Часы и люди - Директория часов
Большие часы - Директория часов
Технологии и часы - Директория часов
Главная » Информация » Механизм » Точность механических часов.

Точность механических часов.

Категория: Информация » Механизм | Опубликовано: , автор: | Просмотров: 5932

Энергия всему голова

Обзор факторов, мешающих точной работе часов, и способов борьбы с ними начнем с рассмотрения энергетических соотношений в системе баланс-спираль. В идеальных условиях отсутствия каких-либо потерь ее колебания могут быть бесконечными (так же как у маятника), а собственная частота колебаний зависит от двух параметров — момента инерции баланса и жесткости спирали. Реальная жизнь вносит коррективы: часть энергии тратится на преодоление трения и других потерь, поэтому без внешней поддержки колебания неизбежно затухают.

Способность нашей парочки совершать колебания и противостоять внешним воздействиям определяется параметром, носящим название добротность колебательной системы. Этот термин был введен в общей теории колебаний и ее многочисленных приложениях (таких, например, как строительная механика, радиотехника, спектроскопия, а также в теории часов) в качестве «меры колебательности» динамической системы, то есть ее способности преобразовывать поступающую в нее постоянную энергию в колебательную (в случае часов постоянная энергия пружинного двигателя передается балансу через колесную систему и спуск). Добротность определяется как отношение этих энергий:

Д = колебательная энергия А~
постоянная энергия А=

Если считать, что поступающая энергия не меняется, то добротность системы баланс-спираль можно оценить только через ее собственные параметры. Для этого целесообразно заменить величину энергии А=на суммарную энергию потерь А0 во всех элементах колебательной системы. Тогда можно определить добротность равноценным отношением:

Д = колебательная энергия А~
постоянная энергия А0

Кроме добротности, как показателя качества системы баланс-спираль в целом, в часовом деле используются и показатели качества ее отдельно взятых основных узлов: показатель качества баланса Кб, определяемый отношением

Кб = момент инерции баланса
общий вес баланса

и показатель качества спирали Кс, определяемый отношением

Кc = жесткость спирали
общий момент трения

Эти объективные показатели качества позволяют оценить способность системы баланс-спираль и ее узлов выполнять свои функции, обосновывать выбор основных параметров этих деталей и проводить их сравнительную оценку. Понимать, что означают и от чего зависят данные показатели важно не только разработчикам и производителям механизмов, но и покупателям и продавцам часов всех уровней, желающих всерьез разбираться в этом товаре и его качестве.

Рис. 1. Удельный вес основных видов потерь энергии в системе баланс-спираль

Колебательная энергия пары баланс-спираль А~ складывается из кинетической энергии движущегося баланса и потенциальной энергии свернутой спирали, определяемых, соответственно, величинами момента инерции баланса и жесткостью спирали. Отсюда понятно, что для повышения качества системы баланс-спираль необходимо максимально повысить момент инерции баланса и жесткость спирали и снизить до минимума все потери в системе. Такие же рекомендации вытекают из приведенных коэффициентов качества баланса Кб и спирали Кс.

Суммарная энергия потерь в балансовых часовых колебательных системах определяется, в основном, следующими факторами:

  • потерями на трение в опорах баланса (цапф о камни);
  • потерями на преодоление сопротивления вращению цапф вязкой смазки опор;
  • сопротивлением воздушной среды, окружающей баланс и увлекаемой им в движение;
  • потерями на преодоление внутреннего (межмолекулярного) трения в материале спирали и рядом других малозначительных факторов.

На рис. 1 представлено соотношение энергий, обусловленных каждым из этих факторов. Диаграмма наглядно показывает, что самый большой вклад вносит вязкое трение, в составе которого заметно преобладают потери в опорах. По сравнению с ними остальные факторы, такие, например, как потери на трение в местах заделки концов спирали, незначительны и обычно не учитываются.

Рис. 2. Зависимость от амплитуды колебаний поступающей в систему баланс-спираль энергии и ее потерь

На рис. 2 показана зависимость между величиной амплитуды колебаний и энергией потерь А0. Поскольку все составляющие потерь растут или с ростом угла отклонения баланса(например, при этом увеличиваются потери на трение, преодоление вязкого сопротивления и трение в материале спирали), или с ростом его скорости (вместе со скоростью растет вязкое трение и сопротивление воздушной среды), то чем больше амплитуда, тем большими оказываются суммарные потери. Причем этот рост довольно резкий.

Этот же график наглядно иллюстрирует и сущность процесса автоматического регулирования амплитуды автоколебаний. Мы видим, что при определенной амплитуде Ф0 кривая потерь пересекает прямую А=, соответствующую поступающей в нашу колебательную систему энергии. именно с этой амплитудой будет колебаться баланс при отсутствии внешних воздействий.

Если под влиянием каких-либо внешних сил (толчков, ударов, центробежных сил и т.п.) величина амплитуды увеличится до некоторого значения Ф2, то, как видно из рис. 2, при такой амплитуде энергия потерь А0 превысит энергию привода А=, и амплитуда автоматически уменьшится сразу после прекращения действия внешней силы, стремясь вернуться к своему стационарному значению Ф0, соответствующему равенству энергии потерь и привода. При падении амплитуды до некоторого значения Ф1, меньшего Ф0, энергия привода А= превысит энергию потерь А0, вследствие чего амплитуда автоматически возрастет до своего стационарного значения Ф0.

Рейтинг:
 (голосов: 4)

Теги: точность, механизм, баланс

Комментарии (0)

Добавление комментария

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Включите эту картинку для отображения кода безопасности
обновить, если не виден код
Введите код:


Ноябрь 2020 (1), Март 2020 (1), Февраль 2020 (1), Январь 2020 (1), Декабрь 2019 (1), Май 2019 (2), Апрель 2019 (2)
android wear, Apple, Audemars Piguet, Breguet, Casio, DeWitt, Fossil, Franck Muller, Google, Patek Philippe, Richard Mille, Rolex, Romain Jerome, Samsung, Sony, TAG Heuer, Ulysse Nardin, баланс, бренд, время, дизайн, интерьер, история, корпус, куранты, Медведев, механизм, Москва, наручные часы, ремешок, Россия, спорт, СССР, стекло, точность, умные часы, часовая промышленность, часы, Швейцария, швейцарские часы

Показать все теги