Детали часового механизма

Платина и мосты. Детали часового механизма монтируют на специальное основание, называемое платиной. Форма и размеры ее соответствуют форме и размерам часового механизма. По форме платина может быть круглой (рис. 12, а) и некруглой (рис. 12, б). Изготовляют платину обычно из латуни марки ЛСбЗ-Зт, но она может быть выполнена, особенно для кварцевых часов, и из пластмассы. Для установки деталей в платине делают специальные расточки (углубления и выступы) различной формы и высоты и отверстия. Платина может быть и плоской, без расточек, но тогда она имеет дополнительные колонки.

Так как вращающиеся детали обычно опираются на два подшипника, то для установки второго подшипника служат специальные латунные пластины, называемые мостами. В мостах, как и в платине, имеются расточки различной формы и отверстия. Размеры и форма мостов соответствуют размерам и форме часового механизма. В зависимости от конструкции часов число мостов может быть различным: в механических часах их 4-5, а в электронно-механических 1-3. Для крепления основных частей механических часов служат (см. рис. 12) мосты: барабана 1, колесной системы (ангренажный) 2, балансовый 4, анкерной вилки 5. Иногда используют мост центрального колеса 3. В часах с дополнительными устройствами число мостов увеличивается за счет мостов календаря, подзавода и др. Отверстия в платине и мостах должны быть строго соосны, чтобы обеспечить правильное положение деталей. Соосность отверстий под детали обеспечивается базовыми отверстиями, в которые вставляют посадочные штифты, или установкой в платину втулок, на которые одевают мосты.

Рис. 12. Платины и мосты часовых механизмов:

а — круглая форма, б — некруглая форма; 1 — мост барабана, 2 — мост колесной передачи, 3 — мост центральный, 4 — мост баланса, 5 — мост анкерной вилки

Рис. 13. Детали двигателя:

а — заводная пружина, б — корпус барабана, в — крышка барабана, г — вал барабана

Латунные платины и мосты обычно никелируют для предохранения их от окисления, а также для придания им красивого внешнего вида. Платина и мосты составляют комплект, по высоте которого определяется высота часового механизма.

Детали двигателя. Пружинный двигатель состоит из заводной пружины с накладкой, барабана и вала барабана. Заводная пружина (рис. 13, а) представляет собой плоскую ленту спиральной или S-образной формы. Изготовляют пружину из специального сплава 40КНХМВТЮ или углеродистой стали А75, проходящей в дальнейшем специальную термическую обработку. Пружина располагается в закрытом барабане. Внутренний конец ее закреплен на крючке вала барабана, внешний — соединен с внутренней поверхностью корпуса и крышки барабана или с внутренней поверхностью стенки корпуса барабана. Барабан изготовляют из латуни ЛСбЗ-Зт, а затем его никелируют или золотят. Состоит барабан из корпуса (рис. 13, б) и крышки (рис. 13, в). На корпусе барабана с наружной стороны нарезан зубчатый венец. В зависимости от вида крепления заводной пружины в дне корпуса выполнено прямоугольное отверстие для установки накладки или на корпусе с внутренней стороны имеется фрезеровка — замок. В крышке барабана также может быть выполнено отверстие для крепления мечевидной накладки.

Вал барабана (рис. 13, г) изготовляют из стали А75 с последующей термической обработкой. Он имеет две цилиндрические цапфы. На утолщенной части вала фрезеруется специальный крючок для крепления внутреннего витка пружины. Верхняя цапфа заканчивается квадратной частью, на которую устанавливается барабанное колесо. В торцовой части вала имеется отверстие с резьбой для привертывания барабанного колеса винтом. Вал барабана должен свободно вращаться относительно его корпуса и крышки. Верхняя и нижняя цапфы при сборке входят в отверстия платины и барабанного моста.

Рис. 14. Детали основной колесной системы:

а — центральное колесо с трибом, б — промежуточное колесо с трибом, в — секундное колесо с трибом

 

Детали колесной системы. Колесная система состоит из зубчатых колес, входящих в зацепление с другими зубчатыми колесами — трибами, имеющими меньше 20 зубьев. Трибы обычно изготовляют за одно целое с осью. В состав колесной системы механических часов входят центральное колесо с трибом (рис. .14, а), промежуточное колесо с трибом (рис. 14, б), секундное колесо с трибом (рис. 14, в) и триб анкерного колеса. При более сложной кинематической схеме в колесную систему часов входят дополнительные или передаточные колеса. Вращение передается от колеса на триб, т. е. с повышением скорости вращения.

В электронно-механических часах вращение передается от триба к колесу, т. е. с понижением скорости вращения от триба ротора через центральное колесо с трибом, промежуточное колесо с трибом, передаточное колесо с трибом и секундное колесо с трибом на стрелки.

В зависимости от конструкции часов и их кинематической схемы, наличия и расположения «екундной стрелки конструкция колес и трибов может быть различной. Обычно колесо неподвижно соединено с соответствующим трибом.

Рис. 15. Детали анкерного хода:

а — двойной ролик, б — анкерная вилка, в — анкерное колесо, г — форма зуба анкерного колеса; 1 — импульсный ролик, 2 — импульсный камень, 3 — рожки, 4, 10 — палеты, 5 — триб, 6 — колесо, 7 — зуб, 8 — плоскость импульса палеты, 9 — плоскость покоя палеты, 11 -плоскость покоя зуба, 12 — носик зуба, 13 — выемка в двойном ролике под копье, 14 — предохранительный ролик, 15 — плоскость импульса зуба, 16 — пятка зуба, 17 — фаска зуба

 

Для уменьшения потерь на трение в зацеплении и износа деталей колеса и трибы изготовляют из разных материалов: колеса из латуни ЛСбЗ-Зт с последующим золочением или никелированием, а трибы из стали А75 с последующей термообработкой и полированием.

Детали анкерного хода. К деталям анкерного хода относятся анкерное колесо, анкерная вилка с осью, копьем и палетами, двойной ролик с импульсным камнем, ограничи-чительные штифты (рис. 15).

Детали хода монтируют между платиной и мостами, двойной ролик напрессован на ось баланса.

Двойной ролик (рис. 15, а) так назван потому,

что состоит из импульсного ролика 1, несущего рубиновый импульсный камень 2 (эллипс), и предохранительного ролика 14 с выемкой 13.

Импульсный камень служит для освобождения анкерной вилки и передачи энергии от вилки к балансу.

Двойной ролик напрессовывают на ось баланса.

Анкерную вилку (рис. 15, б) изготовляют из высококачественной инструментальной стали У10А. Она имеет два плеча, в которые вставляют две палеты 4, 10 из искусственного рубина: палету входа и палету выхода. Каждая палета имеет хорошо отполированные рабочие плоскости импульса 8 и покоя 9. Хвостовая часть вилки имеет полированный паз, копье и два рожка. Анкерную вилку напрессовывают на ось.

В одних конструкциях имеются ограничительные штифты, в других предусмотрены ограничительные выступы в платине или в мосту, которые определяют угол поворота анкерной вилки при работе хода.

Анкерное колесо изготовляют из высококачественной инструментальной стали У10А с последующей закалкой.

Анкерное колесо (рис. 15, в) обычно имеет 15 зубьев. Зуб колеса (рис. 15, г) имеет две рабочие плоскости: плоскость импульса 15 и плоскость покоя 11. С боковой стороны с поверхности импульса снята фаска 17 (0,6-0,7 толщины зуба). Плоскости импульса и покоя должны иметь ровную полированную поверхность.

Детали системы баланс-спираль. Балансовый регулятор состоит из баланса с осью, спирали, колодки и колонки (рис. 16, е). Баланс представляет собой обод с перекладиной (рис. 16, а), изготовленных как одно целое. Наиболее распространен баланс без винтов, имеющий перекладину с тремя спицами. В центре перекладины имеется отверстие, в которое запрессована ось баланса (рис. 16, б). Цапфы баланса полируют, а переход от цапфы к утолщенной части делают по плавной кривой и также полируют. Полированные пятки цапф оси баланса имеют сферическую форму.

В отдельных конструкциях часов могут встречаться и балансы, в обод которых ввернуты регулировочные винты. Чтобы облегчить регулировку часов с такими балансами, головки винтов могут иметь различные размеры. Под уменьшенные головки (расположенные диаметрально) под-кладывают регулировочные шайбы.

Балансы изготовляют из латуни марки ЛСбЗ-Зт или нейзильбера НМЦС-16-22-1, 8ПТ; винты из того же материала, что и обод. Обод баланса золотят. Ось баланса изготовляют из стали У10А с последующей термообработкой и полированием.

Спираль (рис. 16, в) имеет форму спирали Архимеда. Внутренний конец ее закреплен в колодке (рис. 16, г), а внешний — в колонке (рис. 16, 3). В колодке имеется прорезь, благодаря которой колодку можно надевать фрикционно на ось баланса и поворачивать на оси. Колонка закрепляется в отверстии моста баланса. Спираль изготовляют из специального железоникелевого сплава 42НХТЮА с последующей термообработкой (термофиксацией), колонку из стали А75, а колодку из латуни ЛСбЗ-Зт с последующим золочением или никелированием.

Рис. 16. Детали регулятора (системы баланс — спираль):

а — баланс с осью, б — ось баланса, в — спираль, е — колодка, д — колонка, е — узел баланс — спираль

 

Детали механизма заводки часов и перевода стрелок (ремонтуара). Механизм заводки часов и перевода стрелок состоит из заводной головки, заводного вала, заводного триба, кулачковой муфты, заводного колеса, барабанного колеса, собачки, заводного и переводного рычагов, фиксатора или моста ремонтуара, собачки с пружинкой, переводных колес, заводного рычага и пружинки (рис. 17).

Заводная головка (рис. 17, а) изготовлена из того же материала, что и корпусное кольцо. Для ее изготовления применяют латунь, нейзильбер, нержавеющую сталь. В зависимости от покрытия корпуса она может быть покрыта хромом или золотом. По окружности заводной головки выполнена специальная зубчатая накатка для удобства завода часов и перевода стрелок.

В торцовой части втулки заводной головки имеется резьбовое отверстие для соединения ее с заводным валом.

Рис. 17. Детали механизма заводки часов и перевода стрелок:

а — заводная головка, б — заводной вал, в — заводной триб, г — кулачковая муфта, д — заводное колесо, е — барабанное колесо, ж — собачка, з — пружинка собачки, и — заводной рычаг, к — переводной рычаг, л — пружинка заводного рычага, м — фиксатор, н — переводное колесо

 

Заводной вал (рис. 17, б) изготовлен из стали А75 с последующей термообработкой или из нержавеющей стали 25Х13Н2. Вал имеет цилиндрическую и граненую части.

В проточку цилиндрической части заводного вала входит «носик» переводного рычага.

Направляющая (цилиндрическая) часть вала входит с зазором в отверстие платины.

На квадратную часть вала надевают кулачковую муфту, на цилиндрическую часть — заводной триб.

Заводной триб (рис. 17, в) изготовлен из стали У10А с последующей термообработкой. Заводной триб имеет модульные и косые зубья.

Модульные зубья расположены на торцовой части триба. Модульными (торцовыми) зубьями заводной триб входит в зацепление с заводным колесом. С другой стороны триба расположены косые зубья, которые воспринимают действие кулачковой муфты.

Кулачковая муфта (рис. 17, г) изготовлена из стали марки У10А с последующей термообработкой. В кулачковой муфте имеется сквозное квадратное отверстие, которым ее надевают на квадратную часть заводного вала. Муфта может свободно перемещаться вдоль вала.

На торцах кулачковой муфты имеются модульные и косые зубья, при помощи которых она передает вращение: косыми зубьями — заводному трибу и модульными зубьями — переводным колесам.

Заводное колесо (рис. 17, д) изготовлено из стали У10А с последующей термообработкой. По наружной части колеса расположены зубья. Конструкция заводных колес в зависимости от модели часов может быть различной. Чаще всего заводное колесо крепят специальной накладкой, надеваемой на колонку, к барабанному мосту двумя винтами.

Иногда заводные колеса надевают на специальные втулки, расположенные на барабанном мосту, и крепят к ним винтами. При таком креплении винты часто имеют левую резьбу, чтобы отличать такие винты, на их головках сделан не один шлиц, а три. Лицевую плоскость заводного колеса и накладки лучуют, а фаску колеса полируют. Лучевание — нанесение рисок в виде лучей на поверхность часовой детали.

Барабанное колесо (рис. 17, е) изготовлено из стали У10А с последующей термообработкой. Лицевую плоскость колеса лучуют, а фаску полируют. Барабанное колесо в центре имеет квадратное отверстие, в которое входит квадратная часть вала барабана. Колесо крепят к валу винтом.

Условия работы колесной системы заводки часов отличаются от условий работы основной колесной системы. Эти детали работают только периодически в момент заводки часов, передавая при этом значительные усилия.

Собачка (рис. 17, ж) изготовлена из стали У10А с последующей термообработкой и отполирована. Собачку ее отверстием устанавливают на колонку барабанного моста и закрепляют на ней винтом. Форма собачки может быть различной: она может иметь от одного до трех зубьев. Собачка позволяет барабанному колесу при заводке вращаться только в одну сторону, т. е. при заводке она отходит в сторону. После заводки пружины собачка поворачивается под действием пружинки и зуб собачки входит между зубьями барабанного колеса, не давая ему вращаться.

Пружинка собачки (рис. 17, з) изготовлена из стальной проволоки. В зависимости от конструкции собачки форма пружинки может быть различной. Пружинка работает только во время заводки часов. Нажимая на штифт, пружинка собачки заставляет перескакивать первый зуб собачки с зуба на зуб барабанного колеса. В то время когда начинают работать другие зубья собачки, пружина не касается штифта собачки и не работает .

Заводной и переводной рычаги (рис. 17, и, к) изготовляют из стали У1 OA.

Заводной рычаг его цилиндрическим отверстием устанавливают на специальный штифт, расположенный в платине с циферблатной стороны, «носик» заводного рычага расположен в проточке кулачковой муфты. Пружинка заводного рычага (рис. 17, л) прижимает его к кулачковой муфте.

Переводной рычаг устанавливают на ось переводного рычага. Конец переводного рычага находится в проточке заводного вала.

Ось переводного рычага с помощью пружины и винта крепят к платине. Ось переводного рычага может при нажиме перемещаться; при этом переводной рычаг выходит из проточки заводного вала, освобождая его.

Переводной рычаг имеет штифт, который расположен в специальных впадинах фиксатора.

Фиксатор (рис. 17, м) изготовлен из стали У10А. Он служит для фиксации переводного рычага при заводке часов и переводе стрелок, а также является мостом для крепления деталей переводного механизма. Фиксатор имеет специальные впадины для фиксации штифта переводного рычага. К платине фиксатор крепят винтами.

Переводные колеса (рис. 17, н) изготовлены из стали У10А с последующей термической обработкой. По наружному диаметру колес расположены модульные зубья. Колеса устанавливают на специальные колонки, расположенные в платине. Для уменьшения трения переводных колес о платину на ней сделаны специальные кольцевые выступы. Для уменьшения трения переводных колес на колонках отверстию их придают специальную форму.

Детали стрелочного механизма. Стрелочный механизм состоит из триба минутной стрелки, минутного (вексельного) колеса с трибом, часового колеса и фольги.

Триб минутной стрелки (рис. 18, а) изготовляют из стали У10А с последующей термообработкой. Триб имеет зубчатый венец с модульными зубьями, проточку под обжимку, посадочное место для минутной стрелки. В центре триба расположено отверстие, которым триб надевают на длинную цапфу центрального триба. Обжимая проточку триба, создают фрикционное соединение триба минутной стрелки с центральным трибом. Такое соединение позволяет ему поворачиваться относительно центрального триба при переводе стрелок и вращаться вместе с ним во время работы часового механизма. Два цилиндрических пояска служат направляющими для свободно вращающегося на трибе часового колеса.

Минутное (вексельное) колесо (рис. 18, б) состоит из триба и собственно колеса, жестко связанных между собой. Колесо изготовляют из латуни ЛСбЗ-Зт и покрывают тонким слоем золота или никеля. Триб изготовляют из стали А75. Минутное колесо вращается на колонке платины или штифте, запрессованном в платине. При работе минутное колесо передает усилие от триба минутной стрелки через свой триб на часовое колесо.

Часовое колесо (рис. 18, б) изготовляют из латуни ЛСбЗ-Зт и покрывают тонким слоем золота. Часовое колесо имеет зубчатый венец и гладкую цилиндрическую втулку, на которую плотно надевают часовую стрелку. Часовое колесо его цилиндрическим отверстием свободно надевают на цилиндрические направляющие триба минутной стрелки.

Рис. 18. Детали стрелочного механизма:

а — триб минутной стрелки, б — минутное колесо с трибом, в — часовое колесо

 

Фольгу изготовляют из тонкой латунной ленты. Она необходима для того, чтобы при работе механизма часовое колесо прижималось к трибу минутной стрелки и не выходило из зацепления с трибом минутного колеса.

Детали электронно-механических наручных часов. Кроме деталей, характерных для механических часов, в электронно-механических часах имеются и специальные детали.

В качестве электрического источника энергии (рис. 19, а) наиболее широко применяют гальванические элементы, которые называют элементами или батарейками. В зависимости от материала катода батарейки подразделяют на ртутно-цинковые, серебряно-цинковые, марганцево-цинковые. Анодом в этих батарейках является цинк. Корпус батареек герметичный.

Рис. 19. Электрохимический источник питания (а) и баланс — спираль (б)

 

Баланс-спираль (рис. 19, б) представляет собой два диска, соединенных между собой осью баланса. На дисках баланса расположены постоянные магниты; с противоположной стороны имеются противовесы.

Внутренний конец спирали закреплен в колодке со специальной прорезью, посредством которой колодка фрик-ционно устанавливается на ось баланса. Внешний виток спирали закреплен в колонке. Спираль изготовлена из того же материала, что и спираль для механических часов.

Шаговый двигатель со встроенными катушками состоит из двух полуроторов, статора и катушек, число которых может быть различно, как и число магнитов на роторе. Полуроторы соединены между собой осью, на которой расположен триб. К электронному блоку

кварцевого генератора шаговый двигатель подключается проводниками с клеммами (рис. 20, а).

Шаговый двигатель с выносной катушкой (рис. 20, б) состоит из статора 2, ротора 3 с трибом и катушки 1 с сердечником. Для подключения катушки к блоку кварцевого генератора на ней имеются специальные контактные площадки 4.

Статор 2 изготовляют из магнитопроводящего материала — пермаллоя, обладающего хорошей магнитной проницаемостью и достаточно высокой индукцией насыщения. Ротор 3 с трибом изготовляют из стали А75, магнит ротора выполняют из высокоэнергетического материала SmCo5 (самарий-кобальт), обладающего высокой коэрцитивной силой и достаточно малой удельной плотностью. Катушку 1 выполняют из медного провода с термопластическим слоем. Термослой при =100 °С плавится, что позволяет плотно соединить витки между собой. Сердечник изготовляют, как и статор, из магнитомягкого материала-пермаллоя.

Рис. 20. Шаговые двигатели {а, б):

1 — катушка, 2 -статор, 3 — ротор, 4 — контактные площадки

Блок кварцевогогенератора (рис. 21, а) представляет собой специальную печатную плату, на которой расположены кварцевый резонатор, интегральная микросхема, подстроечный конденсатор (триммер). Электрические соединения между радиоэлементами вылолнены печатными проводниками. Печатная плата изготовлена из стеклотекстолита.

Триммер (рис. 21, е) представляет собой специальный конденсатор переменной емкости, служащий для подстройки частоты блока кварцевого генератора.

Токосъемники нижний и боковой (рис. 21, б) служат для передачи питания от источника на блок кварцевого генератора. Изготовляют токосъемники из бериллиевой бронзы с последующим золочением.

Рис. 21. Электронный блок (а), токосъемник (б) и триммер (в)

Часовые камни. Часовые камни по назначению разделяют на две группы:

1. Функциональные — если они служат для стабилизации трения или уменьшения скорости изнашивания контактирующих поверхностей деталей. К функциональным камням относят:

камни с отверстиями, служащие радиальными или осевыми опорами;

камни, способствующие передаче силы или движения;

несколько камней (например, шариковые муфты для механизма подзавода), объединенные в один функциональный камень независимо от числа камней.

2. Нефункциональные — декоративные камни. К ним относят: камни, закрывающие камневые отверстия, но не являющиеся осевой опорой; камни, служащие опорой часовых деталей (например, барабанное, передаточное колесо и т. п.).

При маркировке указывают только число функциональных камней или функциональных камневых опор. Изготовляют часовые камни из искусственного рубина.

Этот материал обладает высокой твердостью и износостойкостью, хорошо обрабатывается, поддается полированию. Камни из искусственного рубина не окисляют и не разлагают часовое масло. Кроме того, этот материал имеет красивый внешний вид.

Рис. 22. Виды часовых камней:

а — накладные, 6, в — сквозные с нецилиндрическим отверстием, г — сквозные сферические, д — палета входа, е — палета выхода, ж — импульсный

Из камней изготовляют палеты, импульсные камни, а также опоры для цапф трибов и осей.

Часовые камни длительное время могут удерживать смазку, обеспечивая стабильную работу часового механизма.

В часовом механизме применяют камни различной формы и размеров (рис. 22): накладные, сквозные, палеты, импульсные (эллипсы).

Накладные камни (рис. 22, а) применяют в качестве подпятников для снижения трения в опорах. Их ставят с обеих сторон оси баланса. Иногда накладные камни применяют и в качестве подпятников для осей анкерной вилки, анкерного триба и т. п.

Сквозные камни различной формы используют как подшипники для цапф осей и трибов. Цапфы трибов и осей колесной системы и механизма хода, как правило, имеют опорное заплечико, поэтому в сквозных камнях для лих имеется цилиндрическое полированное отверстие (рис. 22,6, в).

Цапфы оси баланса, который совершает большое количество колебаний (432 ООО полуколебаний в сутки), не имеют заплечика, поэтому в сквозных камнях для них отверстие имеет не цилиндрическую, а скругленную форму, так называемый оливаж (рис. 22, г).

Во всех сквозных камнях есть специальное углубление, масленка, в которой удерживается часовое масло.

Чтобы камни не раскалывались, при запрессовке в сквозных камнях выполняют заходную фаску пулевидной формы. Усилие запрессовки увеличивается постепенно.

Палеты анкерной вилки также изготовляют из искусственного рубина. Палеты имеют форму прямоугольной призмы. По углу, образованному плоскостью импульса и плоскостью основания, они делятся на палеты входа (рис. 22, д) с более тупым углом и палеты выхода (рис. 22, ё) с менее тупым углом. Заходная фаска палеты выхода находится против плоскости покоя, а заходная фаска палеты входа — на плоскости покоя.

Импульсный камень (эллипс) представляет собой цилиндрический штифт с сечением в виде срезанного эллипса. В часах он осуществляет взаимодействие баланса с анкерной вилкой.

В часах с обычной кинематической схемой применяется, как правило, от 15 до 17 камней. Изменение кинематической схемы и введение различных дополнительных устройств в часах увеличивает число камней, в некоторых конструкциях оно достигает 29 и более.

Все часовые камни выпускаются по ГОСТ 7137-65, который определяет форму камней, их размеры, чистоту поверхности, технические требования к ним и методы контроля.