Баланс - не просто обід
Знайомтеся, містер Баланс
Обід. просто обід
Балансовий регулятор складається з балансу з віссю, спіралі, колодки і колонки. До сих пір зустрічаються баланси, на ободі яких встановлені регулювальні гвинти. Їх завдання - встановити баланс в оптимальне положення. Як колеса автомобіля вимагають періодичного вирівнювання, так і баланс повинен рухатися по ідеально кругової траєкторії, всі крапки якої розташовані в одній площині. На відміну від компенсуючих гвинтів на ободах балансів високоякісних годин, якими майстер регулює хід, регулювальні гвинти ніколи більше не чіпають після їх установки.
Для того щоб досягти оптимального, постійного обертання балансу і, отже, сталості похибки ходу, необхідно мінімізувати розширення і стиснення обода балансу при зміні температури навколишнього середовища. Це досягається шляхом застосування спеціального берилієвої-бронзового сплаву, відомого під назвою глюсідур (glucydur).
Більш рання альтернатива такому рішенню - і тому менш ефективний спосіб компенсувати помилки, що виникають при зміні температури навколишнього середовища, - створення балансу з розрізним біметалічним ободом з шару сталі, накладеного на шар латуні. При зміні температури змінюється розмір обода і волоска, а отже і момент інерції, що впливає на період коливання балансу і, як наслідок, на хід, але через різних коефіцієнтів теплового розширення сталі і латуні, обід деформується в зворотну сторону, що призводить до поправці моменту інерції. Таким чином відбувається автоматичне регулювання ходу годинника в залежності від зміни температури навколишнього середовища. Недоліки такого обіду також очевидні: складність і дорожнеча виготовлення, розрізний обід все ж відчуває більший опір повітря, ніж монометалевий. Крім того, пара сталь-латунь гарна не у всіх температурних діапазонах через деяку нелінійність характеристик.
В особливо точних годинах в 40-х роках ХХ століття почали застосовувати біметалеві баланси, поступово витіснені балансами, з ободами, виготовленими з берилієвої-бронзового сплаву або глюсідура. Цей тип балансу - зараз він так само популярний, як і в той час, коли він з'явився - створив практично ідеальний механізм регулювання ходу годинника. Комбінацію глюсідурового обода і спіралі можна зустріти практично у всіх якісних механічному годиннику.
Прогрес в технології виготовлення матеріалів уможливив (для надшвидкісних балансів з глюсідура) повністю відмовитися від регулювальних гвинтів. Це зробило баланс більш обтічним і зменшило опір навколишнього повітря. Деякі виробники продовжують використовувати баланси з регулювальними гвинтами, але таке рішення викликане лише бажанням надати балансу більш вражаючий зовнішній вигляд.
Хочеться, однак, зауважити, що все вищесказане відноситься до імпортних годинах. У нашій країні використовуються інші матеріали. Так, обід виготовляють з латуні або нейзильберу. Важко сказати, чим це викликано, але швидше за все, деякою ізольованістю СРСР в період розвитку годинникової справи, а також наявністю патентів, що захищають права на використання на нові матеріали.
архимедова диво
Якщо припустити, що заводний барабан - серце механічних годинників, то спіраль можна порівняти з "душею". Всупереч часто зустрічається назвою, "волосок" (спіраль) насправді в три рази тонше за людську волосину. Але незважаючи на надзвичайну тонкість і вагу, який рідко перевищує 0,002 г, спіраль може впоратися з натягом до 600 грам. Годинникарі часто згадують про "диханні" спіралі, щоб описати її ритмічні пульсуючі цикли стиснення і розширення. Надзвичайно пружний волосок скручується в тугу спіраль і розкручується більше 200 мільйонів разів на рік.
Спіраль має бути нерозривно пов'язана з балансом. Разом ці два вузли складають коливальну систему і є основою наручних годинників. Спіраль - це тонка вирівняна смужка металу, яку раніше виготовляли зі сталі або латуні, що має форму спіралі Архімеда. Зміни температури навколишнього середовища впливають на пружність сталевих спіралей балансу. Інтенсивні дослідження в області металів і сплавів в 30-і роки призвели до появи нової спіралі, яка, завдяки сплаву з різних металів, була здатна автоматично компенсувати зміни температури. Ці самокомпенсірующіеся спіралі вперше були запропоновані в 1933 році і називалися "ніварокс" (nivarox). Слово це походить від перших букв німецьких слів "nicht variabel, oxidabel" (не змінюється, що не окислюється). Підтверджуючи назва, матеріал майже несприйнятливий до змін температури. Виготовлений, в основному, із заліза, нікелю і хрому з додаванням деякої кількості магнію, кремнію, титану та берилію, сплав ніварокс втілює ряд чудових властивостей. Більшість фахівців вважають, що його винахід було найбільш важливим кроком в історії розвитку точних наручних годинників. У 40-ті роки якісні біметалічні баланси зі спіралями з ніварокса заполонили ринок. У наші дні ці спіралі використовуються у всіх високоякісних наручних годинниках.
Сучасний волосок балансу можна назвати самокомпенсіруемой плоскою спіраллю. Її називають плоскою, тому що все її витки лежать в одній площині. Спіралі бувають як з правого, так і з лівого навивкой.
Точність механічного годинника сильно залежить і від форми спіралі. У минулому в найбільш високоякісних механізмах використовувалися так звані брегетірованние спіралі. Абрахам-Луї Бреге (Abraham-Louis Breguet) поліпшив геометрію спіралі шляхом загину зовнішнього витка догори, при цьому зовнішній виток піднятий на частки міліметра над спіраллю. В цьому випадку колонка знаходиться не в площині спіралі, а над нею.
Властивості спіралі забезпечують сталість і рівномірність коливань балансу. Величина активної ділянки спіралі, а також кінетична енергія обода балансу визначають період коливання балансу. Саме тому більшість годин обладнано градусником, повертаючи які, можна міняти активну довжину спіралі. Подовження спіралі призводить до уповільнення ходу годинника, укорочення - до прискорення.
Дайте мені опору
Підшипник балансу - також важлива деталь. Баланс має відносно велику масу, і набуває значні позитивні і негативні прискорення в моменти до і відразу після зміни напрямку обертання. Щоб впоратися з цими силами, а також пом'якшити можливі зовнішні удари і струси, а також зменшити тертя між цапфами осі балансу та їх посадочними місцями, годинні майстри були змушені розробити складну, двухподшіпніковую систему на балансі і платині.
Наскрізний камінь балансу та накладної камінь (підп'ятник) встановлені з обох кінців осі балансу. Підп'ятник служить для обмеження вертикальних переміщень балансу, а також для забезпечення схоронності рідкого мастила в підшипнику. Хвостовик кожної цапфи осі балансу відполірований і має форму півсфери, що допомагає зменшити тертя. Усередині наскрізного каменю є спеціальне поглиблення - маслянка, в якій утримується годинне масло. Більш того, отвори для цапф, просвердлені в наскрізному камені до самого подпятника, мають не циліндричну, а округлений форму, так званий "оліваж", щоб забезпечити найменшу можливу зону тертя цапф.
Більшість сучасних механізмів обладнано протиударним пристроєм, оснащеним металевої фіксує пружинкою, яка тисне на накладній і наскрізний камені у відповідному чашевидних підшипнику, встановленому в платині. Ця пружинка може компенсувати удари і тим самим охороняти цапфи осі балансу від вискакування з підшипника або навіть від їх поломки.
зачаровує обертання
Ми вже торкнулися роботи подвійного ролика і імпульсного каменя. Останній кріпиться в нижній частині осі балансу, пов'язуючи баланс і хвостовик вилки. Імпульсний камінь передає рушійний імпульс від хвостовика вилки балансу. Другим компонентом подвійного ролика є запобіжний ролик, який здійснює зв'язок в період додаткового кута.
Точність - ввічливість королів
Баланс об'єднаний зі спіраллю для створення такого пристрою, який регулює хід годинника (балансового регулятора). Точність годин в найбільшою мірою залежить від конструкції балансу. У типових механізмах баланс коливається з частотою 5 коливань (тактів) в секунду, або 18000 тактів на годину. У новіших і більш точних годинах баланси коливаються з частотою 19800, 21600, 28800 або навіть 36000 тактів на годину. У більшості годин - і в японських, і в більшість наших, а також у багатьох швейцарських - використовується частота 21600. Частота 28800 застосовується в деяких вітчизняних годинниках і в багатьох точних швейцарських механізмах з так званим прискореним ходом. Частота 18000 застосовується в класичних швейцарських механізмах, а також в нашому "Сході".
Регулювання механізму включає огляд і, якщо потрібно, оптимізацію добового ходу годинника при різних температурах і в різних позиціях. Залежно від якості механізму і бажаного ступеня точності, можливі різного роду регулювання. Стандартна регулювання гарних наручних годинників виконується при двох положеннях (вгору циферблатом і вгору заводний головкою). Відхилення ходу між цими двома положеннями не повинні перевищувати 30 секунд на добу. Для точного регулювання відповідно до заводських вимогами, механізм повинен регулюватися як мінімум в п'яти різних положеннях (або навіть шести: циферблатом вгору СН, вниз СВ, і в чотирьох вертикальних положеннях 3Н, 6Н, 9Н і 12Н, тобто в положенні 3 , 6, 9 або 12 годин) і при трьох різних температурах (зазвичай 8 0 C, 23 0 C і 38 0 С). Якщо випробування проведено офіційно визнаним установою і якщо механізм досягає або перевищує будь-які мінімальні встановлених значень ряду параметрів, то він з гордістю може отримати визначення "офіційно сертифікований хронометр".
Механічний годинник з відхиленням 30 секунд добового ходу, мають похибку тільки 0,035%. Або якщо висловитися інакше, то з 99,965% точністю - ступенем точності, якої досягло переважна кількість механічних годинників.
Підводячи підсумок, ми не перебільшимо, якщо скажемо, що коливальна система, побудована на балансі в наручних годинниках, є одним з найбільш вдалих винаходів. Хоча кожна з деталей вузла балансу здається досить простий сама по собі, їх складне, майже позбавлене недоліків взаємодія можна назвати механічним дивом.
Внутрішній кінець волоска або спіралі прикріплений до осі балансу за допомогою колодки циліндричної форми, щільно напрессованной на вісь. Колодка має проріз, в якій кінець волоска або запресований, або закріплений за допомогою спеціального тонкого штифта. Протилежний, зовнішній кінець спіралі закріплений в безпосередній близькості від хвостовика регулятора (градусника) в спеціальній колонці, яка в більшості імпортних годинників має циліндричну або трикутну форму. Ця колонка прикріплена верхнім кінцем до мосту балансу. В лупу можна помітити невеликий отвір, просвердлений в нижній частині колонки. Це місце, де спіраль кріпиться і утримується за допомогою мініатюрного конічного штифта. В наші дні стала досить популярною практика закріплення зовнішнього кінчика спіралі в колонці за допомогою клею, нововведення, яке затяті консерватори зневажають майже так само, як і пластмасові компоненти в годинникових механізмах.