Пружинный двигатель используется как в переносных, так и в стационарных часах.
Пружинные двигатели построены на принципе использования энергии, сообщаемой ленточной пружине при ее заводе и постепенно отдаваемой механизму при ее освобождении (роспуске).
Действие заводных пружин основано на том, что изгибающий момент пружины в плоскости, перпендикулярной ее оси, преобразуется в крутящий момент для механизма. Закручивая пружину вокруг валика заводного механизма, ей сообщают изгибающий момент; при роспуске пружина обеспечивает движение механизма.
Существуют две конструкции пружинного двигателя — в одном случае пружина помещается в специальный закрытый барабан (преимущественно в наручных и карманных часах), в другом — применяется пружина без барабана (в будильниках).
Преимущество безбарабанных двигателей заключается в простоте изготовления, благодаря чему снижается стоимость часов. Однако открытый двигатель имеет и существенные недостатки, вследствие чего конструкция открытого пружинного двигателя применяется только в дешевых часах, к точности хода и долговечности которых не предъявляется
высоких требований. Недостатками открытого двигателя является то, что витки пружины не защищены от попадания пыли и грязи, смазка пружины может растекаться по всему механизму, пружина развертывается эксцентрично, что приводит к большим потерям на трение, во время заводки часов регулятор не получает энергии от заводной пружины, что сказывается на точности хода.
Рис. 88. Форма заводных пружин:
а — спиральная. 6 — S-образная, в — желобчатая
В пружинном двигателе, помещенном в барабане, перечисленные недостатки исключены. Барабан надежно защищает пружину от попадания в нее пыли и грязи и препятствует растеканию смазки. Пружина в барабане раскручивается равномерно, витки пружины при раскручивании располагаются концентрично, что дает возможность получить высокий коэффициент полезного действия двигателя. Во время заводки пружины регулятор продолжает получать энергию от двигателя.
Заводная пружина представляет собой плоскую стальную ленту спиральной или S-образной формы (рис. 88). Заводные пружины изготовляются из специального железо-кобальтового сплава К40 ТЮ или углеродистой стали У7 с последующей специальной термообработкой методом «наклеп — отпуск».
Упругая сила пружины измеряется крутящим моментом, который зависит от поперечного сечения ленты пружины ее длины и упругости материала.
При равном сечении пружина S-образной формы имеет более высокий крутящий момент и более плавный роспуск, что благоприятно влияет на работу механизма.
Недостатком пружинного двигателя является непостоянство момента, передаваемого на регулятор. Наибольший момент пружина имеет в полностью заведенном состоянии. В течение суток пружина постепенно раскручивается и момент ее уменьшается. Изменение момента пружины снижает точность хода часов.