Автоподзавод
Автоподзавод
Часы с автоматическим подзаводом пружины очень удобны в эксплуатации, так как их не надо заводить ежедневно в определенное время.
| |||||||||||||||||||||||||||
Автоматические часы - часы (англ. Automatic watch или Self-winding watch, франц. Montre automatique, нем. Automatische uhr) — механические часы с автоматическим заводом. Автором самых ранних автоматических часов, изготовленных в Швейцарии примерно в 1770 году, был А. - Л. Перреле (Abraham-Louis Perrelet) из Ле Локля. Механизм автоматического завода модифицировал А. -Л. Бреге (Abraham-Louis Breguet). Принцип действия, положенный Бреге в основу механизма автоматического завода, был аналогичен принципу действия популярных в то время шагомеров. Система автоматического завода наручных часов разрабатывалась в начале нашего столетия. Большой вклад в создание надёжной и эффективной конструкции системы автоматического завода наручных часов внесла фирма Rolex. Современный механизм автоподзавода был впервые реализован в 1931 году компанией Rolex.
Постоянство величины импульса, передаваемого регулятору баланс — спираль, является одним из главных условий, обеспечивающих высокую точность часов. Для достижения этого требуется стабилизация момента на анкерном колесе, которую на наручных часах осуществляют механизмом автоматического подзавода пружины.
Автоматический подзавод пружины обеспечивает инерционный сектор, который при вращении часов под действием силы тяжести поворачивается вокруг своей оси и сообщает двигателю часов дополнительную энергию. Инерционный сектор должен обладать моментом, достаточным для преодоления сопротивления заводной пружины, поэтому его изготовляют составным: верхнюю пластину — из латуни, а полукольцо — из тяжелого вольфрамового сплава.
Расположение инерционного сектора может быть различным: он может находиться в центре механизма или смещен в сторону. Расположенный в центре инерционный сектор может поворачиваться на 360° или на определенный угол. Поворот сектора в последнем случае ограничивается с каждой стороны специальными амортизирующими упорами.
Центральное расположение инерционного сектора обеспечивает при небольших габаритах создание большего статического момента, так как утяжеленная часть сектора размещена на наибольшем расстоянии от оси вращения. Безотказность работы механизма автоподзавода зависит от качества опор инерционного сектора, испытывающих значительные нагрузки. В существующих конструкциях автоподзавода применяются два вида опор — опоры скольжения и опоры качения. Наиболее распространенными являются опоры скольжения. В последнее время для уменьшения трения и повышения прочности узла стали применять опоры качения, т. е. ставить шарикоподшипники. Шарикоподшипник позволяет увеличить радиус опоры по сравнению с опорой скольжения, что повышает прочность и жесткость опоры. Кроме того, шарикоподшипник уменьшает трение в узле. Коэффициент трения качения в 10 раз меньше, чем коэффициент трения скольжения: fк=0,001—0,01fс=0,1.
Реверсивное устройство — служит для преобразования двустороннего вращения инерционного сектора в одностороннее вращение зубчатой передачи редуктора. Реверсивным устройством может быть переключатель муфты свободного хода и т. д.
Узел переключателя состоит из колес, свободно вращающихся на штифтах. Оба колеса расположены на качающемся мостике — переключателе. Если ось вращения переключателя совпадает с осью вращения инерционного сектора, холостой ход переключателя составляет приблизительно 27— 35°. Если ось вращения переключателя не совпадает с осью вращения инерционного сектора, холостой ход увеличивается до приблизительно 45—50°. Узел муфт свободного хода состоит из реверсивных муфт.
Обе муфты состоят из колеса, свободно одетого на триб, чашки, собачек и шайбы. Чашка, плотно одетая на триб, имеет внутренние выступы, которыми контактирует с собачками, расположенными между дном чашки и колесом. Собачки свободно поворачиваются на штифтах, входящих в отверстия колеса. Колесо на трибе удерживается шайбой. При вращении колеса против часовой стрелки одна из собачек упирается в выступ чашки, передавая движение через нее на триб. При вращении колеса по часовой стрелке собачки, поворачиваясь, проскальзывают по выступам чашки. Реверсивное устройство с муфтами свободного хода имеет холостой ход приблизительно 6—7°.
Отключающее устройство (узел барабанных колёс) производит отключение механизма автоподзавода при подзаводе пружинного двигателя с помощью заводной головки или отключение механизма подзавода пружинного двигателя от руки при работе механизма автоподзавода. Конструкция узла барабанных колёс может быть различной. Узел (сборочная единица) состоит из двух барабанных колёс — верхнего и нижнего, между которыми помещены две трёхлепестковые пластинчатые пружинки с отогнутыми концами: у верхней — кверху и у нижней — книзу. Барабанные колёса свободно надеты на вал барабана, а пружинки надеты на его квадратную часть. Барабанные колёса с внутренней стороны имеют радиально расположенные пазы или храповые зубья.
Автоматический подзавод пружины получил применение в на¬ручных часах. В результате частого подзавода от движения руки пружина работает на небольшом пологом интервале своей длины с моментом, близким к максимальному. Это обеспечивает высокую точность хода — порядка 3—5 с в сутки. Механизм автоподзавода работает с фрикционным пружинным двигателем. По достижении установленного максимального момента пружина будет проскальзывать в барабане. Если часы будут сняты с руки после 8—10 ч носки, то резерва хода будет достаточно на 30—36 ч и более. Следовательно, помимо высокой точности хода, механизм автоподзавода освобождает владельца часов от заводки пружины вручную. Механизм автоподзавода состоит из четырех основных узлов: грузового сектора, переключателя, редуктора и подзавода пружины. Существует несколько конструкций механизма. Различают механизмы с центральным и боковым расположением, с односторон¬ним и двусторонним вращением грузового сектора, с ограниченным и неограниченным углом поворота сектора. На рис. 116 приведена типовая конструкция, применяемая в наручных часах нормального калибра (К-24). Механизм монтируют на мостовой стороне часов.
Переключатель предназначен для преобразования двустороннего вращения грузового сектора в одностороннее вращение редуктора. Он состоит из основания 3, колеса / и колес 2 и 6 (рис. 118,а)???, свободно сидящих на осях, закрепленных в основании. Переключатель имеет холостые ходы, определяемые углом |3 и возникающие при перемене направления вращения грузового сектора; одно колесо должно выйти из зацепления с колесами редуктора, а другое войти в зацепление.
Чем меньше угол [5, тем меньше холостых движений сделает грузовой сектор. Угол |3 равен сумме боковых зазоров в зацепле¬нии колес /, 2, 5, 6 переключателя и колеса 4 редуктора.
Редуктор предназначен для увеличения момента грузового сектора, передаваемого на подзаводку пружины. Он характеризуется двумя параметрами: передаточным отношением i и к. п. д. Редуктор состоит из двух зубчатых пар 8 и 10 (см. рис. 116) и двух передаточных колес 9 и 11. Колесо 1 от обратного вращения удерживается собачкой 2 (рис. 118, б). Возможно кинематические потери определяются углом у, равным половине углового шага колеса /. Величина угла р равна примерно 3—4° (рис. 118, а).
Подзавод пружины (см. рис. 116) состоит из барабанного колеса 5 с укрепленными двумя собачками 7 и храпового колеса 6, посаженного на валик барабана. Действие механизма автоподзавода происходит следующим образом: при бращении грузового сектора против часовой стрелки колесо 2 через колесо 1 передает вращение передаточному колесу 11. Последнее, находясь в постоянном зацеплении с колесом 10 редуктора, вращает его по часовой стрелке. Далее триб колеса 10 вращает колесо 8 редуктора; триб колеса 8 передает вращение через колесо 9 на барабанное колесо 5. Последнее вращается против часовой стрелки и своими собачками 7 вращает храповое колесо 6, укрепленное на конце валика барабана. Вращением храпового колеса и валика осуществляется подзавод пружины. При вращении грузового сектора по часовой стрелке колесо / выходит из зацепления с колесом 11, а колесо 3 входит в зацепление с колесом 10. Как в первом, так и во втором случае колесо 10 вращается по часовой стрелке. Завод пружины от руки происходит, как и в нормальных конструкциях, через заводную шестерню, заводное колесо и второе барабанное колесо 5, которое расположено над первым барабанным колесом и тождественно ему. Оно имеет такие же две собачки 7, которыми действует на храповое колесо 6 и заводит пружину. Во время завода пружины от руки собачки 7 первого колеса проскальзывают по храповым зубьям и в результате этого происходит выключение механизма автоподзавода. То же самое происходит при автоподзаводе; собачка 7 второго колеса проскальзывает по тем же храповым зубьям колеса 6. Поскольку завод пружины осуществляется вращением валика против часовой стрелки, то вращение барабана 4 будет происходить по часовой стрелке. Чтобы вращение центрального триба происходило по часовой стрелке, между барабаном и центральным трибом вводится передаточное (вексельное) колесо. . Кинематические цепи редукторов также различны, передаточ¬ные отношения варьируются от 1 : 140 до 1 : 180 и зависят глав¬ным образом от периода колебаний баланса; так, при периоде ко¬лебаний Т = 0,4 с и при малых габаритных размерах часов пере¬даточное отношение принимают равным от 1 : 140 до 1 : 160; при периоде Т = 0,2 с и при нормальных габаритных размерах часов передаточное отношение принимают равным 1 : 180. Объясняется это тем, что при Т = 0,2 с пружина в барабане имеет момент при¬мерно в 2 раза больший, чем при Т = 0,4 с. Поэтому, не увеличи¬вая массы грузового сектора, в той же пропорции, необходимый момент подзавода создают за счет увеличения передаточного от¬ношения до 1 : 180. Кинематическая цепь подзавода, изображенная на рис. 116, состоит из следующих зубчатых пар: ._ VJoz8 = 25-6.7 =1.Ир г1Сг8г5 55-55-49 ' ' где Z'IO и 28 — соответственно трибы колес z10 и z8. Для подзавода пружины на один оборот потребуется 140 оборо¬тов грузового сектора. Колеса гг, 23, 2гг и 2д не изменяют передаточного отношений, а служит лишь для изменения направления вращения колес. Момент, передаваемый грузовым сектором на заводную пру¬жину, рассчитывают по формуле MnpSS% (94) где Мпр — момент заводной пружины; /Ис — момент статиче¬ский грузового сектора; ц — к. п. д. механизма подзавода; i — передаточное отношение от сектора до валика барабана. Момент сектора определяют по формуле Mc = Plsin q>, (95) где Р — сила тяжести сектора; / — расстояние центра тяжести сектора до оси вращения О (см. рис. 118); ср — угол отклонения центра тяжести сектора от положения равновесия. Отсюда Р= ,мс >-J!EE_-L. (96) / sin ф r\l sin ф Л Определим силу тяжести сектора для механизма автоподзавода при /Ипр = = 9,8 Н -мм; ф = 45°; sin ф = 0,7; г = 1 : 140; / = 5 мм; п = 0,55: Р= 0,7.59UU.0,55 -°'°ЗШ; масса сектора равна ~3,7 г. Определим силу тяжести сектора при Мпр = 15 Н -мм; Т = 0,2 с; ф = 45°; г'= 1 : 180; т) ■ == 0",50; /= 5 мм: Р= 5.0,7150,5.180.=0-048Н: ' . ' -1 масса сектора равна 4,9 г.