Setting96.ru

Строительный журнал
13 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Гиревые часы с маятниковым регулятором

Гиревые часы с маятниковым регулятором

Принцип работы гиревых часов с маятниковым регулятором.

В часах маятник применяется в качестве регулятора хода часов. Маятником называется тело, ось вращения которого не проходит через его центр тяжести. Маятник совершает под действием силы тяжести колебательные движения, если вывести его из положения равновесия и отпустить. Время, необходимое для перехода маятника из одного крайнего положения в другое возвращения обратно, называется периодом колебания маятника . Изменяя величину и расположение массы тела маятника, можно точно отрегулировать величину периода Т. Обычно источником энергии для маятниковых часов служит опускание гири. Поднимая гирю вверх, увеличивают ее потенциальную энергию пропорционально высоте подъема. При опускании гири эта энергия расходуется на то, чтобы приводить в движение механизм часов вместе с маятником и преодолевать возникающее при этом трение. Гиря могла бы опуститься почти мгновенно, вращая с большой скоростью колесную систему, но этому препятствует механизм спуска — скобка с вилкой, удерживающей то правым, то левым плечом ходовое колесо, а вместе с ним и всю колесную систему от проворачивания.

Скобка через вилку находится во взаимодействии с маятником, колебания которого заставляют скобку периодически поворачиваться и пропускать один зуб ходового колеса. Давление зуба на скобу передается маятнику в виде импульса энергии (толчка), достаточного для поддержания колебательного движения маятника. При каждом повороте ходового колеса на небольшой угол (на один зуб) гиря немного опускается. Благодаря постоянству периода колебания маятника гиря опускается в одинаковые промежутки времени на одинаковые отрезки пути. Отсчет времени в таких часах можно было бы производить по длине пути спускающейся гири, но удобнее отсчитывать время по стрелке, вращающейся с барабаном, с которого разматывается нить (или цепь) под действием силы тяжести гири.

Если маятник сделает 30 колебаний в минуту, то скобка пропустит за это время 30 зубьев ходового колеса. При этом стрелка повернется на какой-то строго определенный угол, гиря опустится на точно определенное расстояние. Таким образом, простейшие гиревые часы с маятниковым регулятором являются прибором времени, основанным на автоматическом поддержании колебания маятника с постоянным (в первом приближении) периодом. Потенциальная энергия поднятой гири расходуется на поддержание колебания маятника, на работу счетчика числа колебаний — стрелочного механизма (у которого угол поворота стрелок прямо пропорционален времени), на преодоление инерционных сил и сил трения в механизме. Основной недостаток часов с маятниковым регулятором — большая чувствительность их к изменению положения. Если незначительно сдвинуть такие часы с отвесного положения, то нарушится равномерность их хода или часы совсем остановятся. Гири тоже не могут быть использованы в качестве двигателя часового механизма переносного типа. Поэтому гиревые часы с маятником могут применяться лишь как стационарные настенные, напольные, башенные и др.

ЧИТАТЬ КНИГУ ОНЛАЙН: Ремонт часов своими руками. Пособие для начинающего мастера

Необходима регистрация

Часовые приборы можно классифицировать по-разному: по принципу действия, по устройству колебательной системы, наконец, по назначению.

По принципу действия часовые механизмы могут быть механическими, электронно-механическими или электронными. Используемые в устройстве часов колебательные системы (баланс, маятник, кварцевый генератор, камертон и др.) зависят от способа применения и предназначения часов. Так, например, маятниковые часы могут работать только в том случае, если маятник подвешен вертикально, то есть часы должны быть неподвижны. Это напольные, настенные или (в редких случаях) настольные часы. Балансовая колебательная система, в отличие от маятниковой, не боится перемещений механизма, поэтому она используется в основном в наручных или карманных часах.

Механические часы, помимо этого, могут подразделяться по типу применяемого двигателя: гиревого или пружинного. Самые простейшие по конструкции — это настенные маятниковые часы с гиревым двигателем, такие, например, как часы с кукушкой.

Читать еще:  Регулировка уровня дверей шкаф

Механические часы, кроме основного механизма, могут располагать еще и различными дополнительными устройствами. Например, в крупногабаритных часах это может быть бой, календарное или сигнальное устройство; в наручных часах — автоматический подзавод пружины, секундомер, сигнальное или календарное устройство и т. д.

Электронно-механические часы могут быть как наручными, так и стационарными (настольными или настенными). Электронные и электронно-механические часы также могут быть снабжены дополнительными устройствами.

Книга посвящена в основном ремонту самых распространенных часов — наручных и будильников.

Основные узлы часового механизма

В механических часах таковыми являются: двигатель, основная колесная система, колебательная система или регулятор, спуск или ход, стрелочный механизм, механизм завода пружины и перевода стрелок.

Источником энергии в часах является двигатель.

Он может быть пружинным или гиревым. Заведенный двигатель запасает энергию, а затем через колесную систему передает ее регулятору и стрелочному механизму. Основная колесная система состоит из зубчатых колес (секундного, промежуточного, центрального), передающих энергию от двигателя через спуск на регулятор и стрелочный механизм. Регулятор управляет раскручиванием пружины (или распусканием гири). Спуск, являющийся промежуточным узлом, периодически освобождает зубчатую передачу в колесной системе и передает энергию пружины регулятору. Стрелочный механизм состоит из системы зубчатых колес (переводные, вексельное, часовое) и передает стрелкам движение от основной колесной системы.

Механизм завода пружины и перевода стрелок состоит из заводного вала, барабанного и заводного колеса и системы рычагов. Основание часового механизма — платина, одна из сторон которой называется мостовой, а другая — циферблатной. На мостовой стороне располагаются: двигатель, основная колесная система (или ангренаж), анкерное колесо, анкерная вилка, баланс-спираль, механизм автоподзавода у часов, располагающих такой системой, а на циферблатной — стрелочный механизм, механизм завода пружины и перевода стрелок и календарный механизм, если таковой предусмотрен.

Принцип действия часового механизма

Заводная головка навинчена на заводной вал.

При вращении головки, т. е. при заводе часов, вал тоже вращается, передавая движение на заводное колесо и далее — на барабанное колесо, надетое на вал барабана. На нем крепится внутренний виток заводной пружины, и при вращении колеса пружина накручивается на вал. Когда заведенная пружина начинает раскручиваться, то вращение барабана передается на центральное колесо. Центральное колесо, в свою очередь, вращает колесо промежуточное, а оно — секундное, приводящее в движение секундную стрелку. Затем с секундного колеса движение передается на анкерное колесо, поддерживающее колебания баланса. Наконец, через вексельное колесо движение передается часовому колесу с часовой стрелкой.

Для ремонта часов в домашних условиях вам пригодятся: лупа, несколько отверток с диаметром лезвий от 0,6 до 2 мм, 2–3 пинцета, набор ключей, плоскогубцы, кусачки, напильники, игла, нож, штангенциркуль, приспособления для чистки и смазки (масленка, щетки, резиновая груша и др.). Бензин для смазки можно наливать в обыкновенный чайный стакан, только необходимо плотно закрывать его. В качестве щеток для чистки деталей можно использовать старые зубные щетки.

Глава 1. Ремонт механических часов

Поскольку довольно часто причиной остановки часов является загрязненность механизма, высыхание масла, проникновение влаги внутрь корпуса часов и т. д., то иногда бывает достаточно просто разобрать часы, при этом промыв или смазав их механизм. Перед разборкой часов изучите прилагаемую схему (рис. 1).

Рис. 1. Кинематическая и принципиальная схема механизма часов:

Игрушка «Вечный маятник»

Каждому из нас знакомо украшение в китайских часах, которое выполнено в виде «вечной» вертушки или маятника. Построить подобное чудо совсем несложно и займет это не более получаса. Взглянем на схему ниже:

Читать еще:  Электроплитка одноконфорочная с плавной регулировкой

Игрушка вечный маятник

При подаче на схему напряжения питания выключателем SB1 транзистор VT1 окажется закрытым, поскольку его база через катушку L1 будет соединена с эмиттером. Смещения нет, транзистор закрыт, тока через L2 тоже нет. Привяжем постоянный магнит к шнурку и качнем наш импровизированный маятник в непосредственной близости от катушек L1, L2 (они намотаны на одном каркасе). При его приближении в катушке L1 начнет наводиться ЭДС, которая откроет транзистор. Чем ближе магнит, тем сильнее открывается транзистор и тем больше ток в катушке L2, которая своим магнитным полем наш магнит начинает притягивать.

В момент, когда маятник проходит как раз над катушками, эти значения максимальны, а как только маятник по инерции начнет удаляться, ЭДС сменит знак и транзистор закроется. Таким образом, притягивается маятник только в первой половине периода, во второй он идет по инерции. Прямо как настоящие качели, которые мы раскачиваем, взмахивая ногами в первый полупериод качания. Диод VD1 предотвращает генерацию, которая может возникнуть на резонансной частоте контура L1, L2.

Теперь поговорим о конструкции наших качелей. Катушки L1 и L2 наматываются одновременно проводом диаметром 0.08 — 0.1 мм на каркасе подходящих размеров. Например, на таком:

Игрушка вечный маятник

Наматываем чем больше, тем лучше, до заполнения. Чем больше витков, тем меньшего напряжения для работы потребует маятник. При соединении катушек нужно соблюдать фазировку – начало первой соединить с концом второй. В качестве сердечника подойдет обрезок любого железного болта или даже болт целиком, если он короткий. Перед использованием этот болт нужно обжечь – нагреть докрасна на газу и остудить на воздухе.

Транзистор лучше взять с максимально возможным коэффициентом передачи. Подойдет любой маломощный германиевый (у меня работал даже кремниевый) прямой (p-n-p) проводимости. Если проводимость у транзистора обратная (n-p-n), то тоже не беда – достаточно сменить полярность подключения источника питания и диода VD1.

Маятник или качели выполняйте на свой вкус. Важно только чтобы магнит, расположенный на основании маятника, проходил в нескольких миллиметрах от сердечника катушки. Сам магнит – любой, чем мощнее, тем лучше, но ничего особенного искать не придется. Отлично подойдет кусочек «черного», ферритового магнита от динамической головки или железного – от старого детского моторчика.

Игрушка вечный маятник

В качестве источника питания используется пальчиковый или любой другой гальванический элемент, которого хватит на многие месяцы работы конструкции, причем от выключателя SB1 можно смело отказаться, поскольку в спокойном положении нашего маятника транзистор закрыт и потребление тока схемой минимально. Если магнит совсем уж слабенький или качели для него тяжеловаты, то можно увеличить напряжение питания до 3 В, включив два элемента последовательно.

Маятниковые часы

маятниковые часы

Тик так, Тик так – этот звук мы вспоминаем, когда думаем о часах. Хотя подавляющее большинство современных часов едва ли издают хоть какой-то звук. Не так давно почти каждые часы издавали характерный для часов звук, потому что они были полностью механическими, а не электронными. Раньше для того чтобы часы работали было необходимо поворачивать ключ, заводить пружину, после прислушавшись можно было услышать как работают шестерни. Так давайте разберёмся, как на самом деле работают старомодные маятниковые часы.

Что такое маятник?

Маятник представляет собой стержень, который висит вертикально и раскачивается из стороны в сторону под действием силы тяжести. Как обнаружил итальянский учёный Галилео Галилей(1564-1642), полное колебание маятника занимает одинаковое время. В теории, единственное, что влияет на колебание маятника, это его длина и сила тяжести. Для относительно небольших колебаний, время (Т), которое требуется для того, чтобы маятник сделал одно полное колебание(известное как период) вычисляется по следующему уравнению:

Читать еще:  Арматура для бачка унитаза geberit регулировка

маятниковые часы

Где, l — это длина маятника, g – мера силы тяжести(ускорение свободного падения). Из этого уравнения видно, что вам надо в 4 раза увеличить длину маятника, чтобы в 2 раза увеличить время колебания.

Как маятник работает?

Маятник работает путём преобразования кинетической энергии в потенциальную и обратно. Когда маятник находится в крайнем положении он имеет максимальную накопленную энергию(потенциальную энергию). В самой нижней точке, максимально близкой к земле потенциальная энергия переходит в кинетическую и имеет её максимальное значение в этой точке. Таким образом, маятник постоянно переводит потенциальную и кинетическую энергии друг в друга, что является примером простого гармонического колебания. Если бы трение соприкасающихся элементов и сопротивление среды(воздуха) отсутствовало, то есть были созданы идеальные условия, то маятник бы совершал колебания вечно. Но в реальных условиях маятник учитывая вышеперечисленные факторы замедляется. Но что является очень важным для хронометража, даже при уменьшении амплитуды колебания время колебания маятника не изменяется. Галилей сразу отметил эту полезную функцию, но построить маятниковые часы ему так и не удалось, удалось лишь представить модель маятниковых часов в 1642 году. Галилей передал свои труды датскому учёному Христиану Гюйгенсу. Он и сделал первые маятниковые часы в 1650 году.

маятниковые часы

Как работают маятниковые часы?

Почти все маятниковые часы сконструированы следующим образом: в часовом механизме, который Вы видите, груз 1 с помощью троса через валик 2 приводит в движение систему колес. Этот груз обеспечивает энергию для часов. Усилие через несколько колесных пар передается на тормозное колесико 3. Проворачивание часового механизма тормозится в результате взаимодействия тормозного колесика 3 и анкера 4 и регулируется маятником 5. Тормозное колесико будет продвигаться дальше лишь в том случае, если маятник приведет анкер в такое положение, когда он отпустит тормозную шестеренку. Одновременно другой конец анкера проходит в пространство между шестеренками и тем самым ограничивает движение тормозного колесика 3 на половину длины зубчика. Теперь, когда маятник будет совершать обратное движение, зубчик надавит на анкер и через стержень передаст усилие на маятник. Маятник при этом получает небольшую дополнительную энергию, что компенсирует имеющиеся у него потери на трение. Эта игра повторяется при каждом движении маятника. Таким образом, тормозное колесико движется в такт колебаниям маятника. Через несколько шестеренок оно соединено с минутной шестеренкой 7. Скорости промежуточных шестеренок рассчитаны таким образом, чтобы минутная шестеренка проворачивалась один раз в час, т.е. со скоростью большой стрелки, соединенной с минутной шестеренкой. И, наконец, шестеренки 8, 9 и 10 служат для того, чтобы маленькая стрелка двигалась в 12 раз медленнее, чем большая. Комбинацию из стрелок 8, 9 и 10 называют также стрелочным механизмом.

Недостатки маятниковых часов.

Как мы рассмотрели выше, время колебания маятника зависит от длины стержня и силы тяжести. Но длина металлического стержня может изменяться при изменении температуры, это изменение незначительное, но будет оказывать влияние на точность измерения времени. То же касается силы притяжения. Часы ближе к центру земли, на уровне моря и высоко в горах будут отсчитывать время не одинаково. Так же применение маятников часов на корабле практически невозможно, или очень затруднено. Но все эти проблемы были только на заре появления маятниковых часов. В процессе развития науки все проблемы были решены.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector