Глава VIII РЕГУЛЯТОР ЧАСОВ (устройство и сборка)

Глава VIII РЕГУЛЯТОР ЧАСОВ (устройство и сборка)

Регулятор — узел часового механизма, который регулирует спуск пружины или опускание гири и создает колебательное движение со строго определенным периодом, измеряющим время.

В бытовых часах применяются маятниковые, балансовые и камертонные регуляторы.

§ 44. Маятниковый регулятор часов

Маятник как регулятор часового механизма может быть применен только в часах, которые установлены неподвижно, т. е. в напольных, настенных и настольных часах.

Математический маятник. Под математическим маятником (рис. 118) понимают невесомый и нерастяжимый стержень (нить), к одному концу которого подвешен груз.

Остановленный маятник находится в положении равновесия. При получении энергии извне маятник будет совершать колебательное движение, отклоняясь от положения равновесия на определенный угол. Угол ср, на который отклоняется маятник от равновесного положения, называется амплитудой колебания. Время, в течение которого маятник совершает одно полное колебание, т. е. из одного крайнего положения перемещается в другое и обратно, пройдя два раза через положение равновесия, называется периодом колебания. Период колебания маятника выражается в секундах, а амплитуда — в градусах.

Периоды колебания одного и того же маятника равны между собой.

Период колебания маятника Т определяется по формуле

В эту формулу входит амплитуда колебания, т. е. период зависит не только от длины, но и от амплитуды колебания маятника. Следовательно, при больших амплитудах изохронизм нарушается.

Под действием сил трения (трение в точке подвеса и сопротивление воздуха) колебания маятника будут постепенно затухать и через некоторое время, если не будет нового импульса, маятник остановится в положении равновесия.

Рис. 118. Математический маятник

Рис. 119. Физический маятник

Физический маятник. Физический маятник представляет собой твердое тело, имеющее неподвижную горизонтальную ось (ось подвеса) и могущее под действием собственного веса совершать вокруг этой оси движения колебательного характера (рис. 119).

При малой амплитуде колебания период колебания физического маятника определяют по формуле

Приведенной длиной физического маятника называется длина математического маятника с таким же

периодом колебания, как и данный физический маятник. Эта формула справедлива лишь при небольших амплитудах. При увеличении амплитуды колебания период определяется по формуле, приведенной для математического маятника.

Рис. 120. Виды подвесов маятника: а — в дешевых часах, б — в часах Рифлера, в — в часах повышенного качества, г - в точных часах

§ 45. Способы подвеса маятника

Маятник, применяемый в часах, состоит из легкого стержня с грузом на конце, т. е. ему стараются придать форму, близкую к математическому маятнику.

Маятник подвешивается обычно на тонких стальных пружинах-подвесках, заключенных в специальные обоймы или оправки. Пружинные подвески улучшают изохронизм колебания маятника, так как во время его колебания могут изгибаться. При этом маятник получает дополнительный импульс, его приведенная длина изменяется в сторону улучшения изохронности колебания. Подвесы маятника могут иметь различное конструктивное исполнение в зависимости от назначения и типа часов (рис. 120).

Толщину пружин для подвесок обычно выбирают от 0,2 до 0,5 мм при ширине и длине от 2 до 10 мм.

§ 46. Регулировка периода колебаний маятника

Период колебания маятника можно регулировать, поднимая или опуская груз, который находится на его стержне.

Груз 2 (рис. 121) можно перемещать вдоль стержня 3 поворотом гайки 1, поддерживающей груз. Каждому обороту гайки соответствует определенное изменение приведенной длины маятника и, следовательно, определенная величина изменения суточного хода (например, 1 с в сутки).

Рис. 121. Устройство для изменения приведенной длины маятника: 1 — гайка, 2 — груз, 3 — стержень

Регулировать период колебания можно и за счет прибавления к маятнику добавочных грузиков, которые располагаются на специальной полочке маятника.

§ 47. Влияние температуры на период колебания маятника

Температура окружающей среды влияет на точность хода часов, так как в зависимости от температуры могут изменяться линейные размеры стержня маятника, что приводит к изменению периода колебаний. Повышение температуры вызывает удлинение стержня и приводит к отставанию часов. Понижение температуры вызывает уменьшение длины стержня и приводит к опережению часов.

Изменение суточного хода при повышении температуры на 1 °С называется температурным коэффициентом маятника.

Для устранения влияния температуры на суточный ход часов применяются специальные конструкции маятников, в которых компенсируется изменение длины стержня при изменении температуры окружающей среды.

Существует несколько конструкций маятников с компенсационными устройствами (рис. 122).

Маятник со стержневой компенсацией (маятник Гар-сиона). В маятнике со стержневой компенсацией (рис. 122, а) на стальном стержне 4 укреплена перекладииа 8, на которую опираются латунные стержни 2 и 7. В верхней части латунные стержни соединяются перекладиной 5 со стальными стержнями 3 и 6, внизу связанными между собой перекладиной 1. К перекладине 1 прикреплена линза 9, поддерживаемая гайкой 10. Компенсация длины маятника при температурных изменениях происходит за счет различного изменения длины латунных и стальных стержней при нагревании, охлаждении.

Ртутный маятник (маятник Грагама). В ртутном маятнике (рис. 122, б) роль компенсационного устройства выполняет стакан 11 с ртутью, укрепленный на грузе 12, подвешенном к стержню 13.

Инварный маятник (маятник Рифлера). Стержень 14 (рис. 122, в) этого маятника изготовлен из специального сплава — инвара, имеющего малый коэффициент линейного расширения. На стержне внутри линзы 17 гайкой 15 закреплена компенсационная трубка 16.

Коэффициент расширения компенсационной трубки подбирается так, чтобы компенсировать изменение длины ин-варного стержня. Компенсационную трубку чаще всего изготовляют составной из двух разных металлов, чтобы установить средний коэффициент расширения.

Рис. 122. Конструкция маятника с температурным компенсационным устройством:
а — маятник со стержневой компенсацией, б — ртутный маятник, в — инварный маятник; 7, 5, 8 — перекладины, 2, 7 — латунный стержень, 3, 4, 6 — стальные стержни,
9, 17 — линза, 10 — гайка, 11 — стакан с ртутью, 12 — груз, 13, 14 — стержни, 15 — гайка, 76 — компенсационная трубка

§ 48. Влияние атмосферного давления на период колебания маятника

Период колебания маятника зависит и от атмосферного давления. Повышение атмосферного давления вызывает увеличение периода колебания маятника и, следовательно, отставание хода часов. Понижение атмосферного давления вызывает уменьшение периода колебания маятника и как результат — опережение хода часов.

Суточная ошибка хода при изменении давления окружающей среды на 1 мм рт. ст.

(133 Па) называется барометрической постоянной маятника.

На величину барометрической постоянной влияет и форма маятника. Чтобы обеспечить наименьшую ошибку

суточного хода в различных атмосферных условиях, в часах применяют специальные устройства.

Барометрическую компенсацию осуществляют либо при помощи ртутного манометра Клюгера (рис. 123, а), либо анероидом Рифлера (рис. 123, б). Эти устройства закрепляют на стержне маятника.

Рис. 123. Устройство для барометрической компенсации маятника:
а —ртутный манометр, б — анероид; 1,2 — манометрическая трубка, 3 — коробка анероида

Лучшим способом устранения влияния атмосферного давления на точность хода является установка часов вместе с маятником в воздухонепроницаемом футляре.

содержание .. 21 22 23 24 ..