Принцип действия механических часов

Механические часы
Баланс или маятник в работающих часах совершает колебательные движения. Двигаясь в одну сторону, он закручивает спиральный волосок, затем останавливается и под влиянием упругой силы волоска, стремящейся придать волоску первоначальную форму, совершает движение в другую сторону.
Отрезки времени, в которые осуществляется каждое из последовательных колебаний баланса, равны между собой, и это свойство использовано для измерения времени.
Время, в течение которого совершается одно полное колебание баланса, называется периодом колебания баланса.
Угол, на который максимально отклоняется баланс от положения равновесия, называется амплитудой колебаний баланса. Величина периода измеряется в секундах, а амплитуда — в градусах.
Число полных колебаний баланса за одну секунду называется частотой колебаний.

Баланс, кинематически и динамически связанный с реальным часовым механизмом и обладающий неуравновешенностью, колеблется с погрешностью, отмечаемой как нарушение хода часов, зависящее от положения центра тяжести баланса и от величины амплитуды его колебаний.
Спусковой регулятор колебательной системы, работающий совместно с механизмом часов, как правило, дает период колебания, зависящий от амплитуды, т. е. колебания системы не изохронны.
Профессором Ф. В. Дроздовым установлено, что чем больше кинетическая энергия колеблющейся системы и амплитуда колебаний баланса, тем меньше суточная ошибка хода, даваемая спусковым регулятором.

В процессе работы часового механизма колебательная система совершает незатухающие колебания с относительно постоянной частотой. Амплитуда колебаний поддерживается за счет расхода потенциальной (запасенной в двигателе) энергии, например, энергия заведенной пружины или поднятой гири. При этом энергия сообщается колебательной системе периодически, определенными по величине импульсами. Периодичность подачи энергии на колебательную систему зависит от частоты колебаний баланса или маятника и от конструкции спускового механизма. Обычно в бытовых часах применяются спусковые механизмы, посредством которых передача энергии от двигателя производится дважды за период колебания баланса или маятника. За время передачи энергии колеблющийся баланс или маятник поворачивается на определенный угол, что сопровождается также поворотом всех колес зубчатой передачи на определенные углы. В это время постепенно раскручивается пружина или опускается гиря, а стрелки движутся по циферблату. Таким образом, колебания баланса или маятника поддерживаются за счет расхода энергии двигателя, создающего постоянную по направлению движущую силу, а процессом передачи энергии от двигателя к колебательной системе управляет сама колебательная система посредством спускового механизма. Системы, в которых незатухающие колебания поддерживаются за счет источника энергии, создающего движущую силу постоянного направления, называются автоколебательными системами.

Механические часы
Часы являются наиболее типичным механизмом автоколебательных систем, и это обстоятельство позволяет вскрыть основные закономерности их действия. Так, например, при установившейся в часах амплитуде колебаний энергия, сообщаемая колебательной системе за каждый импульс, равна потерям энергии за время между импульсами. При увеличении энергии импульса увеличивается амплитуда колебаний, уменьшение энергии импульса приводит к уменьшению амплитуды колебаний. По мере спуска заводной пружины крутящий момент, сообщаемый ею колесной системе, убывает. Следовательно, количество энергии, сообщаемой при каждом импульсе балансу или маятнику часов, убывает. Соответственно убывает и амплитуда колебаний.

Изменение потерь энергии в колебательной системе, происходящее от увеличения трения в подшипниках баланса (загустение масла, износ подшипников), приводит также к изменению амплитуды колебаний, а следовательно, и периода. Изменение периода колебаний непосредственно связано с ходом часов: с уменьшением периода колебаний баланса или маятника часы ускоряют ход (спешат); при увеличении периода часы замедляют ход (начинают отставать).

<< В начало < Назад [1 / 2] Далее > В конец >>

Статьи