пружинами. Его ход определялся двумя массивными балансами, которые колебались в противоположных направлениях, за счет чего существенно уменьшался влияние движений корабля на ход часов. Гаррисон также разработал новый спусковой механизм, известный под названием «конек», средство автоматической компенсации действия изменений температуры на балансовые пружины, добился существенного уменьшения трения в механизме. Эти часы испытали в мае 1736 г. Во время плавания в Лиссабон и обратно и получили обнадеживающие результаты.

Читайте так же:
Синхронизация пульта и камеры gopro

Второй, усовершенствованный, часы Гаррисон изготовил в 1739 На море его испытывали, поскольку Англия находилась в состоянии войны с Испанией и была опасность, что часы могут попасть в руки врага.

В 1741 г.. Гаррисон начал изготовление своего третьего морского часов, но закончил его только в 1757 году. Здесь для компенсации влияния изменения температуры на упругость спирали и на ход часов было применено биметаллический компенсационный устройство, менял длину пружины при изменении температуры. Эти часы тоже не испытали на море. В 1759 Гаррисон изготовил четвертый морской часы. В нем он применил видоизмененный шпиндельный ход и использовал ряд усовершенствований, разработанных ранее.

С целью проведения испытаний в путешествие с этим хронометром 18 ноября 1761 на Ямайку на корабле «Дептфорд» из Портсмута отправился сын Харрисона Уильям. После 61-дневного путешествия часы отставал примерно на 9 с. В обратный путь корабль отправился 28 января 1762 и прибыл в Портсмут 26 марта 1762 Часы за это время отстал на одну минуту и ​​5 секунд, что соответствовало погрешности в 18 миль, которая была меньше, чем 30 миль — погрешности допускалась для получения премии в 20 тыс. фунтов стерлингов. Итак, Гаррисон решил проблему, которую поставил Английский парламент, после 36 лет работы!

Однако соответствующие инстанции вважилы результаты неубедительными. Харрисону выплатили только 10 тыс. Фунтов и продолжили испытания. Они были успешными, но вторую половину премии Гаррисон получил незадолго до смерти — только после того, как его часами в 1772-1775 гг. Успешно воспользовался знаменитый Джеймс Кук во время плавания южными морями на корабле «Резольюшен».

Понятно, что история часов не остановилась на хронометрах Гаррисона. Другие мастера совершенствовали механизмы (только анкерных механизмов был изобретен более двухсот!), Разрабатывали новые материалы — с близким к нулю коэффициентом линейного расширения (для маятников) и с минимальным значением Термоеластичная коэффициента (для упругих элементов), создавали новые типы часов, например, наручные .

В XIX в. появились электрические часы, в которых колебаниями маятника руководит электрическая схема, в середине ХХ века — электронные, в основе которых подсчет числа колебаний кварцевого резонатора электронной схеме.

Сегодня механические маятниковые часы по точности не могут конкурировать с электронными как приборы для измерения времени. Но они сохраняют эстетическую ценность, и их история, как часть истории человеческой цивилизации, всегда будет оставаться источником вдохновляющих примеров.

В. Николаенко
По материалам книги:

Пипуныров В.Н. История часов с древнейших времен до наших дней. М .: Наука, 1982

Регулировка хода часов. Влияние температуры воздуха

Период колебании часового осциллятора обусловлен прежде всего его размерами. Если продолжительность колебания маятника не зависит от его веса, то для баланса продолжительность колебания в существенной степени зависит от материала, причем не только баланса, но и волоска.

Величина полупериода (продолжительность полуколебания) маятника определяется его длиной по формуле:

где T – полупериод (продолжительность полуколебания) маятника;

lr – приведенная длина маятника;

g – ускорение силы тяжести.

Расчетом можно установить, что приведенная длина секундного маятника для нашей географической широты равна 99,4 см, а полусекундного – 24,9 см.

Период полуколебания баланса обусловлен его размерами и вращающим моментом волоска. Для точного регулирования хода служит так называемый градусник, регулировочная стрелка которого закреплена подвижно на мосту баланса. Ее хвостовик с замком, охватывающим волосок на его последнем внешнем витке вблизи колодки, при повороте стрелки изменяет рабочую длину, а с ней и вращающий момент волоска. В большинстве случаев смещение регулировочной стрелки на одно деление шкалы изменяет суточный ход часов примерно на 2 мин. У старых пружинных часов с балансовым осциллятором без волоска ход регулировался только изменением силы приводной пружины. Для этого на крышке барабана пружины был специальный храповик с защелкой. У часов с балансом фолио его амплитуда задавалась щетинными упорами, закрепленными на неподвижной и регулируемой консолях. Карманные часы XVIII в. со шпиндельным спуском имели специфический так называемый регулятор Томпиона, который, как и градусник с регулировочной стрелкой, изменял рабочую длину волоска.

Количество полуколебаний баланса различается в зависимости от типа часов, их величины и исполнения. Нижний предел этого количества начинается с трех полуколебаний в секунду у больших часов, например у будильников. Морские хронометры с четырьмя полуколебаниями в секунду также относятся к группе часов с низкой частотой осциллятора. Продолжительность колебания карманных часов около 1/5 с, а наручных – колеблется в пределах от 1/5 до 1/6 с*.

* В последнее время с целью повышения точности часов стали применять более высокочастотные балансы с периодом полуколебаний до 0,1 с. (Прим. науч. ред.)

Венцы балансов некоторых карманных и наручных часов имеют на окружности маленькие регулировочные винтики. Изменением их положения на венце выравнивается ход часов, прежде всего различия в частоте при горизонтальном и вертикальном положении баланса, вызываемые изменением трения цапф.

О некоторых причинах различной длительности полуколебаний мы уже упоминали при описании спусковых механизмов. Наряду с колебаниями ведущей силы, чувствительными прежде всего у точных часов, и различными побочными явлениями, вызываемыми изменениями смазочных свойств стареющего масла и т.п., на ход часов влияет и изменение температуры и давления воздуха. При изменении температуры вещества изменяют свой объем, причем изменяются их механические свойства, что особенно важно для подвесных пружин маятника и волосков. О том, что в часовом деле нельзя пренебрегать тепловым расширением, свидетельствует то обстоятельство, что однопроцентное изменение в длине маятника изменяет суточный ход часов на целые 432 с.

Сравнительно хорошие результаты давали в этом отношении маятники из высохшей еловой древесины, температурная погрешность которых колебалась в пределах 1/5 с в день на 1°C. Для астрономических измерений такая степень точности, само собой разумеется, недостаточна, поэтому пришли к идее создания компенсационных элементов. Принцип всех температурных компенсаторов маятников заключался в сохранении постоянства расстояния между центром тяжести и точкой подвески маятника. В 1720 г. эту проблему вполне успешно решил Грагам с помощью ртути, заполняющей частично пространство линзы маятника. Температурная погрешность его маятника упала до 0,001 с/сутки на 1°C.

Читайте так же:
Регулировка подачи масла на цепь бензопилы хускварна 5200

Большой интерес у часовщиков вызвали биметаллические решетчатые маятники, составленные из двух систем стальных и латунных стержней. Одна система была жестко соединена с подвеской маятника, а другая – с его линзой. При выборе размеров необходимо было учитывать различные коэффициенты температурного расширения обоих металлов так, чтобы и при большом изменении температур длина маятника от точки подвеса до центра линзы оставалась неизменной. Интересно решенные решетчатые маятники создали Гаррисон, Юргенсен, Берту, Леруа, Депарсье, Троугтон и многие другие (некоторые их конструкции показаны на рис. 30).

Рис. 30. Маятник с биметаллической компенсацией температурной погрешности

Первым чешским часовщиком, производившим температурно-компенсированные маятники собственной конструкции, был опять-таки Йозеф Коссек, которым были созданы некоторые весьма интересные конструкции ртутных и биметаллических компенсаторов. И известная пражская мастерская Вилленбахера и Ржебичека, основанная в первой половине прошлого века, конструировала собственные типы биметаллических маятников.

Шарль Эдуард Гильом (1861. 1938) исследовал свойства ферроникелевых сплавов и нашел сплав с содержанием 36% никеля, известный под названием «инвар» (от французского слова invariable), не только стойкий к коррозии, но и обладающий самым малым коэффициентом температурного расширения. В 1897 г. Тюри использовал инвар Шарля Эдуарда Гильома для создания маятников, а через три года стал монтировать инварные маятники у своих часов для астрономических измерений времени мюнхенец Рифлер. С того времени происходят и первые кварцевые маятники венского конструктора точных часов Карла Сатори, стабильность длины которых была еще на 60% больше, чем у инварных.

Точность маятниковых часов на астрономических обсерваториях зависела также от влияний восходящих потоков воздуха и при изменениях барометрического давления. Возникающая при этом барометрическая погрешность устранялась либо тем, что часовой механизм помещали в пространстве с частичным вакуумом (это одновременно ограничило влияние воздействия указанных сил), либо с помощью анероидного компенсатора – манометрической коробки с компенсаторным грузом, закрепленным на маятнике.

Балансовый осциллятор более чувствителен к воздействиям температуры, чем маятник.

Барометрическая погрешность баланса достигает около 0,2 с в сутки при изменении давления воздуха примерно на 0,01 Па. Изменение температуры на 1°C у обычных часов с латунным балансом и бронзовым волоском вызывает суточное изменение хода часов по меньшей мере на 10 с.

Неблагоприятные влияния изменений температуры на ход балансовых осцилляторов учитывали уже старые часовщики, которые изыскивали способ борьбы с этим влиянием.

Рис. 31. Изменение формы баланса с биметаллическим ободом:
а – при повышенной температуре, б – при средней температуре, в – при пониженной температуре

Биметаллическая система, широко применяемая для маятников, нашла большое применение и для балансов, главным образом в виде биметаллических балансов с ободом, изготовленным из сварных стальных и латунных лент (рис. 31). У часов с обычным, некомпенсированным по температурам балансом увеличивался при повышении температуры момент инерции баланса, и часы тогда начинали отставать. Однако у биметаллического баланса под влиянием различной степени расширения стали и латуни обод прогибается в месте шва свободными концами вовнутрь, диаметр баланса уменьшается, ход часов ускоряется, в силу чего температурная погрешность компенсируется. При понижении температуры происходит противоположный процесс. Такой баланс мог удовлетворительно исправлять температурную погрешность всего осциллятора, а потому присоединенный к нему волосок не компенсировался. Известны различные виды компенсационных балансов для морских хронометров – биметаллический баланс Ирншау, построенный им в 1790 г., и баланс Шарля Эдуарда Гильома, изготовленный из латуни и ферроникеля и др.

В 1775 г. Берту открыл так называемую вторичную ошибку, оставшуюся у компенсационных балансов и проявляющуюся в суточном изменении хода часов в пределах от 2 до 5 с. Причиной этого был нелинейный характер расширения материалов баланса с изменением температуры. Берту установил, что биметаллический компенсационный баланс может точно устранить влияние температурного расширения лишь при двух определенных температурах, тогда как в диапазоне между ними возникает именно эта вторичная погрешность.

Закаленные стальные волоски, впервые изготовленные Жаном Целанисом Лутцом в 1847 г., которые раньше использовались для биметаллических балансов, страдали рядом недостатков. Они корродировали, и на них влиял земной магнетизм. Достоинствами же их были сравнительно малое внутреннее трение и малый расход энергии на упругую деформацию.

Шарль Огюст Пейлар (1840. 1895) изобрел в 1877 г. в качестве побочного продукта при производстве платины неокисляющийся немагнитный сплав палладия с температурой плавления 1550°C. В то же время англичане производили эксперименты с волосками из стекла и золота. Изобретение Пейлара имело бесспорно большое значение для внедрения новых материалов в часовое производство, но это изобретение затмили дальнейшие изобретения Гильома, касающиеся ферроникелевых сплавов. Целью экспериментов Гильома было создание биметаллического баланса без вторичной погрешности. Ферроникелевый сплав, подходящий для такого баланса, содержал 42% никеля. В 1897 г. Поль Перре изготовил из этого сплава волосок, который имел намного меньшие изменения упругости в зависимости от температуры, чем сталь. После многих лет дальнейших экспериментов был создан, наконец, в 1913 г. опять-таки благодаря Шарлю Эдуарду Гильому новый температурно-стабильный материал элинвар (название произошло от сокращенных слов elasticite invariable) с содержанием хрома от 10 до 12%. Этот ферроникелевый сплав хотя и имел постоянный модуль упругости, но слишком сильно снижал амплитуду колебаний баланса и был очень чувствителен к магнитному полю. Другими его недостатками были мягкость и легкая деформируемость.

Несмотря на это, все же такая передача функций температурной компенсации с баланса на волосок привилась, так что в нынешнем часовом производстве применение компенсационных волосков – обычное дело. Исключением являются хронометры, где до сих пор сохранился биметаллический баланс с цилиндрическим стальным волоском. Нынешние наручные часы имеют компенсационные волоски из специальных ферроникелевых сплавов, известных под торговыми названиями «ниварокс», «изовал» и т.п., и гладкий монометаллический баланс, которые не участвуют в компенсации температурных влияний.

В историческом обзоре развития многих сплавов следует упомянуть эксперименты М.Р. Штрауманна из Вальденбурга, который использовал для баланса температурную анизотропию (различную степень растяжимости материала в разных направлениях) цинковых сплавов, достигаемую их надлежащей обработкой. Этими новыми материалами удалось еще более понизить температурную погрешность часов.

Балансовый осциллятор является весьма сложным устройством. Наряду с температурой и барометрическим давлением на стабильность его полуколебаний воздействует еще ряд других факторов, среди которых есть и неизохронная погрешность, возникающая при непостоянстве амплитуды баланса. Укажем для полноты изложения хотя бы на главные источники неизохронной погрешности, вызываемой нестабильностью амплитуды. Наряду с переменным импульсом спускового механизма это бывают колебания упругости волоска, влияние формы его крепления на концах, изменение зазора в замке регулировочной стрелки, градусника, изменение положения центра тяжести волоска и др.

Читайте так же:
Как отрегулировать систему отопления в многоэтажном доме

Исследуя детальнее форму плоских волосков, мы должны обратить внимание в некоторых случаях на особую форму их концевой кривой. Волосок с особой формой закругления носит наименование волоска с кривой Бреге по имени самого создателя. Это, по существу, обычный плоский волосок, последний внешний виток которого несколько приподнят над остальными витками и сформирован в особую кривую, компенсирующую вредное переменное влияние крепления волоска в колодке и на мостике баланса.

Точная регулировка хода переносных часов и при хороших регуляторах с компенсационными элементами является весьма трудным делом, поскольку при изменении положения баланс, осциллятор и часовой механизм непрерывно подвергаются изменяющимся влияниям, например влиянию силы тяжести баланса и волоска или различного трения цапф в опорах при горизонтальном и вертикальном положениях механизма. Чтобы устранить неправильности хода, вызываемые положениями механизма, Бреге создал специальное устройство «турбиллион». Принцип его работы состоял в размещении спуска с осциллятором в особой клетке, которая постоянно вращалась вокруг вала секундного колеса со скоростью одного оборота в минуту. Этим способом Бреге исключил влияние силы тяжести баланса и волоска при изменении положения часов. Производство турбиллионов достигло высокого уровня в Швейцарии. Известны турбиллионы Фредерика-Луи Фавре-Булле (1770. 1849), Эрнеста Гвинарда (1879) и, наконец, одного из главных позднейших производителей этих приборов Альберта Пеллатона-Фавре (1832. 1914) и его сына Джеймса.

В 1894 г. Бэйн Бонниксен из Ковентри изобрел другой вариант турбиллиона – карусель, которая отличалась от турбиллиона Бреге главным образом скоростью вращения клети. Первоначально клеть со спуском в каруселях Бонниксена вращалась вокруг вала секундного колеса один раз в 52,5 мин, но у новейших типов время оборота сократилось до 39 мин.

Как связаны время маятниковых часов и период времени маятника в них? [закрыто]

из-за ΔТ Δ T изменение температуры, когда коэффициент линейного расширения материала маятника равен α α , T 1 T 1 это период времени, когда температура не меняется.

Теперь я не могу понять, как связаны период времени маятника и время, измеренное часами. Пожалуйста, помогите мне с этим, а также укажите, правильно я поступаю или нет.

Карл Виттофт

Субхранил Синха

Субхранил Синха

Карл Виттофт

Джеймс

Floris

Ты на правильном пути.

Для механического маятника соотношение является линейным. Вам не нужно знать, сколько колебаний маятника соответствует тому, сколько секунд. Если маятник на x% медленнее, он будет сообщать на x% меньше секунд в день.

Теперь, поскольку длина идет как ℓ = ℓ 0 ( 1 + α Δ T ) ℓ знак равно ℓ 0 ( 1 + α Δ T ) и период маятника как

Мы можем сделать расширение Тейлора для ℓ ℓ отмечая, что 1 + х — — — — — √ ≈ 1 + 1 2 Икс 1 + Икс ≈ 1 + 1 2 Икс для маленьких Икс Икс , чтобы дать нам

как вы заметили.

Теперь число колебаний в день, умноженное на время, должно составлять один день, или N ⋅ T = 86400 N ⋅ T знак равно 86400 , Отсюда следует, что количество секунд в день, N, изменяется на

Затем следует разница в секундах за день. Я оставлю это как упражнение.

Грег Петерсен

Вы не можете получить точное число для этого без некоторых предположений. Тем не менее, вы можете развивать отношения. Что мы действительно знаем, так это то, что один полный период соответствует некоторому промежутку времени (мое предположение будет равно 1 секунде, но я полагаю, что слышал более быстрые часы, которые могли бы составлять пол секунды). Таким образом, мы вводим некоторую константу C, которая является количеством времени, сообщаемым часами за период.

Сначала мы рассмотрим обычный случай без расширения

Когда длина маятника увеличивается, C не изменяется, так как он заботится только о полном периоде. Однако нам нужно рассчитать фактическое время другим способом.

Farcher

Предположим, что каждое колебание перемещает секундную стрелку на одну секунду на циферблате. У вас есть маятник, который должен иметь период ровно одну секунду.
Если маятник стал длиннее, у него будет более длительный период, поэтому маятнику потребуется больше времени, чтобы продвинуть секундную стрелку на одну секунду на циферблате.
Так что часы будут работать медленно.

Просто чтобы добавить к возможной путанице, вы можете встретить термин секундный маятник . Такой маятник имеет период две секунды. Причиной такого названия является то, что для многих часовых механизмов продвижение происходит каждый раз, когда маятник поворачивается в своем положении равновесия, то есть дважды за одно колебание.

Льюис Миллер

У меня есть старые маятниковые часы (вероятно, старше 100 лет), все еще в рабочем состоянии. Я почти уверен, что стрелки продвигаются линейно с количеством колебаний маятника. Я держу свой дом на 10 градусов по Фаренгейту зимой, а не летом, но на самом деле не замечаю разницы в его хронометраже. Боб подвешен на проволоке из меди.

Мои часы были сделаны компанией Гилберта и имеют нормальный ударный механизм. Он имеет две пружины, которые должны быть намотаны отдельно. Одна пружина обеспечивает энергию для маятника и перемещает руки, в то время как другая пружина приводит в действие механизм звуковой сигнализации. Они, как правило, нуждаются в перемотке вместе. Существует стержень, который позволяет регулировать длину маятника, но он имеет тенденцию скользить во время регулировки, затрудняя точную регулировку. Я обнаружил, что могу отрегулировать его намного точнее, прикрепив скрепку к проволоке, которая удерживает боб, и переместив зажим вверх или вниз, чтобы изменить эффективный центр масс маятника.

Очень легко получить точное время с точностью до 5 минут в неделю с моими часами. Когда энергия в источниках истощается, она, как правило, работает немного медленнее. Скорость звукового сигнала также замедляется, что напоминает вам о том, что пора перематывать назад. Я пытаюсь перематывать один раз в неделю, но часы продолжат работать, по крайней мере, полторы недели, прежде чем остановиться, если они не будут перематываться.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector