Глава VII АНКЕРНЫЙ ХОД ЧАСОВ (устройство и сборка)

Глава VII АНКЕРНЫЙ ХОД ЧАСОВ (устройство и сборка)

Анкерный ход, или спуск,— часть механизма, предназначенная для передачи энергии от двигателя к регулятору для поддержания его колебаний и управления движением колес, т. е. для превращения равномерных колебаний регуляторов в равномерное вращение колес.

При помощи хода регулятор управляет вращением зубчатой передачи так, что при каждом колебании регулятора колеса поворачиваются на определенные углы.

§ 35. Виды ходов
Ходы можно разделить на две основные группы: свободные и несвободные.

Несвободный анкерный ход применяется в маятниковых часах. В этом ходе действует постоянная кинематическая связь между ходом и регулятором.

Свободный ход (анкерный, хронометровый) применяется в часах с регулятором баланс — спираль.

В этом ходе кинематическая связь между регулятором и ходом осуществляется только в момент передачи импульса балансу, в остальное время регулятор свободно колеблется, а ход неподвижен.

Деталями несвободного анкерного хода (рис. 104) являются ходовое колесо 1 и скобка (анкер) 2, закрепленная на оси 3.

Левый конец скобки называется палетой входа, правый — палетой выхода. При колебании маятника одна палета освобождает, а другая останавливает ходовое колесо. Через палеты с ходового колеса передается маятнику импульс.

За время полного колебания маятника ходовое колесо поворачивается на один зуб.

Энергия, передаваемая зубом ходового колеса, достаточна для поддержания колебаний маятника, но ее недостаточно для того, чтобы привести хода в движение. Для этого маятник нужно вывести из положения равновесия, сообщить ему принудительный начальный импульс.

Деталями свободного анкерного хода является анкерное колесо 1, анкерная вилка 3 с палетами 2 или штифтами и двойной ролик 4 с импульсным камнем 5 (рис. 105, а, б).

Зубья анкерного колеса имеют сложную форму.

Импульс с зуба анкерного колеса на налету может передаваться различными способами: по зубу анкерного колеса и по палете, только по зубу анкерного колеса или только по палете. По способу передачи импульса различают английский, швейцарский и штифтовый ход.

В английском ходе (см. рис. 105, а) зуб анкерного колеса заострен и имеет только плоскость покоя, а передача импульса происходит путем скольжения острия зуба по плоскости импульса палеты. Английский ход не нашел широкого распространения.

Рис. 104. Схема несвободного анкерного хода:
1 — ходовое колесо, 2 — скоба, 3 —ось

Рис. 105. Виды свободного анкерного хода; а — английский, б — швейцарский, в — штифтовый; 1 — анкерное колесо, 2 налеты (или штифты) анкерной вилки, 3 — анкерная вилка, 4 — двойной ролик, 5 — импульсный камень, А - плоскость покоя зуба, Б — плоскость импульса зуба

В швейцарском ходе (см. рис. 105, б) зуб анкерного колеса 1 имеет широкую импульсную плоскость Б (на торце

зуба). Импульс сначала передается при скольжении острия зуба по импульсной плоскости палеты 2, а затем при скольжении палеты по импульсной плоскости зуба. Импульс в этом ходе распределяется по зубу и по палете. Такая конструкция позволяет сделать зуб и налету с широкой импульсной плоскостью, уменьшить износ деталей, лучше

сохранить смазку и таким образом увеличить срок службы часов. Швейцарский ход наиболее распространен.

В штифтовом ходе (рис. 105, в) вместо палет используют стальные цилиндрические штифты 2. Импульс передается при скольжении импульсной плоскости зуба Б по поверхности штифтов. Штифтовый ход наиболее простой и применяется обычно в будильниках и дешевых настольных часах.

В зависимости от положения плоскостей покоя швейцарские анкерные хода разделяются на три группы:

равноплечие (рис. 106, а), у которых середины импульсных плоскостей палет находятся на равном расстоянии от центра вращения анкерной вилки;

неравноплечие (рис. 106, б), у которых плоскости покоя палет находятся на равном расстоянии от центра вращения анкерной вилки;

полуравноплечие, или смешанные (рис. 106, в), у которых плоскости покоя сдвинуты в одну сторону на одинаковую величину.

Рис. 106. Расположение плоскостей покоя анкерного колеса: а -равноплечий ход, б — неравноплечий ход, в- полуравнопле-
чий или смешанный ход

§ 36. Работа анкерного хода

Во время работы хода анкерное колесо, анкерная вилка и баланс находятся в восьми различных положениях. Схема работы хода представлена на рис. 107.

Большую часть пути баланс проходит свободно и только при подходе к равновесному положению начинается его взаимодействие с анкерной вилкой. Часть пути, проходимая балансом свободно, называется дополнительной дугой.

Возвращение баланса из крайнего положения в равновесное происходит под действием спирали.

Положение I. Анкерная вилка прижата к ограничительному штифту, зуб анкерного колеса лежит на плоскости

покоя палеты входа. Между копьем и предохранительным роликом имеется зазор. Баланс проходит дополнительную дугу, двигаясь против часовой стрелки к положению равновесия. Анкерное колесо и анкерная вилка при этом неподвижны.

Положение II. Баланс закончил прохождение дополнительной дуги, импульсный камень вошел в паз анкерной

вилки. Происходит удар импульсного камня о правую стенку паза анкерной вилки. После удара скорость баланса уменьшается, но он продолжает двигаться в том же направлении. В результате удара вилка поворачивается по часовой стрелке, палета входа освобождается из-под зуба анкерного колеса. Анкерное колесо в это время поворачивается назад на некоторый угол, преодолевая силу заводной пружины, зуб колеса скользит по плоскости покоя палеты.

Положение III. Анкерная вилка потеряла часть своей энергии и, освободившись от давления анкерного колеса, находится в свободном состоянии. Импульсный камень догоняет анкерную вилку, вновь ударяет по той же стенке паза. Этот удар слабее первого, но вполне достаточен, чтобы полностью вытащить палету из-под зуба анкерного колеса. Анкерное колесо под действием заводной пружины начинает двигаться по часовой стрелке. Зуб анкерного колеса падает на плоскость импульса палеты — происходит удар зуба по плоскости импульса палеты.

Рис. 107. Положения (I—VIII) деталей хода при работе

Положение IV. Под действием удара зуба анкерного колеса о палету вилка быстро поворачивается по часовой стрелке. Острие зуба колеса двигается по плоскости импульса палеты, передавая ей импульс. Левая стенка паза анкерной вилки, догоняя импульсный камень, ударяет по нему, передавая импульс балансу.

Положение V. Острие зуба анкерного колеса продолжает движение по плоскости импульса палеты, затем палета скользит по плоскости импульса зуба, анкерная вилка продолжает двигаться к ограничительному штифту, передавая через импульсный камень импульс балансу до тех пор, пока пятка зуба не сойдет с плоскости импульса палеты.

Положение VI. Зуб анкерного колеса сошел с плоскости импульса палеты — передача импульса заканчивается. Анкерная вилка еще не дошла до ограничительного штифта. Импульсный камень начинает выходить из паза анкерной вилки.

Положение VII. После того как зуб анкерного колеса отошел от палеты входа, другой зуб анкерного колеса падает на плоскость покоя палеты выхода. Вилка, пройдя угол потерянного пути, притягивается к ограничительному штифту. Импульсный камень, покинув паз анкерной вилки, проходит мимо рожка, баланс выходит на дополнительную дугу.

Положение VIII. Баланс проходит дополнительную дугу, двигаясь к крайнему положению. Анкерная вилка прижата к ограничительному штифту. Анкерное колесо и анкерная вилка неподвижны.

Дойдя до крайнего положения, баланс под действием спирали возвращается к среднему положению, и работа хода повторяется, но уже со стороны палеты выхода.

На осциллограмме, записанной в течение полупериода колебания баланса, можно различить три основных удара или шума. На рис. 108 темными пятнами выделены участки осциллограммы, соответствующие основным ударам. Первый удар (рис. 108, а) происходит в начале подъема анкерной вилки, когда импульсный камень ударяется о паз вилки. Этот удар слышен отчетливо и называется шумом освобождения.

Второй удар (рис. 108, б) происходит при переходе зуба анкерного колеса с плоскости покоя палеты на плоскость

импульса. Звук, получаемый при этом, называется ш у-мом импульса. Одновременно возникает вторичный шум в пазу анкерной вилки, но он значительно слабее первого. Третий шум (рис. 108, в) возникает при падении зуба анкерного колеса на плоскость покоя палеты и одновременно при ударе анкерной вилки об ограничительный штифт. Этот шум называют шумом падения.

Рис. 108. Осциллограмма ударов при различных положениях хода: а — шум освобождения, б — шум импульса, в — шум падения

Удары или шумы хода используются как основная информация часового механизма при разработке современных контрольных электронных приборов для проверки мгновенного суточного хода и амплитуды колебаний баланса.

§ 37. Углы, проходимые анкерным колесом

Угол отхода назад. Получая энергию от баланса, анкерная вилка, поворачиваясь на своей оси, поворачивает анкерное колесо против часовой стрелки, при этом зуб анкерного колеса скользит по плоскости покоя палеты. Это видно на рис. 109. Чтобы определить величину, на которую колесо отходит назад, из центра вращения анкерной вилки О проведем окружности через острие зуба А и начало плоскости импульса палеты В. Из построения видно, что геометрическая линейная величина обратного хода колеса равна разности радиусов проведенных окружностей: п=ОВ—О А. Величина угла отхода анкерного колеса назад обычно очень незначительна и на глаз почти не заметна, примерно 15'.

Угол импульса анкерного колеса. После отхода назад зуб анкерного колеса скользит по плоскости импульса палеты. Импульс продолжается до тех пор, пока пятка зуба анкерного колеса не пройдет плоскости импульса палеты. Угол, пройденный за это время анкерным колесом, называется углом импульса колеса.

Угол падения. Углом падения называется угол, на который поворачивается анкерное колесо после того, как пятка зуба сходит с плоскости импульса палеты. Характеризуется угол падения величиной п (рис. 110). Различают

два угла падения: внутренний (рис. 110, а) и внешний (рис. 110, б). Внутренним углом падения называется угол, на который поворачивается анкерное колесо после того, как его зуб сходит с плоскости импульса палеты входа. При правильно отрегулированном механизме хода величина

внешнего и внутреннего углов падения должна быть одна и та же. Поворот анкерного колеса на угол падения необходим для обеспечения правильной работы хода. Без этого был бы невозможен отход анкерного колеса назад. Кроме того, в случае неточного изготовления анкерного колеса и анкерной вилки могло бы произойти заклинивание хода.

Если внутренний угол падения мал, анкерную вилку называют узкой (рис. 111, а). Если внешний угол падения мал, анкерную вилку называют широкой (рис. 111,б).

Рис. 109. Угол отхода анкерного колеса назад: 1 — анкерная вилка, 2 — палета, 3 зуб анкерного колеса
Рис. 110. Углы падения анкерного колеса: а — внутренний, б - внешний
Рис. 111. Скобки: а — узкая, б — широкая

§ 38. Углы, проходимые анкерной вилкой

Угол, на который поворачивается анкерная вилка от ограничительного штифта до падения зуба анкерного колеса на плоскость импульса палеты, называется полным углом покоя или углом освобождения. Практически угол полного покоя больше угла покоя на величину угла потерянного пути. При угле покоя 1°30' и угле потерянного пути 30' полный угол покоя равен 2°. На рис. 112 угол покоя определяется величиной А.

Рис. 112. Углы покоя: а — угол полного покоя на палете входа, б — угол полного покоя на палете выхода, в — определение угла покоя по положению острия зуба на плоскости покоя палеты

Угол, на который поворачивается анкерная вилка в момент, когда зуб анкерного колеса двигается по плоскости импульса палеты, называется углом импульса. Поворот на этот угол занимает время, за которое зуб анкерного колеса падает на импульсную плоскость палеты и проходит по ней. Сумма угла импульса и угла покоя составляет угол подъема анкерной вилки.

Угол, на который поворачивается анкерная вилка после импульса до падения на ограничительный штифт, называется углом потерянного пути. Угол потерянного пути необходим для компенсации неточности изготовления деталей хода и гарантирует надежность работы узла. Величина угла потерянного пути обычно равна 30'. Увеличение и уменьшение угла потерянного пути может привести к нарушению правильной работы хода.

§ 39. Углы, проходимые балансом

Угол, проходимый балансом от своего крайнего положения до встречи импульсного камня с пазом анкерной вилки, или угол, проходимый балансом после выхода импульсного камня из паза анкерной вилки до своего крайнего положения, называется дополнительным углом.

При прохождении дополнительного угла баланс совершает свободное движение без взаимодействия с ходом.

Угол, пройденный балансом с момента встречи импульсного камня с пазом анкерной вилки до того, как зуб анкерного колеса упадет на плоскость импульса палеты, называется углом освобождения баланса. Когда баланс проходит угол освобождения, он еще не достигает положения равновесия.

Угол, пройденный балансом с момента падения зуба анкерного колеса на плоскость импульса палеты до того, как пятка зуба сойдет с плоскости импульса палеты, называется углом импульса баланса. Баланс начинает поворачиваться па угол импульса до того, как входит в положение равновесия, и заканчивает поворот, выйдя из положения равновесия.

Сумма угла освобождения и угла импульса составляет угол подъема баланса.

Величины угла подъема баланса в часах разных конструкций различны и колеблются от 33 до 58°. Так, например, для мужских наручных часов «Полет» и «Слава» он равен 49°, а для женских часов «Слава» — 47°.

Величина угла подъема учитывается при определении мгновенного суточного хода и амплитуды колебаний баланса на современных контрольных электронных приборах.

§ 40. Угол притяжии

Зуб анкерного колеса, падая на плоскость покоя палеты, притягивает вилку к ограничительному штифту. Если отвести вилку от ограничительного штифта так, чтобы зуб колеса оставался на плоскости покоя палеты, а затем отпустить ее, то вилка сразу же вернется к ограничительному штифту. Это явление называется притяжкой.

Притяжка необходима для того, чтобы обеспечить зазор между копьем и предохранительным роликом во время прохождения балансом дополнительной дуги. При отсутствии притяжки копье будет касаться предохранительного ролика, создавая дополнительное трение и ухудшая точность хода часов.

Притяжка вилки к ограничительным штифтам происходит следующим образом. Плоскости покоя палет расположены под определенным углом к направлению силы, с которой зуб анкерного колеса давит на палеты. Он обеспечивает моменты, поворачивающие вилку к ограничительным штифтам.

Для того чтобы определить угол притяжки, необходимо соединить центр качания анкерной вилки с точкой В на палете, в которую падает зуб анкерного колеса (рис. 113). Если из точки В восстановить перпендикуляр АВ к линии ОВ, то угол между перпендикуляром А В и плоскостью покоя палеты ВС и будет так называемым углом притяжки.

Рис. 113. Определение угла притяжки

Рис. 114. Изменение угла притяжки: а — на палете входа, б — на палете выхода

Угол притяжки должен быть больше угла трения (угол трения стали, из которой изготовлено колесо, по рубину, из которого сделана палета, равен 8°30').

Значение угла притяжки Б во время освобождения анкерной вилки меняется: на палете входа (рис. 114'а) угол притяжки Б увеличивается на угол А, а на палете выхода (рис. 114, б) — уменьшается на то же значение А. Разность между углом притяжки в начале освобождения и углом в конце освобождения равна углу покоя А. Для часов «Полет» (модель 2409) угол притяжки равен на палете входа 14°, а на палете выхода 16°.

§ 41. Предохранительные устройства хода

Назначение всех предохранительных устройств хода заключается в том, чтобы не дать анкерной вилке произвольно без помощи баланса повернуться от одного ограничительного штифта к другому. В конструкции хода имеются

три предохранительных устройства: копье и предохранительный ролик, рожки анкерной вилки и импульсный камень, ограничительные штифты. Кроме того, благодаря притяжке анкерная вилка прижата к ограничительному штифту, поэтому при прохождении балансом дополнительной дуги обеспечивается его свободное колебание.

Если анкерная вилка при сотрясении повернется на больший угол, чем угол покоя, зуб анкерного колеса упадет на плоскость импульса палеты и произойдет «холостой» ход анкерной вилки. В этом случае импульсный камень баланса, двигаясь к положению равновесия, попадет не в паз анкерной вилки, а на внешнюю сторону ее рожка (рис. 115). Удар будет довольно сильный, часы могут остановиться, в худшем случае может сломаться импульсный камень.

Копье и предохранительный ролик служат для того, чтобы предупредить самопроизвольный переброс вилки от одного ограничительного штифта к другому при сотрясении часов. В этом случае вилка, отойдя от ограничительного штифта во время прохождения балансом по дополнительной дуге, копьем коснется предохранительного ролика.

Рожки анкерной вилки взаимодействуют с импульсным камнем и предохраняют анкерную вилку от самопроизвольного переброса в тот момент, когда копье проходит мимо выемки предохранительного ролика и не может предохранить вилку. Ограничительные штифты не позволяют анкерной вилке отклоняться в сторону.

Рис. 115. «Заскок» импульсного камня за внешнюю сторону рожка

§ 42. Работа предохранительных устройств

При прохождении балансом дополнительной дуги анкерную вилку в нормальном положении во время случайных толчков и ударов, которым подвергаются часы в эксплуатации, удерживает сила притяжки. Но, как уже было сказано, притяжка действует только в пределах угла покоя. Если вилка повернется на угол, больший угла покоя, то предохранять вилку будет копье и предохранительный ролик. Во время работы часов между копьем и предохранительным роликом имеется зазор, который позволяет предохранительному ролику свободно проходить мимо копья.

Если произойдет сильный толчок, анкерная вилка повернется и копье коснется предохранительного ролика, предохранив тем самым вилку от дальнейшего поворота и перехода ее к другому ограничительному штифту. Под действием притяжки анкерная вилка снова вернется к ограничительному штифту, от которого она отошла при толчке.

Зазор между копьем и предохранительным роликом должен быть таким, чтобы при повороте анкерной вилки на величину этого зазора зуб анкерного колеса оставался на плоскости покоя палеты, т. е. угловая величина зазора не должна быть больше полного угла покоя. Если эта величина будет больше, то зуб анкерного колеса может перейти на плоскость импульса палеты и прижать копье к предохранительному ролику.

Правильный (своевременный) переброс анкерной вилки от одного штифта к другому осуществляется балансом с помощью импульсного камня. Чтобы осуществился переброс вилки во время работы, в предохранительном ролике имеется вырез, очертания которого соответствуют очертаниям импульсного камня. Такая конструкция обеспечивает беспрепятственный проход копья. Когда копье проходит выемку ролика, роль предохранительного устройства выполняют рожки и импульсный камень, который в этот момент проходит мимо рожков. В случае резкого толчка анкерная вилка повернется, и ее рожок коснется импульсного камня. Под действием притяжки анкерная вилка вернется к ограничительному штифту. Зазор между импульсным камнем и рожком должен быть меньше полного угла покоя, чтобы зуб анкерного колеса не сошел с плоскости покоя палеты.

Рис. 116. «Наскок» импульсного камня на рожок

Для нормальной работы предохранительных устройств необходимо, чтобы зазор между копьем и предохранительным роликом был меньше, чем зазор между импульсным камнем и рожком. Если этот зазор будет больше, то может произойти «наскок» импульсного камня на конец рожка (рис. 116). Кроме того, такое соотношение зазоров необходимо также и для того, чтобы при обратном переводе стрелок импульсный камень мог свободно пройти мимо рожков.

Зазор в рожках должен быть больше, чем угол потерянного пути. Это вызывается тем, что движение баланса в конце импульса очень быстрое и импульсный камень может покинуть паз анкерной вилки раньше, чем будет пройден угол падения колеса и начнется прохождение потерянного пути. Если этот зазор будет меньше, чем угол потерянного пути, может возникнуть трение импульсного камня о рожок прежде, чем анкерная вилка дойдет до ограничительного штифта.

§ 43. Построение швейцарского анкерного хода

Построим полуравноплечий швейцарский анкерный ход (рис. 117) по следующим параметрам: число зубьев анкерного колеса z=15; анкерная вилка охватывает 2,5 шага зубьев анкерного колеса;

Рис. 117. Построение свободного анкерного хода

Снаружи рожки могут иметь произвольную форму, при этом следует иметь в виду, что вилка должна быть легкой и иметь малый момент инерции.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение анкерного хода, какова его роль в часовом механизме?

2. Каково различие между свободным и несвободным анкерными кодами?

3. Каким требованиям должны удовлетворять детали хода?

4. Как работает свободный анкерный ход?

5. Какую функцию в анкерном устройстве выполняет притяжка?

6. Как работают предохранительные устройства и каково их назначение?

содержание .. 20 21 22 23 ..