Устройство и принцип действия механических часов

Конструкция, материалы и производство являются основными факторами формирования потребительских свойств часов (функциональных, эргономических и др.).

Наиболее распространенной конструкцией часов являются механические часы - маятниковые и балансовые. Механизм таких часов состоит из шести основных частей (узлов) и дополнительных узлов. К основным относят двигатель, передаточный механизм, регулятор, спуск, механизм заводки пружины и перевода стрелок и стрелочного механизма.

Двигатель. Он является источником энергии, которая приводит в движение весь механизм часов.

В механических часах различают два вида двигателей: гиревой (в маятниковых), который называют гиревым приводом, и пружинный (в балансовых).

Энергия гиревого двигателя передается силой тяжести поднятой гири через колесную систему на маятник, который служит регулятором управления действия спуска (хода) часов. В часах-ходиках при опускании гири вниз цепь вращает слева направо колесо, которое обеспечивает вращение всего колесного механизма.

Гиревой двигатель самый простой по устройству (рис. 10), он работает только в стационарных условиях. По сравнению с пружинным гиревой вигатель передает усилия (за счет опускания гири) через колесную передачу на регулятор хода; такие усилия не всегда постоянны и этим создается стабильность работы двигателя.

Рис. 10. Гиревой двигатель с цепью

Пружинный двигатель приводит в действие часы заведенной пружиной, которая передает запас энергии через колесную систему и ход на регулятор, поддерживая его колебания (рис. 11). Этот двигатель обычно бывает в переносных часах (наручных, карманных, будильниках, настольных и настенных), где регулятором является баланс с волоском (спиралью). Могут быть пружинные двигатели также в некоторых видах стационарных часов (в настенных и частично в настольных), где регулятором служит маятник.

Рис. 11. Пружинный двигатель (пружина спущена)

Различают двигатели с барабаном и без барабана.

Пружинный двигатель с барабаном применяют в наручных, карманных, настольных и настенных часах, а также в малогабаритных будильниках. Барабан представляет собой цилиндрическую коробку, по внешнему периметру заканчивающуюся зубчатым венцом. Пружина, помещенная в барабан, внутренним витком крепится на валике за крючок, а внешним витком - к внутренней стенке барабана с помощью накладки. Барабан с установленными в нем пружиной и осью закрывается крышкой, которая предотвращает возможность попадания пыли между витками пружины. В часах упрощенной конструкции - будильниках, настольных и настенных часах - заводная пружина не имеет барабана, и один конец ее крепится к валику, а другой к одной из колодок механизма. Способы крепления наружного витка пружины к внутренней стенке барабана разнообразны.

Заводные пружины изготовляют из специального железокобальтового сплава или углеродистой стали с соответствующей термообработкой. Пружина должна обладать эластичностью по всей длине и равномерной упругостью. От заводной пружины требуется не только упругая сила, способная привести механизм часов в действие, но и определенная продолжительность и стабильность хода часов от одной полной заводки пружины.

Продолжительность хода часов зависит от толщины и длины пружины.

Рабочей и расчетной характеристикой заводной пружины является ее крутящий момент (произведение упругой силы пружины на число оборотов). Наибольший крутящий момент пружина имеет в заведенном состоянии, а в процессе работы ее момент падает. Неравномерность усилия, создаваемого пружиной при работе, влияет на точность хода часов, поэтому при изготовлении их заводную пружину рассчитывают так, чтобы ее крутящий момент на заданную продолжительность хода был максимальным.

Передаточный механизм. Этот механизм называют колесной системой или зубчатой передачей, а также ангренажем. Он состоит из ряда зубчатых колес, число которых зависит от типа механизма.

Зубчатые колеса распространяют движение и передают исходящую от двигателя энергию всему механизму. Колесо и закрепленный на нем триб образуют узел. Находящиеся в зацеплении колесо и триб составляют зубчатую пару. Колесо имеет больший диаметр и делает меньше оборотов, чем триб. По сравнению с колесом триб имеет меньшее количество зубьев и делает во столько же раз больше оборотов, во сколько раз его диаметр меньше диаметра большого колеса. Колесо считается ведущим, а триб ведомым.

У наручных и карманных часов, будильников и некоторых настольных часов передаточный механизм состоит из четырех зубчатых пар: центрального колеса с трибом, промежуточного колеса с трибом, секундного колеса с трибом и триба ходового (анкерного) колеса.

Вращение колесной системы передается усилием заведенной пружины от барабана на ходовое колесо. Каждая зубчатая пара в зацеплении обеспечивает определенное передаточное отношение в зависимости от соотношения диаметров колеса и триба или от соотношения числа их зубьев. Скорость вращения отдельных осей зубчатой передачи выбрана таким образом, что их используют для отсчета времени в минутах и секундах. Так, ось центрального колеса совершает один оборот за час, а секундного - один оборот в минуту.

Число зубчатых пар передаточного механизма зависит от типа часового механизма. Так, настольные часы с 7- и 14-дневным заводом имеют добавочное колесо с трибом, маятниковые часы с 2-недельным заводом также имеют добавочное колесо, а у часов-ходиков передаточный механизм состоит всего из двух узлов - центрального и промежуточного колес и триба ходового колеса,

Колесная система собирается на платине, которая составляет основание часового механизма. Платина представляет собой массивную по сравнению с деталями собираемой колесной системы латунную пластину (рис. 12). Кроме отверстий для крепления цапф (концов) осей колес, платина в наручных и карманных часах имеет целую серию различной формы проточек, впадин и выступов, повышающих ее механическую прочность и дающих возможность разместить детали часового механизма на сравнительно малой площади. Противоположные концы осей колес крепят в отверстия мостов, которые представляют собой фасонные, несколько массивные детали, закрепляемые с помощью штифтов и винтов на платине.

Рис. 12. Платина и мосты: а - платина; б - мост барабанный; в - мост колесной передачи; г - мост балансовый

В часовых механизмах упрощенной конструкции концы осей вращаются непосредственно в отверстиях платан и мостов.

В часовых механизмах повышенного качества для уменьшения трения и износа осей применяют камневые опоры из синтетического корунда, который имеет наименьший коэффициент трения и высокую твердость (по шкале Мооса 9).

Часовые камни делят на функциональные и нефункциональные.

Функциональный камень служит для стабилизации трения или уменьшения скорости износа контактирующих поверхностей деталей механизма часов. К функциональным камням относят: камни с отверстиями, служащие радиальными или осевыми опорами или теми и другими одновременно; камни, способствующие передаче силы или движения или того и другого одновременно, например опоры колебательной системы; камни без отверстий, служащие осевыми опорами, и др.

К нефункциональным камням относят: камни декоративные и их заменяющие; камни, закрывающие камневые отверстия, но не являющиеся осевой опорой, например масленка; камни, служащие опорой подвижных деталей, таких, как вексельное, часовое, барабанное и передаточное колеса, заводной вал и др.; камни, служащие для ограничения случайного смещения колеблющейся массы или являющиеся опорой диска дат, календарного диска и др.

Часовые камни очень миниатюрны по размерам, имеют разную форму: со сквозным цилиндрическим или нецилиндрическим отверстием, с небольшим воронкообразным углублением с одной стороны отверстия для удержания часового масла, накладные глухие камни с плоской опорной поверхностью (рис. 13). Камни запрессовывают в соответствующие отверстия платины и мостов, а цапфы оси устанавливают при этом в отверстия камня.

Рис. 13. Часовые камни: а - сквозные; б - накладные; в - палеты; г - эллипсы

Наручные часы в зависимости от конструкции имеют от 15 до 33 камней, число которых в известной мере определяет качество часов.

Регулятор. Регулятор, или колебательная система, в механических часах представляет собой маятник или баланс со спиралью (волоском).

Маятник применяют только в стационарных часах. Он состоит из стержня, на нижнем конце которого находится линза. Линза имеет форму плоского диска или чечевицы и опирается обычно на гайку, вращая которую можно опускать или поднимать линзу относительно стержня маятника.

В простых маятниковых часах для маятника применяют проволочный подвес.

В маятниковых часах более высокого качества применяют пружинные подвесы в виде одной или двух плоских пружин (рис. 14), закрепленных концами двумя латунными колодками. Колодки имеют стальные штифты, выступающие концами по обе стороны колодки. Верхний штифт закрепляют в разрезном кронштейне, установленном на задней стенке корпуса часов, а на нижний штифт колодки подвешивают двойным крючком маятник.

Рис. 14. Пружинные подвесы маятника

Для приведения часов в действие необходимо маятник отклонить от равновесного положения. Угол отклонения маятника от положения равновесия называют амплитудой колебания, а время полного колебания маятника от крайнего правого отклонения до крайнего левого и обратно называют периодом колебания.

Период колебания зависит от длины стержня маятника. Если часы отстают, то линзу следует поднять вверх, т. е. уменьшить длину маятника, и этим сократить период колебания, и наоборот, если часы спешат, то линзу надлежит передвинуть вниз, что увеличивает период колебания.

Балансовый регулятор применяют в переносных часах (наручных, карманных и др.). Он представляет собой колебательную систему в виде баланса со спиралью.

Система баланс-спираль является одним из ответственных узлов часового механизма.

Баланс состоит из тонкого круглого обода с перекладиной, посаженной на стальную ось. Балансы бывают винтовыми и безвинтовыми. У винтовых балансов в обод ввинчены винты для уравновешивания обода и для регулировки периода колебания при подборе спирали (рис. 15). Безвинтовые балансы применяют в часах современной конструкции. По сравнению с винтовыми они имеют меньшую массу (вес), что снижает трение в опорах баланса, более прочный обод, который меньше подвержен деформации; отсутствие винтов позволяет увеличить наружный диаметр обода и соответственно увеличить момент инерции без увеличения массы баланса.

Рис. 15. Система баланс-спираль: 1 - обод баланса; 2 - перекладина; 3 - винт для уравновешивания; 4 - ось баланса; 5 - спираль

Спираль (волосок) изготовляют из никелевого сплава. Это упругая пружина, внутренний конец которой заделан в латунную втулочку, называемую колодкой спирали. Колодку вместе со спиралью надевают (запрессовывают) на верхнюю часть оси баланса, а наружный конец спирали заштифтовывают в отверстие колонки, находящейся в балансовом мосту.

Под действием поступающей от двигателя энергии (импульсов) баланс совершает колебательные движения, вращаясь, делает повороты в одну и другую стороны - либо заводит, либо раскручивает спираль. В свою очередь то запираемая, то освобождаемая колесная передача часового механизма периодически движется. Такое движение можно наблюдать в часах по скачкообразному движению секундной стрелки.

Баланс в большинстве наручных часов совершает 9000 полных колебаний в час. Период колебания баланса измеряют в секундах; он является тем временем, которое необходимо балансу, чтобы совершить полное колебание от крайнего левого отклонения в крайнее правое и обратно. В наручных часах период колебания обычно равен 0,4 с Бывают наручные часы с периодом колебания баланса 0,36 или 0,33 и 0,20 с У будильников малогабаритных период колебания баланса 0,4 с, у крупногабаритных - 0,5 или 0,6 с.

Амплитуду колебания баланса измеряют в угловых градусах от равновесного положения баланса влево или вправо. Равновесным считают такое положение баланса, когда эллипс находится на прямой линии, соединяющей центры вращения оси баланса и оси анкерной вилки. Равенство правой и левой амплитуд является необходимым условием точного хода часов.

Период колебания баланса можно регулировать, изменяя длину спирали с помощью градусника.

Градусник состоит из стрелки-указателя, закрепленной на балансовом мосту. В хвостовой части градусника имеются два штифта, между которыми проходит наружный виток спирали. Наружный виток спирали, как было сказано выше, закреплен в колонке, установленной в балансовом мосту. Штифты градусника образуют как бы вторую точку крепления наружного витка спирали. Поворотом градусника в ту или другую сторону удлиняют или укорачивают длину спирали, изменяя тем самым период колебания баланса. При удлинении спирали период колебания увеличивается и часы начинают отставать, а при укорачивании длины спирали период колебания уменьшается и часы начинают спешить.

Для удобства регулирования точности хода часов на балансовом мосту ставят знаки "+" (ускорить ход) и "-" (замедлить ход). При перемещении указателя градусника в сторону знака "+" штифты, находящиеся в хвостовой части градусника, удаляются от колонки, укорачивая длину рабочей части спирали.

Часто применяют градусник с подвижной колонкой, который улучшает качество регулировки хода часов (рис. 16). Он состоит из регулятора колонки и собственно градусника со штифтом и замком. Вместе с регулятором колонки поворачивается и градусник. Поворотом градусника относительно регулятора колонки спирали изменяется действующая длина спирали. Данная конструкция градусника обеспечивает более точную установку равновесного положения баланса, называемую "выкачкой баланса".

Рис. 16. Градусник с подвижной колонкой: 1 - накладка; 2 - градусник; 3 - штифты; 4 - спираль; 5 - колонка; 6 - регулятор колонки

Спуск (ход). Он представляет собой узел часового механизма, находящийся между зубчатой передачей и регулятором. Спуск является ходовым устройством, служащим для периодической передачи энергии двигателя на регулятор поддержания его равномерного колебания и соответственно равномерного вращения колес.

Ходовые устройства бывают двух типов - анкерный и цилиндровый.

Анкерный (в пер. с нем. Anker - скоба) ход может быть несвободным и свободным.

Несвободный анкерный ход применяют в стационарных часах с маятниковым регулятором. Ход состоит из анкерного колеса и закрепленной на валике оси анкерной вилки (скобы) с изогнутыми концами, называемыми палетами: входной на левом конце, выходной на правом (рис. 17). В несвободном ходовом устройстве регулятор во время колебания постоянно взаимодействует с деталями спуска.

Рис. 17. Несвободный анкерный ход: 1 - анкерное колесо; 2 - скоба (анкер); 3 - валик (ось)

Принцип действия несвободного анкерного хода заключается в том, что при отклонении маятника влево приподнимается левая (входная) палета и одновременно опускается между зубьями анкерного колеса правая (выходная) палета. Анкерное колесо получает возможность повернуться на один зубец. Колебания маятника создают непрерывный цикл равномерного хода часового механизма.

К типу несвободных спусков относят и цилиндрический ход. Он состоит из ходового колеса с фигурными (в виде трехгранных головок) зубьями и пустотелого цилиндра с насаженным на него балансом. У цилиндрового спуска отсутствует промежуточное звено между ходовым (цилиндровым) колесом и регулятором хода (балансом). Ходовое колесо непосредственно воздействует на узел баланса. Цилиндр, являющийся осью баланса, имеет боковые вырезы, образующие с одной стороны входную и выходную импульсные губки, а с другой стороны - вырез - пропуск для прохода фигурной ножки зуба ходового (цилиндрового) колеса. Зубья ходового колеса за весь период колебания баланса находятся во взаимодействии с цилиндром.

Отечественная промышленность не изготовляет часы с цилиндровым спуском, так как эта конструкция часов считается технически и морально устаревшей.

Свободный анкерный ход бывает двух видов - штифтовым и палетным.

У штифтового хода анкерная вилка изготовляется из латуни, и в качестве входной и выходной палет служат стальные штифты (рис. 18). Такой ход применяют в обыкновенных будильниках, а также в настольных часах с механизмом будильника.

Рис. 18. Штифтовой анкерный ход (спуск): 1 - анкерное колесо; 2 - стальные штифты; 3 - анкерная вилка; 4 - импульсный штифт

Палетный ход (рис. 19) применяют в наручных, карманных, настольных и настенных часах, частично в шахматных и будильниках (в малогабаритных производства Второго московского часового завода). Ход состоит из стального ходового (анкерного) колеса с трибом, стальной анкерной вилки с двумя палетами и двойного ролика, установленного на оси баланса. Сюда следует отнести и два ограничительных штифта, закрепленных в платине часового механизма.

Рис. 19. Палетный анкерный ход: 1 - анкерное колесо с трибом; 2 - анкерная вилка с двумя палетами; 3 - хвостовик с двумя рожками; 4 - копье; 5 - двойной ролик; 6 - эллипс; 7 - выемка

Анкерное колесо имеет зубья специальной формы, плоскую вершину этих зубьев называют плоскостью импульса (момента), а боковую поверхность зубьев - плоскостью покоя.

Анкерная вилка имеет два плеча с пазами. В них вставлены, палеты из синтетического рубина и хвостовик (хвостовая часть вилки), снабженный на конце двумя предохранительными рожками и прямоугольным пазом, в середине которого расположено предохранительное копье.

Палеты имеют также подобно зубьям анкерного колеса плоскости импульса и покоя, которые взаимодействуют с одноименными плоскостями зубьев анкерного колеса.

Внутренние боковые стороны рожков хвостовика являются плоскостями, взаимодействующими с импульсным камнем (эллипсом).

Анкерное колесо и анкерную вилку насаживают на стальные оси.

Двойной ролик устанавливают на оси баланса. У двойного ролика имеется две рольки: верхняя (большая) и нижняя (малая). Верхняя ролька несет импульсный камень. Нижняя ролька имеет цилиндрическую выемку, расположенную под эллипсом. Эта ролька взаимодействует с копьем анкерной вилки и является предохранительной.

Принцип действия свободного анкерного палетного хода заключается в следующем. Под действием усилия заводной пружины анкерное колесо стремится вращаться и посредством своего зуба оказывает давление на входную палету, прижимая хвостовик к ограничительному штифту. Под действием спирали баланс совершает свободное колебание и вводит в паз анкерной вилки эллипс. Происходит удар эллипса о внутреннюю поверхность правого рожка хвостовика, и вилка поворачивается на угол покоя. Зуб анкерного колеса переходит с плоскости покоя на плоскость импульса входной палеты, левый рожок вилки отходит от ограничительного штифта и начинается передача импульса от анкерного колеса через вилку на баланс. За полный период колебания баланса анкерное колесо повернется на один зубец.

Механизм заводки пружины и перевода стрелок. Этот механизм, называемый ремонтуаром, представляет собой узел часового механизма, состоящий из ряда деталей. Узел обеспечивает зацепление заводного вала со стрелочным механизмом (при переводе стрелок) или вводит заводной вал в зацепление с узлом завода пружины.

В распространенных конструкциях механизма наручных часов узел заводки пружины и перевода стрелок состоит из следующих деталей: заводного вала с навинченной на его наружном конце заводной головкой; заводного триба, свободно посаженного на цилиндрической части заводного вала, а на участке заводного вала квадратного сечения установлена кулачковая (заводная) муфта со свободой продольного смещения; заводного рычага; пружины заводного рычага; заводного (коронного) колеса; накладки заводного колеса; переводного рычага; пружины-фиксатора; двух переводных колес - малого и большого.

Заводной триб и кулачковая муфта имеют косые торцовые зубья, которыми они соприкасаются между собой. Кулачковая муфта имеет кольцевую проточку, в которую входит хвостовая часть заводного рычага.

При переводе стрелок вытягивают заводную головку, заводной рычаг перемещает вниз кулачковую муфту до сцепления ее с малым переводным колесом, которое передает движение большому переводному колесу, а последнее вращает вексельное колесо с вексельным трибом. Вексельное колесо вращает минутник, а триб - часовое колесо. Пружина-фиксатор служит для фиксации положений переводного рычага.

После перевода стрелок нажимом на заводную головку заводной вал возвращается в нормальное положение, перемещается переводной рычаг, а пружина-фиксатор закрепляет его в таком положении, Освобожденный заводной рычаг перемещает вверх кулачковую муфту до сцепления ее зубьев с зубьями заводного триба.

Чтобы завести пружину, заводную головку вращают по ходу часовой стрелки. Вместе с заводным валом вращается кулачковая муфта и заводной триб. Последний через заводное колесо вращает барабанное колесо и таким образом осуществляется заводка пружины. Барабанное колесо имеет стопорное (храповое) устройство, которое называют собачкой с пружинкой. Это устройство взаимодействует с зубьями барабанного колеса и служит для фиксации барабана от обратного раскручивания заводной пружины.

При заводке пружины собачка выходит из зубьев барабана и скользит по их поверхности. Когда заводка прекращается, собачка под действием находящейся под ней пружинки входит в зацепление с зубьями барабана и не позволяет барабану раскручиваться в обратную сторону.

В настольных часах и будильниках пружину заводят с помощью ключа, воздействующего на вал барабана, а стрелки переводят с помощью кнопки, укрепленной на оси центрального колеса. Заводной ключ и кнопка расположены на задней крышке корпуса.

В часах настенных и некоторых видах настольных пружину заводят съемным ключом со стороны циферблата, а стрелки переводят рукой путем их вращения слева направо.

Стрелочный механизм. Он расположен с подциферблатной стороны платины и состоит из минутного триба, вексельного колеса с трибом и часового колеса.

Минутный триб в стрелочной передаче является основной деталью, обеспечивающей движение всего стрелочного механизма. Минутный триб насажен на ось центрального колеса и сопряжен с осью фрикционно. Фрикционная посадка достигается тем, что на оси центрального колеса имеется радиальная проточка, а втулка минутного триба снабжена двумя внутренними выступами, входящими в эту проточку при установке триба на оси. При фрикционной посадке минутный триб во время перевода стрелок свободно проворачивается на центральной оси и не вызывает торможения часового механизма.

На втулке минутного триба установлено со свободой вращения часовое колесо. Выступающая часть втулки часового колеса несет часовую стрелку, а выступающая часть втулки минутного триба - минутную стрелку. Таким образом минутная стрелка располагается над часовой.

Вексельное колесо, установленное на оси, имеет сцепление с минутным трибом, а триб вексельного колеса сцепляется с часовым колесом.

При переводе стрелок кулачковая муфта через переводные колеса получает сцепление с вексельным колесом, которое в свою очередь передает движение минутнику, а триб вексельного колеса - часовому. После окончания перевода стрелок кулачковая муфта расцепляется с переводным колесом, а стрелочный механизм начинает получать движение от оси центрального колеса.

Общее устройство и взаимодействие отдельных узлов механизма наручных часов даны на рис. 20.

Рис. 20. Схема механизма наручных часов (внизу помещена схема анкерного хода в увеличенном масштабе): 1 - пружинный двигатель; 2 - заводная пружина; 3 - центральное колесо; 4 - триб центрального колеса; 5 - промежуточное колесо; 6 - триб промежуточного колеса; 7 - секундное колесо; 8 - триб секундного колеса; 9 - анкерное колесо; 10 - триб анкерного колеса; 11 - анкерная вилка; 12 - ограничительные штифты; 13 - баланс; 14 - регулировочные винты; 15 - волосок; 16 - колонка; 17 - колодка; 18 - ось баланса; 19 - двойной ролик; 20 - верхняя ролька; 21 - импульсный камень (эллипс); 22 - нижняя ролька; 23 - коронное колесо; 24 - винт коронного колеса; 25 - барабанное колесо; 26 - винт барабанного колеса; 27 - собачка; 28 - винт собачки; 29 и 30 - палеты входная и выходная; 31 - копье

Дополнительные устройства механизмов часов. В часах применяют различные дополнительные устройства, связанные с работой основного механизма.

В обычных наручных и карманных часах опорами баланса являются сквозные и накладные камни, запрессованные в платину и балансовый мост, а также в накладки. Такие опоры являются жесткими.

В часах современных конструкций применяют противоударные устройства (рис. 21) в виде амортизационного блока, построенного по определенной конструктивной схеме. Противоударное устройство предохраняет ось баланса от поломки при возможных резких толчках и случайном падении часов с высоты примерно 1,2 м на деревянный пол.

Рис. 21. Схема противоударного устройства: 1 - мост баланса; 2 - накладка верхняя; 3 - шайба-брошь; 4 - градусник; 5 - втулка; 6 - камень сквозной; 7 - камень накладной; 8 - пружинка; 9 - ось баланса; 10 - заплечник цапфы; 11 - выступ накладки; 12 - цапфа

Принцип действия наиболее распространенных противоударных устройств заключается в следующем. Цапфы (концы) оси баланса, как обычно, расположены в сквозном и накладном камнях, закрепленных в бушоне (металлической оправе камня). Бушон с камнями, вложенный в коническое гнездо накладки, удерживается эластичной пружинкой, которая и создает амортизационную опору, предохраняя этим цапфу оси баланса от воздействия удара.

Секундомерное устройство предназначено для измерения коротких промежутков времени и применяется в наручных и карманных часах.

Часы наручные с секундомерным устройством, выпускаемые Первым московским часовым заводом, называют часами-хронографом "Полет" 3017. Продолжительность хода часов от одной полной заводки пружины без включения секундомерного устройства не менее 36 ч, с включенным секундомером - не менее 24 ч. Конструктивно такие часы более сложные, чем обычные наручные с центральной секундной стрелкой. Кроме часовой, минутной и центральной секундной стрелки, которая считается хронографной, имеются две дополнительные стрелки и соответственно две дополнительные шкалы на циферблате: левая - малая секундная шкала и правая - счетчик на 45 делений. Секундомер суммирующего действия, цена деления хронографной шкалы 0,2 с. Можно измерить отдельные интервалы времени в пределах от 0,2 до 45 с с точностью ±0,3 с в течение минуты и ±1,5 с в течение 45 мин.

Циферблат таких часов по краю окружности имеет две дополнительные шкалы, предназначенные для измерения величин, находящихся в функциональной зависимости от времени: шкалу скорости - красного цвета и шкалу расстояний - синего цвета.

Шкала скорости показывает скорость передвижения объекта в километрах за один час и рассчитана на скорость в пределах от 600 до 1000 км/ч. С помощью этой шкалы можно получить значение скорости передвижения автомобиля, мотоцикла, велосипеда, поезда и других движущихся объектов при условии, что расстояние между двумя измеряемыми пунктами известно.

Шкала расстояния циферблата служит для измерения расстояния, отделяющего наблюдателя от явления, которое воспринимается вначале зрением, а затем слухом. В основу шкалы расстояний принята скорость распространения звука в воздухе, равная 330,7 м/с, или 1200 км/ч.

Управляют работой секундомерного устройства с помощью двух кнопок: одной для пуска и останова, второй для перевода стрелок на нуль. Стрелки - секундная хронографная и минутного счетчика - возвращаются на нулевое деление шкалы из любого положения их на циферблате.

Такие часы применяют в спортивных соревнованиях, медицине, лабораторных работах и т. д.

Карманные часы с секундомерным устройством модели "Молния", выпускаемые Челябинским часовым заводом, называют карманным хронографом. Они предназначены для измерения времени в часах, минутах, секундах и отсчета в секундах коротких (до 45 мин) промежутков времени. Секундомер со скачком секундной стрелки через 0,2 с. Механизм с анкерным ходом на 19 рубиновых камнях. Управление секундной стрелкой двухкнопочное: пуск и останов - одной кнопкой над цифрой 11, возврат на нуль - второй кнопкой над цифрой 1.

Продолжительность действия часов от одной полной заводки пружины с включенным секундомером не менее 24 ч и с выключенным - не менее 36 ч.

Календарное устройство в часах бывает различных конструкций. Простейший конструктивный вариант календарного устройства представляет собой оцифрованный диск, вмонтированный под циферблат. Диск имеет внутренний венец, состоящий из 31 зуба трапецеидальной или треугольной формы. Суточное колесо, сопряженное с часовым, совершает в сутки один оборот и своим ведущим пальцем раз в сутки входит в зацепление с зубьями оцифрованного диска, перемещая его на одно деление. Через миниатюрное квадратное окошко в циферблате видны цифры диска. Иногда над окошком в стекло часов монтируют миниатюрную линзу для облегчения чтения показания календаря. Механическая смена даты происходит раз в 24 ч.

Календарные устройства бывают с медленной сменой показаний и мгновенного действия - со сменой дат скачком. Корректируют показания с помощью заводной головки одновременно с переводом минутной и часовой стрелок. Изготовляют также наручные часы с двойным календарем, показывающие числа месяца и дни недели.

Автоматический подзавод пружины применяют в наручных часах, выпускаемых отечественной часовой промышленностью (рис 22). Механизм автоподзавода расположен над мостами часового механизма. Автоподзавод представляет собой устройство в виде инерционного груза, имеющего форму полудиска, свободно вращающегося на оси. Инерционный груз изготовляют из тяжелых металлов. Втулка инерционного груза имеет триб, который посредством двух пар колес и трибов сопряжен с заводным колесом, установленным на оси барабана со свободой вращения. На этой же оси может свободно вращаться барабанное колесо.

Рис. 22. Схема механизма автоподзавода: 1 - инерционный груз; 2 - триб инерционного груза; 3 и 4 - две пары колес и трибов; 5 - заводное колесо; 6 - ось барабана квадратного сечения; 7 - барабанное колесо; 8 и 9 - пружинки трехлепестковые (верхняя и нижняя); 10 - углубления в барабанном и заводном колесах; 11 - коронное колесо

Между барабанным и заводным колесами на вал барабана, имеющего квадратное сечение, установлены две трехлепестковые пружинки (верхняя и нижняя) с отогнутыми концами. Концы этих пружинок входят в углубления, сделанные на барабанном и заводном колесах. Вращение инерционного груза при взмахах руки во время ходьбы или при изменении положения руки приводит во вращение заводное колесо. Верхняя трехлепестковая пружинка, находясь в углублениях, захватывает заводное колесо и передает вращение на вал заводной пружины и происходит таким образом подзавод пружины; нижняя трехлепестковая пружинка в этом случае проскальзывает по внутренней поверхности барабанного колеса.

Заводная пружина может заводиться и обычным путем через заводную головку часов. При использовании заводной головки подзавод пружины будет осуществляться нижней трехлепестковой пружинкой, концы которой, западая в углубления барабанного колеса, будут вращать вал с заводной пружиной, а верхняя трехлепестковая пружинка в это время будет скользить по внутренней поверхности заводного колеса.

Достоинство наручных часов с автоподзаводом заключается в том, что постоянный автоматический подзавод пружинного двигателя происходит при движениях руки.

Автоматический подзавод пружины после эксплуатации часов на руке в течение 10 ч обеспечивает их нормальную работу следующей продолжительности: для часов повышенного класса 4-й группы - не менее 22 ч; для часов повышенного класса 1-3-й групп и 1-го класса 3-й и 4-й групп - не менее 18; для часов 1-го класса 1-й и 2-й групп и 2-го класса - не менее 16 ч.

Такие часы практически не требуют заводки пружины заводной головкой, так как благодаря автоматическому подзаводу механизм работает непрерывно. Когда часы лежат и автоподзавод не работает, расход энергии для работы механизма компенсируется во время последующего ношения часов на руке.

Антимагнитное устройство для защиты часов от воздействия магнитных полей представляет собой кожух из тонкой электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью. Магнитное поле, концентрируясь на магнитопроницаемом металле, не проникает внутрь кожуха. Этот защитный кожух называют магнитным экраном, который надежно защищает от намагничивания стальные детали механизма.

Для уменьшения влияния магнитного поля в часах спираль (волосок) баланса изготовляют из слабомагнитного сплава Н42ХТ.

Для защиты механизма от проникновения мельчайшей пыли, от коррозии из-за повышенной влажности воздуха или от проникновения воды корпуса часов изготовляют пылезащитными, брызгозащитными и водонепроницаемыми. Пылезащитный корпус должен защищать механизм от проникновения пыли, брызгозащитный от попадания брызг воды, а водонепроницаемый от проникновения воды при погружении часов в воду на глубину 1 м в течение 30 мин или на глубину 20 м в течение 1,5 мин.

Такие корпуса обычно имеют резьбовую крышку или крышку, закрепляемую в корпусном кольце с помощью дополнительного резьбового кольца. Плотность соединения крышки с корпусным кольцом достигается с помощью прокладки из полихлорвинила, уложенной в кольцевой паз корпусного кольца. Заводной вал уплотняют с помощью втулки, установленной в отверстии корпусного кольца или в расточке заводной головки. Для водонепроницаемых корпусов плотное соединение стекла с корпусным кольцом обеспечивается путем применения дополнительного металлического резьбового кольца.

Бывают корпуса, у которых крышка и корпусное кольцо неразъемные (выполнены как одна деталь), а механизм установлен со стороны стекла. Соединение стекла с корпусным кольцом достигается резьбовым ободком. Герметичность в таких корпусах обеспечивается с помощью натяжных или уплотняющих колец.

Механизмы боя, подающие звуковые сигналы в соответствии с показаниями стрелок, применяют в часах наручных, карманных, настольных, настенных, напольных и будильниках. Механизмы бывают нескольких видов.

Сигнальное устройство наручных часов "Полет" 2612, выпускаемых Первым московским часовым заводом, приводят в действие от собственного пружинного двигателя. Заводку пружинного двигателя сигнального устройства и установку сигнальной стрелки производят с помощью второй заводной головки, раслоложенной на корпусе часов. Продолжительность сигнала от одной полной заводки сигнальной пружины не менее 10 с.

Сигнальное устройство в будильниках, так же как и в наручных часах, имеет самостоятельный источник энергии, т. е. заводную пружину. Принцип работы сигнального устройства будильника почти не отличается от аналогичных устройств наручных часов - сигнал подается в заранее установленное время сигнальной стрелкой.

В крупногабаритных часах (настольных, настенных и напольных) широко применяют сигнальное устройство посредством удара одного или нескольких молоточков о звуковую пружину или звуковые стержни. Механизм боя является устройством с собственным источником энергии (заводная пружина или гиря) и регулятором скорости. В зависимости от конструкции различают механизмы, отбивающие удары только целых часов, часов, получасов и четвертей часа.

Звуковая пружина представляет собой проволочную спираль, внутренний конец которой запрессован в колодку. Звуковой стержень крепят в специальную колодку. В колодку обычно закрепляют по нескольку звуковых стержней (два или четыре), механизм же имеет соответствующее количество ударных молоточков.

Более сложной конструкцией являются механизмы боя с четвертями часа. Так, напольные маятниковые часы имеют три самостоятельные кинематические цепи, каждая с собственным гиревым приводом: механизм хода занимает среднее положение, механизм боя часов расположен справа, а механизм боя четвертей часа - слева от механизма хода часов. Размещены эти механизмы между двумя латунными прямоугольными платинами.

Сигнальное устройство настенных часов с боем и "кукушкой" представляет собой наиболее простой механизм боя. Этот механизм отбивает часы и получасы. Каждый удар боя сопровождается кукованием и появлением в открывающемся окошечке над циферблатом фигурки кукушки. Механизм боя и кукования состоит из двух деревянных свистков, в верхней части которых имеются меха с крышками. Эти меха и одновременно молоточек приводят в действие с помощью проволочных рычажков. При подъеме крышек меха вбирают воздух, а при опускании струя воздуха посредством свистка создает звук кукования. Фигурка кукушки, закрепленная на поворотном рычажке, при начале боя выдвигается в окошечко, а рычаг одного из мехов толкает ее и она кланяется.