Рис. 6. Монометаллический баланс
Таким образом, температурное изменение упругости волоска компенсируется изменением момента инерции биметаллического баланса, и период его колебаний становится независимым от изменения температуры.
3. ОПОРЫ БАЛАНСА
Ось баланса и камни.Внутри баланса находится плоская стальная перекладина (филигрань). В отверстие, находящееся в центре перекладины, запрессована ось баланса, которая поворачивается на цапфах, входящих в отверстия платины и моста или в подшипники из камня. Ось баланса имеет сложную конфигурацию для посадок различных деталей (рис. 7).
Цапфы оси балансаработают в камневых опорах. Камни запрессованы в отверстия платины и моста.
В некоторых устаревших конструкциях камни крепятся шато-нами. Шатон (рис. 8) — латунная оправа с закрепленным в ней камнем, которая плотно вставлена в отверстие платины или моста и закреплена винтом. Камни запрессованы и камни в шатонах могут перемещаться вверх и вниз для установления правильного вертикального зазора оси баланса.
Материалом для камня служат минералы: искусственные (синтетические) — рубин, сапфир и природные — агат, гранат; в особо ответственных случаях применяют алмаз. Лучший, наиболее твердый, хорошо полируемый материал для камней — искусственный рубин.
Камни должны быть обработаны с очень большой точностью. Допуск по наружному диаметру и высоте равен 0,01 — 0,02 мм,допуск по диаметру отверстия исчисляется несколькими микронами (1 микрон = 0,001 мм).
Рис. 7 Ось баланса:
1 — уступ для посадки баланса; 2— уступ для посадки колодки волоска; 3 —уступ для посадки двойного ролика; 4 —шейки оси; 5 — цапфы
Рис. 8. Шатоны:
1 — латунная оправка (бушон); 2 — камень; 3— закрепление камня с закаткой в бушон; 4 —запрессовка шатона в мост; 5 — закрепление шатона винтом
Сам по себе камень стоит недорого, но ценность часов, работающих на камнях, возрастает во много раз. Часы, в которых вместо камней применены латунные втулки или футора (т. е. отверстие для цапф оси не имеет камней) работают намного хуже, так как латунь не поддается хорошей полировке.[Подобные часы (конструкция устаревшая и технически несовершенная) отечественная часовая промышленность не выпускает (примеч. редактора).] Такие часы быстро разрабатываются, тем самым ухудшается их качество, и они преждевременно выходят из строя.
Рис. 9. Цапфа оси баланса, упирающаяся в накладной камень
Накладки и накладные камни.Для облегчения работы баланса и уменьшения трения концы цапф осей (пятки), выходящие наружу из отверстия сквозного камня, упираются в накладные камни — подпятники (рис. 9), закрепленные в накладках. Нижняя и верхняя накладки с накладными камнями прикреплены винтами к платине и мосту баланса.
Рис. 10. Формы накладок: 1 — нижние накладки без камня; 2— верхняя накладка с камнем
Формы накладок показаны на рис. 10.
4. ДЕТАЛИ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ ПЕРИОД КОЛЕБАНИЯ БАЛАНСА
Градусник. Для регулирования хода часы снабжены градусником (рис. 11), укрепленным на мосту баланса верхней накладкой и вращающимся вокруг накладки. Изменяя длину волоска, он регулирует период колебаний баланса. Для фрикционного передвижения градусника последний снабжен прорезью. В наружный выступ его вмонтирован замок из латуни (сапожок) со штифтом для часов с плоским волоском или двумя штифтами для часов, в которых наружный полувиток волоска поднят над его плоскостью (волосок Бреге). Штифты градусника взаимодействуют с наружным витком волоска.
Рис. 11. Градусники:
1 — градусник с замком для плоского волоска; 2— градусник с находящимся внутри замка первым витком волоска; 3 —градусник с верхней накладкой; 4— градусник с двумя штифтами для волоска (Бреге)
Колодка, колонка и волосок.Для закрепления конца внутреннего витка волоска на оси баланса служит колодка, а для закрепления конца наружного витка волоска в мосту баланса — колонка.
На ось баланса надевается латунная колодка с закрепленной в ней спиралью. Колодка насажена на ось сравнительно туго, но так, чтобы ее можно было поворачивать в любую сторону или снять с оси баланса, для чего в ней сделан очень узкий разрез, благодаря которому колодка пружинит. Колодка по высоте и диаметру равна уступу на оси баланса, на который она насажена. Чтобы легче было насадить колодку на уступ, отверстие колодки с нижней стороны имеет фаску. Для облегчения съема колодки с уступа, на котором она закреплена, наружный край ее внизу закруглен. Сбоку колодки высверлено отверстие, куда вставлен внутренний конец волоска, закрепленный штифтам. Наружный конец волоска заштифтован в колонке, основные конфигурации которой показаны на рис. 12: 1АБ— латунная колонка со стержнем, туго входящим в отверстие выступа моста баланса; 2АБ— трехугольная стальная колонка, входящая в отверстие выступа моста баланса и закрепленная сбоку винтом; ЗАВ— стальная колонка с шейкой и шляпкой; 3В— колонка на выступе моста, прижимаемая стальной скобкой и закрепленная двумя винтами.
Рис. 12. Колонки волосков и мосты:
1 — с посадкой на штифт; 2— с посадкой на призму; 3 — спосадкой в паз
Волосок, проделывая большую работу, совершает за час 18000 колебаний. Скручиваясь, он как бы собирает в себе энергию, затраченную балансом, и в какой-то момент останавливает колебательное движение баланса, затем, стремясь вернуться в первоначальное положение, разворачивается, сообщая балансу движение в обратном направлении. Так возникает последовательный цикл колебательных движений баланса и волоска.
Существуют плоский волосок и волосок Бреге.
Плоский волосок имеет три существенных недостатка:
1) при полностью заведенной пружине часы неминуемо спешат, при ослабевающей пружине, т. е. почти к концу завода, часы начинают отставать;
2) плоский волосок развертывается неравномерно;
3) участок волоска от замка регулятора до моста крепления наружного витка в колонке во время работы несколько деформируется.
Два последних фактора отрицательно влияют на работу как волоска, так и баланса, отсюда и на точность хода часов.
Над усовершенствованием волоска работал часовой мастер Авраам Луи Бреге (1747-1823 гг.), который изобрел волосок особой формы, названный его именем.
Волосок Бреге отличается от плоского тем, что наружный виток у него отогнут вверх и поднят над плоскостью остальных витков. Он не имеет вышеперечисленных недостатков, свойственных плоскому волоску, и тем самым обеспечивает большую точность хода часов.
Произвольное вибрирование волоска Бреге сведено до минимума. Первый его виток, находящийся между штифтами регулятора, во время хода часов почти не изгибается, потому что радиус у первого витка меньше и штифты регулятора стоят ближе к колонке. Такой волосок концентрически и равномерно разворачивается во все стороны от оси баланса. Влияние регулятора на точность хода часов (если переставлять его с одного деления на другое) более чувствительно при волоске Бреге, чем при плоском волоске.
