Off White Blog
Balansavimo laikas - mes nukreipiame akis į pusiausvyros ratą

Balansavimo laikas - mes nukreipiame akis į pusiausvyros ratą

Rugsėjis 19, 2021

Paskutiniame mūsų pasakojime apie pusiausvyros spyruoklę - pažodžiui plakančią mechaninio laikrodžio širdį - gali atrodyti, kad šis komponentas daro sunkų kėlimą, kiek tai susiję su laikraščių tvarkymo verslu. Kaip jums pasakys bet kuris laikrodžių gamintojas - ir daugybė laikrodžių prekės ženklų vadovų - nėra prasmės kalbėti apie naują balanso spyruoklę, jei ji taip pat nenagrinėja balanso rato, o iš tikrųjų sverto, kuris impulsuoja sistemą. Šioje istorijoje mes daugiausia žiūrėsime į patį svarstyklių ratą su keliais įbrėžimais į krašto, détente ir šveicariškos svirties pabėgimų istoriją ir veikimą. Kalbant apie svirtį ar padėklo šakę, teks laukti kito klausimo.

Mes pradedame šią istoriją ten, kur paskutinis pasibaigė - ant pastabos, kad balansiniai ratai ir plaukų pakabos turi veikti kartu. Geriausias būdas tai suprasti yra galvoti apie mechaninio laikrodžio ir švytuoklinio laikrodžio santykį. Kaip švytuoklė yra laikrodžio reguliavimo organas, svarstyklės ir pusiausvyros spyruoklės tą pačią funkciją atlieka ir laikrodis. Tai reiškia, kad balansas ir balanso spyruoklė turi apytiksliai atitikti gravitacijos poveikį. Mūsų sugrįžęs šios įžangos veikėjas yra ne kas kitas, o olandų fizikas Christiaan Huygens. Prisiminsite, kad Huygensas pradėjo balansinę spyruoklę (ją ištobulino 1675 m.) Ir švytuoklę (minėto laikrodžio).



Įdomu, kad pusiausvyros ratas egzistavo dar prieš Huygenso laiką - pats Huygensas sukonstravo savo balanso ratą ir spyruoklių sistemą pagal ribinį pabėgimo stilių. Iš tiesų Huygensas ir kiti pradininkai ieškojo tinkamo komponento, kad sukurtų harmoninius virpesius, ir tas trūkstamas kūrinys buvo balanso spyruoklė. Taigi likusi slenksčio pabėgimo dalis - Šveicarijos svirties sistema atsiras tik vėliau - egzistavo iki 1675 m.

Harmoninius svyravimus, kaip fizinę savybę, pirmiausia ištyrė Galileo Galilei, kai jis patikrino švytuoklių funkciją pačioje XVII amžiaus pradžioje. Būtent „Galileo“ atrado izohronizmą kaip kažką, kas būdinga švytuoklių svyravimui. Iš esmės bet kurio švytuoklės svyravimo laikotarpis yra gana pastovus, nesvarbu, koks sūpynės dydis. Tokiu būdu būtų galima gauti stabilų laikrodį, nes kol švytuoklė nuolat sukasi, laikrodis tikisi tuo pačiu greičiu. Aišku, laikrodis, kuris pažymėtas skirtingais tempais, atsižvelgiant į švytuoklės svyravimus, būtų mažiau nei naudingas.

„Galileo Galilei“


Švytuoklė šią izochroninę savybę gauna iš gravitacijos, tai reiškia, kad laikrodžiai, kuriuose įrengtos švytuoklės, turėjo būti kiek įmanoma stabilesni; judesiai sutrikdo švytuoklės sukimąsi, sukeldami nepageidaujamą kitimą. Huygensas baigė švytuoklinio laikrodžio projektą, kurį iš pradžių pradėjo „Galileo“. Prieš prasidedant švytuokliniam laikrodžiui, mechaniniai laikrodžiai panaudojo kitą komponentą, skirtą imituoti izohronizmą: foliotą. Remiantis inercinėmis jėgomis, tai buvo horizontali juosta (su svoriais abiejuose galuose), pasukta tiksliai viduryje. Gautas sukimosi judesys, kurį sukėlė nenukritusios spyruoklės kinetinė energija, suteikė laiko apskaitos greitį.

Pjaunant tiesiai į šių dienų mechaninių svarstyklių agregatus, svarstyklių ratukas maždaug pusantro karto sukasi viena kryptimi, kuri sudaro vieną posūkį. Tai yra maždaug 270 ° į abi puses svarstyklių rato vidurio pusiausvyros padėties. Visas ciklas yra du iš šių sūpuoklių, o tai reiškia du sumušimus. Balansinės spyruoklės standumas ir rato inercijos momentas yra pagrindiniai lygties elementai, lemiantys, kiek sekundžių reikia vienam ciklui atlikti.

Grįžtant prie svarstyklių rato ir folio, neaišku, kada pusiausvyros ratas pakeitė foliootą. Akivaizdu, kad švytuoklės įvedimas ir pusiausvyros spyruoklė smarkiai palengvino ribos pabėgimo trūkumus. Daugybė skirtingų evakuacijų, įskaitant sulaikymą ir balionų evakuaciją, varžėsi dėl jo pakeitimo. Galų gale tai buvo tiek inkaro pabėgimas, tiek svirties išmetimas, kuris galutinai patvirtino kažkada vyravusio slenksčio pabėgimo likimą.


Kur šioje istorijoje tinka balanso ratas? Na, išsamus aprašymas pateiktas skyriuje apie svirties išlipimą (svertas), taip pat trumpą aukščiau esantį tl; dr., Tačiau skirkite šiek tiek laiko perskaityti „On the Verge“ segmentą, nes jis nustato sceną. Panašu, kad balansavimo ratas yra geriausia forma dirbti kartu su tradicine spiraline arba balansine spyruokle.

Esant dabartinei formai, balansiniai ratai yra įvairių formų, kuriuos galima suskirstyti į dvi pagrindines formas: lygius ir nelygius. Taip, sklandus nėra ypač iškalbingas, bet jei reikia turėti daugiau techninio skambesio terminą, tada jis bus reguliuojamas. Mes pasirenkame naudoti ne sklandžiai, nes tai apims prisukamus balansinius ratus, kurie nėra ypač žavūs. Netolygi pusiausvyros rato versija yra tradicinė, su mažais varžtais ant rato krašto. Negalima painioti su „Patek Philippe“ „Gyromax“, „Microstella by Rolex“ ir daugybe „Swatch Group“ (daugiausia iš „Omega“) variantų, kuriuose, atrodo, yra varžtai ant ratlankio arba ratlankio vidinės pusės.

„Ulysse Nardin“ balanso ratas

Iš esmės nelygios sistemos naudoja svarmenis, kad sureguliuotų balansinio rato inerciją - tai, kiek varžtai pritvirtinti prie svarstyklių, tai nustatoma atsukamo balanso versijose. Tradicinėje sistemoje laikrodininkai rankiniu būdu koreguoja balansą, vadinamą balanso išliejimu ar balansavimu; naujesnėms reguliuojamos masės veislių svarstyklėms paprastai tai pridedama prie kompiuterio, kai spiralės pritvirtintos.

Lygaus balanso ratas taip pat yra gamykloje paruoštas, o kompiuteriai dabar taip pat yra įtraukti į šį procesą. Lygaus balansavimo ratas paprastai būna „Glucydur“ veislės (žr. Skyrių „Glucydur“), o naujos svarstyklės gali būti pagamintos iš silicio, o svoriai yra iš kitų medžiagų. Nepaprastai išradingų pusiausvyros ratų pavyzdžiai yra DeBethune, Ulysse Nardin ir Patek Philippe eksperimentai.

DĖL PUSĖS

Laikrodžių gamybos svarbiausias techninis vystymasis, XIII amžiuje vykusio krašto pakraščių raida leido gaminti mechaninius laikrodžius. Štai taip Davidas Glazgas aprašė savo 1885 m. Knygoje „Laikrodžių ir laikrodžių gamyba“ veikiantį pabėgimo kampą (aprašymas čia buvo perfrazuotas ir, jei reikia, pataisytas).

Solsberio katedros laikrodis rodo, kaip atrodė pirmasis laikrodis, laikantis Vikipedijos

Slenksčio pabaigą sudaro vainiko formos ratas su išsikišusiais pjūklo formos dantimis; jo ašis orientuota horizontaliai. Prieš karūnos ratą pastatytas vertikalus strypas, briauna, su dviem metalinėmis plokštėmis (padėklais), kurios užkabina dantis priešingose ​​vainiko rato pusėse. Padėklai yra nukreipti kampu tarp jų, taigi tik vienas sugriebia dantis vienu metu. Svorio strypo gale sumontuotas balansinis ratas arba švytuoklė.

Panašu, kad pusiausvyros ratas egzistavo dar prieš Huygenso laiką - pats Huygensas sukonstravo savo pusiausvyros ratą ir spyruoklių sistemą pagal ribinį pabėgimo kelią

Krumpliaračiams perduodant neapvyniotos spyruoklės energiją į vainiko ratą, vienas iš vainiko rato dantų stumia ant padėklo, sukdamas kraštą viena kryptimi. Tuo pačiu metu šis veiksmas pasuka antrąjį padėklą į dantų kelią priešingoje rato pusėje, kol dantis pastumia pro pirmąjį padėklą. Tuomet priešinga rato puse esantis dantis kontaktuoja su antruoju padėklu, sukdamas kraštą atgal kita kryptimi, ir ciklas kartojamas.

Taigi tai, kas prasidėjo kaip nereguliuojamas vainiko rato pasukimas, virsta briaunos virpesiu. Tai pajudina švytuoklę ar pusiausvyrą / foliotą. Taigi kiekvienas svarstyklių / folio ar švytuoklės posūkis leidžia pravažiuoti vieną evakuacijos rato dantis, todėl laikrodžio rodyklė juda reguliariai. Laikrodžio važiuoklė važiuoja nustatytu dydžiu, judindama rankas į priekį pastoviu greičiu.

Antrasis kraštinis švytuoklinis laikrodis, kurį pastatė Christiaan Huygens, sutikdamas su Vikipedija

Vainikėlis turi turėti nelyginį dantų skaičių, kad pabėgimas veiktų. Esant lygiam skaičiui, du priešingi dantys tuo pačiu metu kreipsis į padėklus ir kliudys pabėgti.

Atsiradus švytuoklei, inkaro pabėgimas laikrodžiams suteikia natūralesnį veiksmą ir todėl jis pradėjo pakeisti pabėgimą nuo krašto.

LYGIS

Sukurtas Thomas Mudge'as, svirties pabėgimas, pažodžiui, yra šiuolaikinio mechaninio laikrodžio pabėgimas. Mes vėl esame įsiskolinę už Glazgo knygą dėl informacijos ir „TimeZone“ laikrodžių gamybos mokyklą. Trumpas aprašymas, kaip viskas veikia žemiau, buvo gautas iš tų šaltinių (dažniausiai tų Volto Odetų skyrių).

Įprastame evakuavimo svirtyje, taip pat žinomoje kaip šveicariškos svirties išmetimas, evakuacijos ratas ir padėklo šakė vaidina pagrindinius vaidmenis (nenurodytas kaištis). Pabėgimo ratas yra nukreiptas į ratų traukinį, perduodant impulsą į padėklo šakę. Gavusi šį impulsą, padėklo šakutė perduoda jį prie balansinio rato veleno, taip pasukdama balanso ratą. Balansinė spyruoklė grąžina pusiausvyros ratą į statinę vidurinę padėtį, perduodama impulsą per veleną į padėklo šakę, kuri vėl sąveikauja su evakuacijos ratu.


Taigi, kokia buvo nereglamentuojama pagrindinio spyruoklės galia, ji tiekiama į pusiausvyros ratą. Balanso ratas grąžina reguliuojamą galią ratų traukiniui, kuris vėliau eina į priekį nustatytu dydžiu, o laiko rankos juda fiksuota suma.

Kiekvienas pusiausvyros rato judėjimas pirmyn ir atgal į jo vidurinę padėtį ir atgal į ją atitinka pabėgimo rato judesį vienu dantimi (vadinamu sumušimu). Tipiškas laikrodžio svirties pabėgimas sumuša 18 000 ar daugiau dūžių per valandą, kartais dar vadinamas vibracija per valandą. Kiekvienas ritmas suteikia balanso ratui impulsą, todėl per ciklą yra du impulsai (tas pats, kaip ir pabėgimas per kraštą). Nepaisant to, kad jis dažniausiai užsiblokuoja ramybės būsenoje, evakuacijos ratas paprastai sukasi vidutiniškai 10 ar daugiau apsisukimų per minutę.

„Pataikymo į garsą“ kilmę lemia šis pabėgimo mechanizmas. Kai svarstyklių ratukas pasislenka pirmyn ir atgal, pasigirsta tikėjimo garsas.

GLUCYDUR IR ALTERNATYVINĖS MEDŽIAGOS

Nors atrodo, kad dominuoja „Glucydur“ balansas, kuriame yra berilio, vario ir geležies lydinys, yra ir kitų rūšių balansinių ratų. Skenuojant aukcionų katalogus, tipiškiausia alternatyva yra aukso ir vario lydinio balansinis ratas. Funkciškai abiejų tipų svarstyklės atlieka tą patį triuką, tačiau norint suprasti, kas čia vyksta, reikalinga tam tikra papildoma informacija.

Pagrindinis klausimas yra temperatūros svyravimas, nes balansinės spyruoklės masės savybės pasikeis, kai ji plečiasi arba traukiasi.Akivaizdu, kad tai turės įtakos laiko apskaitos greičiui, nes turės įtakos balanso rato virpesiams. Tiesą sakant, balansinis ratas taip pat gali kisti. Tiek aukso, vario, tiek „Glucydur“ lydiniai pasižymi puikiais tiesinio plėtimosi koeficientais, nuo +14 iki +17 x 10-6 / ° K, todėl šios medžiagos ir toliau mėgstamos laikrodžių gamybos įmonėse. Tačiau nieko nėra tobula, ir kai šie lydiniai išsiplės, pabėgimas nebebus izohoniškas.

Naujausias bandymas išspręsti šią problemą buvo „Zenith Defy Oscillator“, kuris taip pat yra radikaliausia pabėgimo naujovė nuo Huygenso laikų. Tai iš tikrųjų sujungia padėklo šakę, pusiausvyros ratuką ir plaukų spyruokles į vieną silicio struktūrą. Nemetalinė medžiaga, silicis, apdorojama skirtingai, kad būtų galima valdyti šiluminius pokyčius, paprastai naudojant, pavyzdžiui, silicio oksidą. Šios „Zenith“ sistemos atveju ji nėra tokia tiesi, nes visi pabėgimo elementai yra vienetiniai.

Mes nagrinėsime šią sistemą nuodugniau, kartu su „Genequand“ osciliatoriumi („Parmigiani Fleurier“), „Ulysse Nardin“ inkaro pabėgimu ir Girardo – Perreguaxo nuolatinės jėgos pabėgimu, kurie bus svarstomi 2020 m.

Susiję Straipsniai