Off White Blog
Balansēšanas laiks - mēs metam acis uz līdzsvara riteni

Balansēšanas laiks - mēs metam acis uz līdzsvara riteni

Marts 19, 2024

Mūsu stāsta pēdējā numurā par līdzsvara atsperi - burtiski mehāniskā pulksteņa plaukstošā sirds - varētu šķist, ka šis komponents veic visu smago celšanu, ciktāl tas attiecas uz laika uzskaites biroju biznesu. Kā jums pateiks jebkurš pulksteņu izgatavotājs - un arī lielam skaitam pulksteņu zīmolu izpilddirektoru - nav jēgas runāt par jaunu līdzsvara atsperi, ja tas neattiecas arī uz līdzsvara riteni un patiesībā uz sviru, kas impulsē sistēmu. Šajā stāstā mēs galvenokārt aplūkosim pašu balansēšanas riteni, ar dažiem iedziļināšanās griestu, detentu un Šveices sviru vēstures un darbības principiem. Kas attiecas uz sviras vai paletes dakšiņu, tai būs jāgaida cits jautājums.

Mēs sākam šo stāstu tur, kur beidzās pēdējais - ar piezīmi, ka līdzsvara riteņiem un matu atsperēm jāfunkcionē kopā. Labākais veids, kā to saprast, ir domāt par saistību starp mehānisko rokas pulksteni un svārsta pulksteni. Tāpat kā svārsts ir pulksteņa regulēšanas orgāns, arī svari un līdzsvara atsperes rokas pulkstenī veic to pašu funkciju. Tas nozīmē, ka līdzsvaram un līdzsvara pavasarim ir jātuvina gravitācijas ietekme. Mūsu atgriešanās galvenais dalībnieks šajā ievadā ir neviens cits kā holandiešu fiziķis Kristians Hjūgens. Jūs atceraties, ka Huygens aizsāka līdzsvara atsperi (to pilnveidoja 1675. gadā) un svārstu (no iepriekšminētā pulksteņa).



Interesanti, ka līdzsvara ritenis, šķiet, pastāvēja pirms Hjūgena laika - pats Hjūgens savu līdzsvara riteni un atsperu sistēmu projektēja aizbēgšanas stilā. Patiešām, Huygens un citi pionieri bija meklējuši pareizo komponentu, lai radītu harmoniskas svārstības, un šis pazudušais gabals bija līdzsvara atspere. Tātad pārējā robežas evakuācija - Šveices sviru sistēma parādīsies tikai vēlāk - pastāvēja pirms 1675. gada.

Harmoniskās svārstības kā fizisku īpašību vispirms izpētīja Galileo Galilei, kad viņš 17. gadsimta sākumā pārbaudīja svārsta darbību. Tieši Galileo atklāja izohronismu kā kaut ko raksturīgu svārsta šūpošanai. Būtībā jebkura svārsta šūpošanās periods ir samērā konsekvents neatkarīgi no šūpoles lieluma. Tādējādi var iegūt stabilu laika kontrolieri, jo, kamēr svārs turpina mainīties, pulkstenis turpina tikmērēt. Acīmredzot pulkstenis, kas atzīmējās ar dažādām likmēm atkarībā no svārsta šūpoles, būtu mazāk nekā noderīgs.

Galileo Galilei


Svārs šo izohrono īpašību iegūst no gravitācijas, kas nozīmē, ka pulksteņiem, kas aprīkoti ar svārstiem, bija jābūt pēc iespējas stabilākiem; kustība izmaina svārsta šūpoles, ieviešot nevēlamas variācijas. Huygens pabeidza svārsta pulksteņa projektu, kuru sākotnēji sāka Galileo. Pirms svārsta pulksteņa parādīšanās mehāniskie pulksteņi izohronijas simulēšanai izmantoja citu sastāvdaļu: foliootu. Balstoties uz inerces spēkiem, šī bija horizontāla josla (ar svariem abos galos), kas pagriezta tieši pa vidu. Iegūtā šūpošanās kustība, ko virzīja atsienojuma atsperes kinētiskā enerģija, nodrošināja laika uzņemšanas ātrumu.

Griežot tieši mūsdienu mehāniskiem svariem, līdzsvara ritenis aptuveni pusotras reizes griežas vienā virzienā, kas veido vienu šūpoles. Tas ir apmēram 270 ° uz katru pusi no līdzsvara riteņa centra līdzsvara stāvokļa. Pilns cikls ir divas no šīm šūpolēm, kas nozīmē divus sitienus. Balansēšanas atsperes stīvums un riteņa inerces moments ir galvenie vienādojuma elementi, kas nosaka, cik sekunžu nepieciešams viena cikla pabeigšanai.

Atgriežoties pie līdzsvara riteņa un foliota objekta, nav skaidrs, kad līdzsvara ritenis pilnībā nomainīja foliootu. Ir skaidrs, ka svārsta un līdzsvara atsperes ieviešana skarbā atvieglojumā liek malā aizbēgt. Lai aizstātu to, sacentās daudzas dažādas evakuācijas, ieskaitot aizbīdni un balonu evakuācijas. Galu galā gan enkura aizbēgšana, gan sviras aizbēgšana beidzot aizzīmogoja kādreiz dominējošās robežas aizbēgšanas likteni.


Kur līdzsvara ritenis iederas šajā stāstā? Pilns apraksts ir sniegts sadaļā par sviru izkļūšanu (Sviras), kā arī īss iepriekšējais tl; dr, taču veltiet laiku, lai izlasītu segmentu On the Verge, jo tas nosaka posmu. Šķiet, ka līdzsvara ritenis ir labākā forma darbam līdzās tradicionālajai spirālei vai līdzsvara atsperim.

Pašreizējā formā līdzsvara riteņiem ir dažādas izskata formas, kuras var sadalīt divās galvenajās formās: gludas un gludas. Jā, ne vienmērīgs nav īpaši daiļrunīgs, bet, ja kādam ir jābūt tehniski skanīgākam vārdam, tad tas būs pielāgojams. Mēs izvēlamies izmantot gludu, jo tas ietvers ieskrūvētos līdzsvara riteņus, pats par sevi nav īpaši burvīgs. Nelīdzenā balansa riteņa versija ir tradicionāla, ar sīkiem skrūvēm uz riteņa malas. To nedrīkst sajaukt ar Patek Philippe ražoto Gyromax, Microstella by Rolex un dažādajām Swatch Group (galvenokārt no Omega) iespējām, kurās, šķiet, ir skrūves uz loka vai loka iekšpusē.

Ulysse Nardin līdzsvara ritenis

Principā ne gludas sistēmas izmanto svarus, lai pielāgotu līdzsvara riteņa inerci - to, cik tālu skrūves ir piestiprinātas svarā, nosaka tas ieskrūvēto līdzsvara versijās. Tradicionālajā sistēmā pulksteņmehānismi līdzsvaro bilanci ar rokām procesā, kas pazīstams kā līdzsvara palielināšana vai līdzsvara līdzsvarošana; jaunākiem regulējamas masas svara līdzsvara dizainparaugiem tos parasti nosaka dators, tiklīdz spirāles ir pievienotas.

Gludā līdzsvara rats ir gatavs arī rūpnīcā, un arī šajā procesā ir iesaistīti datori. Gludā balansa ritenim ir tendence būt Glucydur šķirnei (sk. Sadaļu Glucydur), savukārt jaunie svari varētu būt izgatavoti no silīcija ar svaru citiem materiāliem. Putnu izgudrojuma līdzsvara riteņu piemēri ir DeBethune, Ulysse Nardin un Patek Philippe eksperimenti.

UZ ROBEŽAS

Vissvarīgākā pulksteņu un pulksteņu izgatavošanas tehniskā attīstība, sliekšņa izbīdīšana 13. gadsimtā ļāva izgatavot pilnīgi mehāniskus pulksteņus. Lūk, kā Deivids Glāzgovs 1885. gada grāmatā “Skatīties un pulksteņu izgatavošana” aprakstīja sliekšņa aizbēgšanas darbības (šeit aprakstītais ir pārfrāzēts un vajadzības gadījumā rediģēts).

Solsberi katedrāles pulkstenis parāda, kā izskatījās pirmais pulksteņa pulkstenis, pateicoties Wikipedia

Izeja no sliekšņa sastāv no vainaga formas riteņa ar izvirzītiem zāģa formas zobiem; tā ass ir orientēta horizontāli. Vainaga riteņa priekšā ir novietots vertikāls stienis - slānis - ar divām metāla plāksnēm (paletēm), kas piestiprina zobus vainaga riteņa pretējās pusēs. Paletes ir orientētas ar leņķi starp tām, tāpēc zobus vienlaikus uztver tikai viens. Malas stieņa galā ir uzstādīts vai nu līdzsvara ritenis, vai svārs.

Liekas, ka līdzsvara ritenis pastāvēja pirms Hjūgena laika - pats Hjūgens savu līdzsvara riteni un atsperu sistēmu projektēja aizbēgšanas stilā.

Tā kā zobrati piegādā vārpstas ritenim spirālveida spirāles atsperes enerģiju, viens no vārpstas riteņa zobiem nospiež uz paletes, pagriežot malu vienā virzienā. Tajā pašā laikā ar šo darbību otrā palete tiek pagriezta pret zobu ceļu pretējā riteņa pusē, līdz zobs virzās garām pirmajai paletei. Tad zobs uz riteņa pretējās puses saskaras ar otro paliktni, pagriežot malu atpakaļ otrā virzienā, un cikls atkārtojas.

Tātad, tas, kas sākās ar neregulētu vainaga riteņa griešanos, tiek pārveidots par robežas svārstībām. Tas kustina svārstu vai līdzsvaru / foliotu. Katrs līdzsvara / foliota vai svārsta šūpojums ļauj iziet vienam evakuācijas riteņa zobam, tādējādi padarot pulksteņa kustību regulāru. Pulksteņa riteņu piedziņa virzās uz priekšu par noteiktu summu, ar nemainīgu ātrumu virzot rokas uz priekšu.

Otrās malas svārsta pulkstenis, kuru uzbūvēja Christiaan Huygens, pateicoties Wikipedia

Vainaga ritenim jābūt nepāra skaitam zobu, lai evakuācija darbotos. Izmantojot pāra skaitli, divi pretēji esoši zobi vienlaikus sazināsies ar paletēm, traucējot izkļūšanu.

Ar svārsta parādīšanos enkura izbīdīšana nodrošina dabiskāku darbību pulksteņiem, un tā tas sāka aizstāt sliekšņa izbēgšanu.

LEVERAGE

Tomasa Mudža izstrādātais sviras izkļūšana burtiski ir mūsdienu mehāniskā rokas pulksteņa izbēgšana. Atkal esam parādā Glāzgovas grāmatai par informāciju, kā arī TimeZone pulksteņu skolas. Īss apraksts, kā tas viss darbojas zemāk, ir iegūts no šiem avotiem (lielākoties Volta Odeta sadaļās).

Standarta sviras izbīdes gadījumā, kas pazīstama arī kā Šveices izbīdīšana ar sviru, evakuācijas ritenis un paletes dakša spēlē galveno lomu (pun nav paredzēts). Evakuācijas ritenis ir pielāgots riteņu vilcienam, nodrošinot impulsu paletes dakšai. Saņemot šo impulsu, paletes dakša to nogādā pie līdzsvara riteņa vārpstas, tādējādi pagriežot līdzsvara riteni. Līdzsvara atspere atgrieza līdzsvara riteni statiskajā vidējā stāvoklī, caur vārpstu nosūtot impulsu uz palešu dakšiņu, kas pēc tam atkal mijiedarbojas ar evakuācijas riteni.


Tādējādi tā, kas bija neregulēta no galvenā avota, tiek piegādāta uz līdzsvara riteni. Līdzsvara ritenis atdod regulēto jaudu riteņu piedziņai, kas pēc tam progresē par fiksētu summu un pārvieto laiku laika ziņā par noteiktu summu.

Katra līdzsvara riteņa kustība uz priekšu un atpakaļ virzienā no centra uz atpakaļ un atpakaļ līdz tā stāvoklim atbilst evakuācijas riteņa kustībai ar vienu zobu (sauktu par sitienu). Tipiska pulksteņa sviras aizbīdīšana pārspēj 18 000 vai vairāk sitienus stundā, dažreiz to sauc arī par vibrācijām stundā. Katrs sitiens dod līdzsvara ritenim impulsu, tāpēc ciklā ir divi impulsi (tas pats, kas aizbēgšana no sliekšņa). Neskatoties uz to, ka lielāko daļu laika ir bloķēts miera stāvoklī, evakuācijas ritenis parasti griežas ar ātrumu vidēji 10 apgr./min.

“Ērču tock” skaņas izcelsmi izraisa šis izbēgšanas mehānisms. Kad līdzsvara ritenis šūpojas uz priekšu un atpakaļ, ir dzirdama kutinoša skaņa.

GLUCYDUR UN ALTERNATĪVIE MATERIĀLI

Kaut arī šķiet, ka dominē Glucydur līdzsvars ar tā berilija, vara un dzelzs sakausējumu, ir arī citi balansa riteņu veidi. Skenējot izsoļu katalogus, tipiskākā alternatīva ir zelta un vara sakausējuma bilance. Funkcionāli abu veidu svari veic vienu un to pašu triku, taču, lai saprastu šeit notiekošo, ir nepieciešama papildu informācija.

Galvenā problēma ir temperatūras svārstības, jo līdzsvara pavasara masas īpašības mainīsies, kad tā paplašinās vai samazinās.Acīmredzot tas ietekmēs laika uzskaites ātrumu, jo tas ietekmēs līdzsvara riteņa svārstības. Faktiski līdzsvara ritenis ir pakļauts arī siltuma izmaiņām. Gan zelta vara, gan Glucydur sakausējumiem ir lieliski lineārās izplešanās koeficienti no +14 līdz +17 x 10-6 / ° K, un līdz ar to šie materiāli mūsdienās turpina gūt labumu pulksteņu ražošanas firmās. Tomēr nekas nav perfekts, un, kad šie sakausējumi paplašināsies, izkļūšana vairs nebūs izohroniska.

Jaunākais mēģinājums risināt šo jautājumu bija Zenith Defy oscilators, kas arī ir visradikālākais aizbēgšanas jauninājums kopš Hjūgena laikiem. Tas faktiski apvieno palešu dakšiņu, līdzsvara riteni un matu atsperi vienā silīcija struktūrā. Nemetālisku materiālu silīciju apstrādā atšķirīgi, lai apstrādātu termiskās izmaiņas, parasti izmantojot, piemēram, silīcija oksīdu. Šīs Zenith sistēmas gadījumā tas nav tik taisns, jo visi evakuācijas elementi ir vienā gabalā.

Mēs pievērsīsimies dziļākai šai sistēmai kopā ar Genequand oscilatoru (Parmigiani Fleurier), Ulysse Nardin Anchor Escapement un Girard-Perreguax Constant Force Escapement mūsu jautājumiem 2020. gadā.

Saistītie Raksti