Современные пружины баланса Rolex
Rolex параллельно разрабатывает две совершенно разные технологии для пружины баланса и спуска. Обе представляют собой достижения в области точности и технологичности часового искусства. Прежде всего, они представляют собой использование материалов, которые обладают высокой степенью противомагнитности.
Новинка 2020 года Oyster Perpetual 34
В течение некоторого времени компания Rolex идет по пути развития двух разных технологий по выпуску пружины баланса и спуска. Это проявилось на примере моделей Oyster Perpetual диаметром 36 и 41 мм, в которых оба механизма оснащены спусковым механизмом Rolex Chronergy и пружиной баланса Parachrom Bleu. Коллекция часов Oyster Perpetual комплектуется механизмами, созданными по двум разным технологиям. Для прояснения ситуации с внутренним устройством часов Rolex стоит углубиться в историю альтернативных материалов для изготовления часов, а также разобраться в преимуществах пружин баланса из кремния и Parachrom.
Циферблаты новой линии Rolex Oyster Perpetual
По сути, балансовая пружина в механизме часов представляет собой небольшую спираль, которая прикреплена к балансовому колесу и обеспечивает компенсирующие силы, позволяя ему колебаться. Исторически сложилось так, что пружина баланса изготавливалась из стали (или, реже, из таких материалов, как золото или даже стекло), но современные инновации привели к появлению более термостойких сплавов или металлоидов, таких как Parachrom и Syloxi.
Инновации обычно внедряются не ради самого факта инноваций. Должна быть причина — или, скорее, проблема, которую нужно решить. В случае часового производства, врагом номер один является воздействие магнитных волн на точность работы механизма. Магниты представляют собой большую опасность, и их воздействие на часы может быть разрушительным и сильно влияющим на точность хода. Никому не нужны намагниченные часы. Именно по этой причине улучшения в материалах для механизмов происходили последние 30 лет. Магнетизм неизбежен, но новые материалы, такие как кремний и ниобий-цирконий, показывают, что часы могут держать сопротивление в этой области.
О противомагнитных свойствах
Существует множество способов создания механизма часов, чтобы противостоять воздействию магнитных волн, и появление современных технологических прорывов в материалах — лишь один из них. На данный момент часовое производство использует два подхода: спрятать механизм за защитой или нивелировать влияние магнитных волн за счет использования инновационных материалов.
IWC Ingenieur 500000 А/м 1989 года.
Пружина баланса Parachrom компании Rolex состоит из двух элементов, один из которых — ниобий (высоко антимагнитный материал). Но Rolex не был первым брендом, использовавшим ниобий. В 1989 году IWC представила, возможно, самый ранний образец — Ingenieur 500 000 A/м (ампер на метр, единица измерения магнитных полей).
В механизме этих 34-миллиметровых часов использовались сплавы на основе ниобия, которые позволили создать часы, способные выдерживать сильные магнитные поля без необходимости применения внутренней мягкой сетки из железа (проводник магнитных полей, который не остается намагниченным, защищая механизм). Модель Ingenieur 500000 А/м просуществовала на рынке недолго. IWC производили ее около года и продали около 3000 единиц. Вместо того чтобы продолжать выпускать подобные механизмы, IWC вернулась к использованию внутреннего мягкого каркаса из железа, особенно в линейке часов Pilot.
Стоит отметить, что мягкая сетка из железа — это не то же самое, что клетка Фарадея, которая предназначена для защиты электронного оборудования от внешних радиочастотных помех. Мягкие железные клетки отвечают за защиту часового механизма от магнитного поля, в отличие от клетки Фарадея.
Rolex использует так называемый мягкий железный щит для защиты механизма внутри часов Milgauss — несмотря на то, что сам механизм имеет элементы из антимагнитного материала в виде пружины баланса, спускового колеса и рычага. Под задней крышкой часов не видно механизма, а, первое, что бросается в глаза, это тот самый щит, отмеченный буквой B.
Металлический сплав Mu обеспечивает альтернативный путь для магнитных полей, заставляя их обтекать механизм через корпус, в отличие от стальных частей самого механизма.
Мягкий железный щит Rolex Milgauss
Во многих часах используется сплав Nivarox для изготовления пружины баланса. Сплав Nivarox довольно устойчив к магнетизму, но в случае, если механизм действительно воспринимает магнитное поле, следующее, о чем следует беспокоиться, — это температурная компенсация. Один из показателей намагниченных часов – повышение скорости хода. Часы с компонентами Nivarox, которые становятся намагниченными, будут иметь дополнительные проблемы с синхронизацией, связанные с температурой, поскольку часы будут работать с разными интервалами (быстро или медленно) в зависимости от конкретного изменения температуры.
Погоня за антимагнитными материалами вышла за рамки защиты механизма от воздействия магнитного поля. Как и было задумано в модели Ingenieur 30 лет назад, сейчас необходимо создать детали, способные противостоять магнетизму напрямую, без сетки или щита.
Не так давно компания Omega представила кремниевую пружину баланса Si14 для решения многих проблем, которые могут возникнуть, когда часы улавливают магнитное поле. Omega смогла создать с помощью Si14 гораздо более простой метод изготовления самой пружины баланса. При работе с металлами очень сложно сформировать балансирную пружину, это все-таки тонкая спираль. Ее можно точно вырезать из большого кремниевого диска.
Пружина баланса Omega Si14
Omega и Rolex лидируют в расширении границ технологий и материалов для производства часов. Так что же случилось с IWC Ingenieur и их впечатляюще прочной технологией из ниобия? Создание механизмов было чрезвычайно дорогостоящим мероприятием, а количество часов, которое потребовалось для оправдания продолжения производства с низкими показателями продаж, было несостоятельным. IWC не могла себе это позволить в то время, и, вероятно, будет сложно сделать и сегодня. Излишне говорить, что IWC отошла от технологии, но ее место в истории осталось. Фактически, компания Rolex во многих отношениях использовала достижения IWC в качестве отправной точки для своей балансирной пружины Parachrom.
Один из множества тестов, которые Rolex проводит, чтобы убедиться, что часы выдерживают такие воздействия, как удары и магнетизм.
Иногда Rolex любит делать вещи, которые представляют собой техническую задачу исключительно в виде спортивного интереса. Создание противомагнитной пружины баланса Parachrom, безусловно, было одним из них. Кроме того, Rolex не работает в условиях тех же финансовых ограничений, что и другие марки часов. Это дает уникальную возможность тратить много денег и времени на исследования и разработки, чтобы выйти за рамки часового искусства. Возможно, Rolex понимали внутреннюю ценность того, что делает IWC, и знали, что у них есть все необходимое ресурсы, время, средства, чтобы сделать это самостоятельно. Развивая Parachrom и Syloxi, компания Rolex пошла по двум разным путям развития антимагнитных, термостойких материалов для механизма.
Балансировочная пружина Parachrom Bleu
В 2000 году Rolex вошел в новый мир современного часового искусства. В модели Rolex Daytona был представлен мануфактурный механизм 4130 с первой пружиной баланса Parachrom Bleu. Это было важно по двум причинам. Первым и, возможно, наиболее важным в то время было то, что это был первый мануфактурный Калибр Rolex для Daytona (в предыдущих версиях использовались механизмы Zenith, модифицированные Rolex). Это привело к незначительным внешним изменениям в часах, включая изменение положения маленького вспомогательного циферблата секунд.
Вторым значительным событием этого выпуска стала упомянутая выше пружина баланса Parachrom. Этот технологический и инженерный прорыв нового тысячелетия ощущается и по сей день. С тех пор он был модифицирован, улучшен и дополнен более значительными достижениями (например, спусковым механизмом Chronergy), но выпуск пружины баланса Parachrom Bleu ознаменовал появление современных часов Rolex в том виде, в каком мы их знаем сегодня.
Rolex Daytona 4130
Пружина баланса Parachrom Bleu
Компания Rolex потратила более пяти лет на разработку и совершенствование технологии, лежащей в основе пружины баланса Parachrom Bleu, и продолжала обновлять и совершенствовать ее. Технический процесс, необходимый для ее создания, также довольно сложен. Он включает нагрев и соединение двух составляющих его компонентов — ниобия и циркония — в специальной вакуумной среде при температурах около 2400 ° C.
Металлы пропускают через печь несколько раз, пока они не соединятся. Когда вновь образованный парахром взаимодействует с кислородом, он становится синим, отсюда и название Bleu. Как и следовало ожидать, Rolex подвергает пружину баланса целому ряду тестов, учитывающих даже самые незначительные ошибки, поскольку они могут оказать большое влияние на точность работы часов. Со временем Parachrom Bleu стала центральной частью современного часового производства бренда, обеспечивая точность + 2 / -2 секунды в день (что является стандартом для всех часов Rolex).
Появление пружины баланса Parachrom стало ответом Rolex на технологический прорыв модели Ingenieur 500000 а/м. Используя аналогичные материалы, компания Rolex создала антимагнитную систему пружин баланса, которая также лучше справляется с вышеупомянутыми изменениями температуры, связанными с намагничиванием.
Говоря о пружине баланса Parachrom, стоит упомянуть еще одно крупное новшество Rolex: спусковой механизм Chronergy. Компания Rolex в 2016 году разработала и запатентовала новую геометрию спуска, которая была модификацией рычажного спуска.
Эта новая конструкция позволила повысить точность на 15% за счет общего уменьшения массы компонентов. Фактически все стало легче. Как спусковой механизм Chronergy, так и новый дизайн балансового колеса Rolex были важны для того, чтобы бренд мог делать свои часы более точными.
Точность связана не только с количеством выигранных или потерянных секунд, но и с предотвращением слишком сильного отклонения показаний точности с течением времени. Спуск Chronergy изготовлен из никель-фосфорного сплава и, как и Parachrom, нечувствителен к магнитным помехам. Вслед за этим сочетанием пружины баланса и спуска компания Rolex фактически пересмотрела свою собственную сертификацию Superlative Chronometer. Требования к точности составили + 2 / -2 секунды в день. В новых часах этого года, включая Oyster Perpetual 36, 41 и Submariner, Rolex снабдил каждый их механизм спуском Chronergy, тем самым улучшив их магнитное сопротивление.
Спуск Rolex Chronergy
Примерно одновременно с выпуском Daytona и дебютом механизма 4130 (и балансирной пружины Parachrom), Rolex стал частью консорциума брендов, которые исследовали и разрабатывали кремний в качестве жизнеспособного варианта в часовом производстве. Rolex не был брендом, который бы быстро продвигался в таких вопросах, он годами эффективно использовал технологию. Другие бренды начали выпускать механизмы с кремниевыми деталями. Это был Ulysse Nardin с его знаковыми часами Freak.
В последующие годы группа Swatch начала выпуск часов с кремниевыми деталями. Например, Omega с ранее упомянутой балансовой пружиной Si14. По мере того как все больше брендов погружались в кремниевую лихорадку, Rolex выжидал время. Когда страсти улеглись, Rolex незаметно выпустили собственную версию кремниевой балансировочной пружины.
Важно отметить, сколько времени нужно на разработку подобной технологии, особенно для такого бренда, как Rolex. Релиз Parachrom Bleu состоялся в 2000 году и потребовал полувековой работы над его концепцией и последующим развитием. Когда дело дошло до Syloxi, бренд Rolex потратил больше 14 лет, размышляя и вынашивая информацию, собранную консорциумом. 2014 год ознаменовался большим дебютом, но не получившим широкого распространения. Компания Rolex продолжает инвестировать в пружину баланса Parachrom Bleu (а также в производство спускового механизма Chronergy). Было бы немного неприятно, если бы компания начала массово выпускать механизмы на основе кремния.
Часы Rolex Datejust Pearlmaster 34 мм с бриллиантами были выпущены с Калибром 2236, обладающим балансирной пружиной Syloxi. Эта технология быстро нашла свое применение в более широком ассортименте женских часов Rolex.
Rolex Datejust Pearlmaster 2014 года
Syloxi (по-французски «кремний») — это металлоид, то есть он может выглядеть как металл, но это не так. Он назван так в честь запатентованной Rolex кремниевой геометрии, обеспечивающей оптимизированный изохронизм и улучшение хронометрических параметров. Материал представляет собой комбинацию кремния и оксида кремния, отсюда и произошло название Syloxi. Как форма кремния, он обладает антимагнитными свойствами и устойчивостью к ударам. Однако единственным недостатком кремния является его хрупкость и, следовательно, более высокая склонность к разрушению. Пружина баланса Syloxi обеспечивает такую же точность + 2 / -2 секунды в день, как и ее аналог Parachrom со спусковым механизмом Chronergy.
Учитывая тот факт, что кремний не является металлом, он практически не подвержен влиянию магнитных волн. Использование кремния в часовых механизмах вызывает споры, и многие «пуристы» считают его слишком современным в мире, который очень привязан к классическому образу жизни.
Пружина баланса Syloxi
Пружина баланса Syloxi применялась в женских часах Rolex до 2015 года, когда были выпущены часы Rolex Yachtmaster Everose Oysterflex. У них был тот же механизм 2236, что и у Pearlmaster 2014 года. Фактически, одна общая черта среди всех часов, содержащих механизм 2236, заключается в том, что все они в некотором роде являются моделями Oyster Perpetual Date. Сама модель 2236 представляет собой новую версию предшествующего механизма 2235, оба механизма с функцией даты.
Это снова подводит нас к современности, и выпуску механизма 2232, который дебютировал внутри новых OP 28, 31 и 34, сам по себе является обновлением по сравнению с уходящим 2231. Этот механизм является просто бессмертным вариантом часового механизма 2236, а также пружины баланса Syloxi.
Rolex 2236 с пружиной баланса Syloxi и датой
Калибр Rolex 2232 с пружиной баланса Syloxi и без даты
На практике и Syloxi, и Parachrom являются изобретениями Rolex. Syloxi — это запатентованный Rolex кремниевый вариант пружины, а Parachrom — запатентованный сплав Rolex, изготовленный из ниобия и циркония. Оба материала предназначены для защиты механизма от повседневных воздействий на часы, которым стальная балансовая пружина уязвима по самой своей природе. Как уже отмечалось, эти силы воздействия включают в себя температуру, удары и магнитные поля. В конце концов, балансовая пружина и балансовое колесо похожи на маятник на часах, за исключением того, что они портативны и поэтому нуждаются в дополнительной защите от внешних помех.
Одно из ключевых различий между Parachrom и Syloxi — это состав. Два основных компонента Parachrom — ниобий и цирконий — являются переходными металлами. Хотя Parachrom является антимагнитным и может иметь в 10 раз большую ударопрочность, чем традиционная пружина баланса, он по-прежнему является производным металла. Syloxi — это металлоид (не металл), он на самом деле намного тверже традиционной стали, но все равно может быть превращен в пружину или тонкую спираль. На самом деле кремний более противомагнитен, чем Parachrom, но Parachrom имеет дополнительное преимущество в виде соединения со спусковым механизмом Chronergy, что потенциально уравновешивает их важность.
Пружина баланса Parachrom Bleu
Rolex иногда считают скучным и предсказуемым. Однако бренд является достаточно размеренным и расчетливым. Только в этом году он выпустил новую линейку Submariner и Oyster Perpetual с новыми механизмами с запатентованными системами Parachrom и Chronergy. В то же время была представлена еще одна новая модель Oyster Perpetual с новым механизмом и пружиной баланса Syloxi. Оба выпуска являются результатом 25-летнего развития обеих технологий для достижения общего результата: сохранение точности и функциональности механизма против внешних сил, таких как воздействие магнитных волн.
Будущее часового искусства Rolex развивается не в одном направлении. Возможно, это хеджирование, а может быть, крмпания твердо верит в оба механизма, на которые у него есть патенты. Независимо от технологии все модели в арсенале Rolex точны в соответствии со стандартом и являются антимагнитными без необходимости применения внутреннего экрана. Крайне любопытно посмотреть, что Rolex сделает с этими двумя технологиями в будущем, но на данный момент кажется, что чаши весов уравновешены.
Пружина баланса — Balance spring
А пружина баланса, или пружина, это пружина, прикрепленная к балансир в механическом часы. Это заставляет балансир колебаться с резонансная частота когда часы работают, который контролирует скорость вращения колес часов и, следовательно, скорость движения стрелок. А рычаг регулятора часто устанавливается, что можно использовать для изменения свободной длины пружины и, таким образом, регулировки скорости хода часов.
Балансовая пружина в порядке спираль или спиральный торсионная пружина используется в механические часы, будильники, кухня таймеры, морские хронометры, и другие механизмы хронометража для контроля скорости колебаний балансир. Пружина баланса является важным дополнением к балансовому колесу, заставляя его колебаться вперед и назад. Балансовая пружина и балансовое колесо вместе образуют гармонический осциллятор, который колеблется с точным период или «бить», сопротивляясь внешним воздействиям, и отвечает за точность отсчета времени.
Добавление пружины баланса к балансовому колесу около 1657 г. Роберт Гук и Кристиан Гюйгенс значительно увеличили точность портативных часов, преобразив ранние карманные часы от дорогих новинок до полезных хронометристов. Усовершенствования пружины баланса с тех пор привели к дальнейшему значительному повышению точности. Современные пружины баланса изготавливаются из специальных низких температурный коэффициент сплавы, подобные ниварокс чтобы уменьшить влияние изменений температуры на скорость, и тщательно отформованы, чтобы минимизировать влияние изменений движущей силы, поскольку пружина бежит вниз. До 1980-х годов балансировочные колеса и пружины баланса использовались практически в каждом портативном устройстве для измерения времени, но в последние десятилетия электронные кварцевый хронометраж механические часы пришли на смену технологиям, а пружины баланса в основном используются в механических часах.
Содержание
История
Есть некоторые споры относительно того, был ли он изобретен около 1660 года британским физиком. Роберт Гук или голландский ученый Кристиан Гюйгенс Вполне вероятно, что идея была у Гука, но Гюйгенс построил первые работающие часы с пружиной баланса. [2] [3] До этого времени балансирные колеса или фолиоты без пружин использовались в часах и часах, но они были очень чувствительны к колебаниям движущей силы, что приводило к замедлению хода часов по мере того, как пружина раскручивается. Введение балансировочной пружины значительно повысило точность измерения. карманные часы, возможно, от нескольких часов в день [4] до 10 минут в день, [5] что впервые делает их полезными хронометристами. Первые пружины баланса имели всего несколько оборотов.
В нескольких ранних часах был регулятор Барроу, в котором использовался червячный привод, но первый широко используемый регулятор был изобретен Томас Томпион около 1680 г. [6] В регуляторе Tompion штифты бордюра устанавливались на полукруглой зубчатой рейке, которая регулировалась путем установки ключа на шестерню и ее поворота. Современный регулятор, рычаг, вращающийся концентрически с колесом баланса, был запатентован Джозефом Босли в 1755 году, но не заменил регулятор Tompion до начала 19 века. [7]
Регулятор
Для регулировки скорости пружина баланса обычно имеет регулятор. Регулятор представляет собой подвижный рычаг, установленный на балансировочном кране или мосту, вращающийся соосно с балансом. Узкая прорезь образована на одном конце регулятора двумя выступающими вниз штифтами, называемыми штифтами бордюра, или штифтом бордюра и штифтом с более тяжелым сечением, называемым пыльником. Конец внешнего витка балансировочной пружины закреплен на шпильке, которая прикреплена к балансировочному крану. Внешний виток пружины проходит через паз регулятора. Часть пружины между штифтом и пазом остается неподвижной, поэтому положение паза контролирует свободную длину пружины. Перемещение регулятора перемещает паз по внешнему витку пружины, изменяя его эффективную длину. Удаление паза от шпильки укорачивает пружину, делает ее более жесткой, увеличивает частоту колебаний баланса и увеличивает время ускорения часов.
Регулятор немного мешает движению пружины, вызывая неточность, поэтому точные часы, как морские хронометры и некоторые часы высокого класса свободно подпружиненный, то есть у них нет регулятора. Вместо этого их скорость регулируется синхронизирующими винтами на балансирном колесе.
Существует два основных типа регуляторов пружины баланса.
- Регулятор Tompion, в котором штифты бордюра установлены на секторной стойке, перемещаются шестерней. Шестерня обычно оснащается градуированным серебряным или стальным диском.
- Регулятор Bosley, как описано выше, в котором штифты установлены на рычаге, повернутом коаксиально с балансиром, при этом край рычага может перемещаться по градуированной шкале. Существует несколько вариантов, которые повышают точность перемещения рычага, в том числе регулятор «Улитка», в котором рычаг подпружинен против кулачка спирального профиля, который можно поворачивать, микрометр, в котором рычаг перемещается с помощью червячная передача и регулятор «Лебединая шея» или «Рид», в которых положение рычага регулируется тонким винтом, причем рычаг удерживается в контакте с винтом пружиной в форме изогнутой лебединой шеи. Это было изобретено и запатентовано американцем Джорджем П. Ридом, патент США № 61867 от 5 февраля 1867 года.
Есть также регулятор «Свиной волос» или «Свиной щетиной», в котором жесткие волокна размещаются на концах дуги весов и аккуратно останавливают его, прежде чем отбросить обратно. Часы ускоряются за счет укорачивания дуги. Это не регулятор пружины баланса, который использовался в самых ранних часах до изобретения пружины баланса.
Существует также регулятор Барроу, но на самом деле это более ранний из двух основных методов создания «установочного напряжения» главной пружины; это требовало натяжения цепи Fusee, но не достаточного, чтобы приводить часы в движение. Часы Verge можно регулировать, регулируя установочное натяжение, но если присутствует какой-либо из ранее описанных регуляторов, то обычно этого не делают.
Материал
Для изготовления пружин баланса использовался ряд материалов. Раньше использовалась сталь, но без закалки или отпуска; в результате эти пружины постепенно ослабнут, и часы начнут терять время. Некоторые часовщики, например Джон Арнольд, использованное золото, которое позволяет избежать коррозии, но сохраняет проблему постепенного ослабления. Закаленную и отпущенную сталь впервые использовали Джон Харрисон и впоследствии оставался предпочтительным материалом до 20 века.
В 1833 г. Э. Дж. Дент (создатель Большие часы в здании парламента ) экспериментировал со стеклянной пружиной баланса. Он гораздо меньше пострадал от нагрева, чем сталь, что уменьшило требуемую компенсацию, а также не ржавело. Другие испытания стеклянных пружин показали, что их сложно и дорого изготавливать, и что они страдают от широко распространенного представления о хрупкости, которое сохранялось до тех пор, пока не появились стекловолокно и волоконно-оптические материалы. [8] Волосы из травленого кремния появились в конце 20 века и не подвержены намагничиванию. [9]
Влияние температуры
В модуль упругости материалов зависит от температуры. Для большинства материалов этот температурный коэффициент достаточно велик, поэтому колебания температуры существенно влияют на хронометраж баланса и пружины баланса. Первые производители часов с пружинами баланса, таких как Роберт Гук и Кристиан Гюйгенс, наблюдали этот эффект, но не нашли его решения.
Джон Харрисон, в ходе его развития морской хронометр, решил проблему «компенсационным бордюром» — по сути биметаллический термометр который отрегулировал эффективную длину пружины баланса в зависимости от температуры. Хотя эта схема работала достаточно хорошо, чтобы позволить Харрисону соответствовать стандартам, установленным Закон о долготе, он не получил широкого распространения.
Около 1765 г. Пьер Ле Руа (сын Жюльен Ле Руа ) изобрел компенсационные весы, которые стали стандартным подходом для температурной компенсации в часах и хронометрах. При таком подходе изменяется форма баланса или регулируемые грузы перемещаются на спицах или ободе весов с помощью механизма, чувствительного к температуре. Это изменяет момент инерции балансового колеса, и это изменение регулируется таким образом, чтобы компенсировать изменение модуля упругости балансовой пружины. Компенсационная конструкция баланса Томас Эрншоу, состоящий из простого балансового колеса с биметаллическим ободом, стал стандартным решением для температурной компенсации.
Элинвар
Хотя компенсирующий баланс был эффективным средством компенсации влияния температуры на пружину баланса, он не мог обеспечить полное решение. Базовая конструкция страдает «погрешностью средней температуры»: если компенсация настроена так, чтобы быть точной при крайних значениях температуры, то она будет немного отклоняться при температурах между этими крайними значениями. Чтобы избежать этого, были разработаны различные механизмы «вспомогательной компенсации», но все они сложны и трудны в настройке.
Примерно в 1900 году принципиально иное решение было создано Шарль Эдуард Гийом, изобретатель Элинвар. Это сплав никель-сталь, обладающий тем свойством, что модуль упругости практически не зависит от температуры. Часы, оснащенные балансирной пружиной elinvar, не требуют температурной компенсации вообще или очень мало. Это упрощает механизм, а также означает, что ошибка средней температуры также устраняется или, как минимум, значительно снижается.
Изохронизм
Пружина баланса подчиняется Закон Гука: восстанавливающий момент пропорционален угловому смещению. Когда это свойство точно выполнено, пружина баланса называется изохронный, а период колебаний не зависит от амплитуды колебаний. Это важное свойство для точного хронометража, поскольку никакая механическая трансмиссия не может обеспечить абсолютно постоянную движущую силу. Это особенно верно в отношении часов и портативных часов, которые питаются от пружина, что обеспечивает уменьшение движущей силы при раскручивании. Еще одна причина изменения движущей силы — трение, которое меняется с возрастом смазочного масла.
Первые часовщики эмпирически нашли способы сделать свои пружины баланса изохронными. Например, Джон Арнольд в 1776 г. запатентовал спиральную (цилиндрическую) форму балансирной пружины, в которой концы пружины были закручены внутрь. В 1861 г. М. Филлипс опубликовал теоретическое рассмотрение проблемы. [10] Он продемонстрировал, что пружина баланса, центр гравитации совпадает с осью балансового колеса изохронно.
В общей практике наиболее распространенным методом достижения изохронизма является использование перемотки Breguet, которая помещает часть крайнего витка спирали в плоскости, отличной от остальной части пружины. Это позволяет пружине «дышать» более равномерно и симметрично. Обнаружены два типа перемотки — постепенная перемотка и Z-изгиб. Постепенное перегибание достигается путем наложения двух постепенных скручиваний на спираль с образованием подъема во вторую плоскость на половине окружности. Z-образный изгиб делает это, создавая два изгиба под дополнительными углами в 45 градусов, обеспечивая подъем до второй плоскости примерно на три высоты секции пружины. Второй метод делается из эстетических соображений, и его гораздо сложнее выполнить. Из-за сложности формирования изгиба современные часы часто используют несколько менее эффективный «изгиб», который использует серию резких изгибов (в плоскости), чтобы убрать часть внешней катушки с пути остальной пружины.
Период колебаний
Пружина баланса и балансир (который обычно называют просто «баланс») образуют гармонический осциллятор. Пружина баланса обеспечивает восстановление крутящий момент который ограничивает и переворачивает движение весов, так что они колеблются взад и вперед. это резонансный Период делает его устойчивым к изменениям от возмущающих сил, что делает его хорошим устройством для хронометража. Жесткость пружины, ее коэффициент упругости, κ < Displaystyle каппа ,>в Н * м / радиан, вместе с балансовым колесом момент инерции, я < Displaystyle I ,>в кг * м 2 , определяет колесо колебание период Т < Displaystyle T ,>. Уравнения движения для баланса выводятся из угловой формы закона Гука и угловой формы второго закона Ньютона.
Следующее дифференциальное уравнение движения колеса является результатом упрощения приведенного выше уравнения:
Решение этого уравнения движения для баланса есть простые гармонические колебания, т. е. синусоидальное движение постоянного периода.
Таким образом, из приведенных выше результатов можно извлечь следующее уравнение для периодичности колебаний:
Что такое таль-балансир?
ЧТО ТАКОЕ ПРУЖИННЫЙ БАЛАНСИР И КАК ОН МОЖЕТ ПРИНЕСТИ ПОЛЬЗУ ВАШЕЙ КОМПАНИИ?
Задумывались ли вы когда-нибудь, что такое пружинный балансир? Если вы используете подъемное оборудование в своем бизнесе, то, скорее всего, вы уже сталкивались с ним, просто не знали об этом.
В компании НА ВСЕ СЛУЧАИ, мы всегда хотим убедиться, что наша аудитория информирована обо всех возможностях, доступных в сфере подъемного оборудования.
Поэтому в этой статье мы рассмотрим с вами, что такое таль балансир tecna, приведем пример, объясним преимущества его использования и выгоды, которые он может принести вашей компании.
ЧТО ТАКОЕ ПРУЖИННЫЙ БАЛАНСИР?
Этот элемент может играть ключевую роль в малом, среднем или крупном грузоподъемном предприятии. Благодаря своей универсальной роли, они используются в различных отраслях промышленности по всему миру.
Это оборудование работает аналогично втягивающим устройствам и сконструировано таким образом, что втягивающее усилие увеличивается по мере удлинения троса. Это означает, что после использования рабочий груз автоматически возвращается в исходное положение.
Вы можете ожидать, что инструменты будут подвешены на этом изделии, что сделает вашу рабочую зону более чистой, безопасной и аккуратной даже при смене инструментов для различных проектов.
Разница между втягивающими устройствами и пружинными балансирами заключается в том, что втягивающие устройства предназначены для втягивания кабеля при отсутствии усилия.
Это означает, что для удержания подвешенного объекта в вытянутом положении необходимо постоянно прикладывать силу, направленную вниз. Крутящий момент пружины перемотки увеличивается по мере удлинения троса и втягивания подвешенного объекта в верхнее отрегулированное положение при отпускании.
Мы хотели показать вам пример этого продукта с целью дать вам более глубокое понимание того, что он собой представляет. В качестве примера мы рассмотрим пружинные балансиры TECNA.
Эта конкретная версия позволяет работнику перемещать подвешенный инструмент или предмет вверх или вниз с минимальными усилиями. В зависимости от регулировки пружины можно ожидать, что объект, который вы поднимаете и балансируете, останется на месте или втянется при отсутствии усилия.
Данная модель имеет грузоподъемность 200 кг, однако вы можете приобрести версии с большей или меньшей грузоподъемностью. Важно учитывать, какой вес необходимо выдерживать или балансировать, чтобы изделие эффективно выполняло свою работу.
Серия TECNA имеет закрытую конструкцию корпуса для обеспечения безопасности оператора. Она была изменена, наряду с другими версиями, представленными на рынке, чтобы предотвратить угрозу безопасности для операторов. Более старая версия имела открытый корпус, поэтому, если вы покупаете подержанную или устаревшую модель, обратите внимание на это, прежде чем приобретать ее и использовать в своем рабочем пространстве.
Этот конкретный образец также имеет функцию защиты от износа, которая предотвращает повреждение алюминиевого корпуса и может быть легко заменена путем демонтажа. Контейнерный картридж с пружиной обеспечивает безопасное и простое обслуживание, что дает уверенность в том, что пружина всегда будет на месте.
Балансиры TECNA имеют спиральную канавку на коническом барабане, поэтому радиус навивки увеличивается в соответствии с нарастанием крутящего момента пружины. Это обеспечивает сбалансированное положение, в отличие от втягивающих устройств, которые мы кратко рассмотрели выше.
ПРЕИМУЩЕСТВА, КОТОРЫЕ ВЫ МОЖЕТЕ ПОЛУЧИТЬ ОТ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Существует ряд преимуществ использования этого продукта в вашей конкретной отрасли, и вы можете рассмотреть эти моменты перед покупкой, чтобы понять, подходит ли вам этот продукт или нет.
Ниже мы привели перечень различных преимуществ, которые вы можете получить от использования этого продукта, чтобы вы могли их рассмотреть.
Они хорошо сбалансированы и удачно расположены. 360-градусный крюк обеспечивает оптимальное рабочее положение. Это изделие легко обслуживать, а стальная ось барабана обеспечивает длительный срок службы. Специальный стальной трос противостоит перекручиванию, уменьшает износ барабана и не требует дополнительной смазки.Он имеет простую и быструю регулировку натяжения пружины. Имеется встроенный амортизатор и регулируемый трос, который ограничивает втягивание в любой нужной точке своего хода. Это предотвращает чрезмерный износ барабана с тросом. Вы можете рассчитывать на то, что ваша версия будет оснащена нейлоновой направляющей троса для уменьшения износа.Компактная конструкция корпуса и пружинного блока позволяет легко заменять отдельные компоненты.Для крепления вторичных страховочных цепей предусмотрены верхние и нижние проушины. Это обеспечивает вам, вашей команде и любым операторам дополнительную безопасность при использовании данного изделия.Кованые крюки с предохранительными защелками предотвращают случайное отсоединение как пружинного балансира, так и подвешенного инструмента, гарантируя, что он останется на месте, когда вы или оператор используете его. Автоматическое устройство блокировки барабана фиксирует барабан и надежно удерживает груз даже в случае поломки пружины.
Пружины растяжения или торсионный механизм?
Давайте для начала разберемся, для чего вообще нужна система балансировки ворот. Полотно секционных ворот в среднем весит 80-100 кг, на больших промышленных воротах и того больше. При этом ворота легко открываются вручную и послушно остаются в том положении в котором их оставили, а не падают на голову придавливая своим немалым весом. А все потому что в каждых секционных воротах есть механизм балансировки. Рассмотрим их поподробнее.
У механизма растяжения есть несомненное преимущество перед торсионными механизмами. Им нужно совсем немного места над проемом для установки (так называемая притолока). Без привода необходимо всего 100мм, с приводом 125мм.
Торсионным механизмам требуется уже 210 мм над проемом, а если это промышленные ворота, то целых 410мм, при стандартном монтаже.
Если места над проемом мало, а торсионный механизм предпочтительней, применяют низкий монтаж, когда вал с пружинами располагается сзади, в глубине гаража. В этом случае притолока должна быть те же 100 и 125 мм, для ручного и автоматического подъема, соответственно. Такой монтаж оплачивается дополнительно
Пружины растяжения могут поднимать гораздо меньший вес, по сравнению с торсионами.
Торсионные пружины не только внушительно выглядят, но и способны работать с любым весом ворот. Дело в том, что они подбираются индивидуально, исходя из размеров ворот, веса полотна, интенсивности использования. В случае очень тяжелых ворот, применяется двухвальная система балансировки. Для передачи крутящего момента между валами применяется цепь с натяжителем.
Ресурс работы заявляемый производителем у торсионных пружин и у пружин растяжения одинаковый – 25 000 циклов подъема-опускания ворот. Правда, для пружин растяжения это справедливо только если они грамотно установлены, и используются в «бытовом» режиме, 4-6 подъемов-опусканий в день.
На промышленные ворота устанавливают только торсионные механизмы, ресурс которым можно опционально увеличить до 35, 50, 75 и 100 тыс. циклов.
Главная опасность, которая подстерегает пользователя секционных ворот — это обрыв пружины, при котором произойдет падение полотна ворот. При весе 100 кг, это мягко говоря не приятно. На этот случай у производителей гаражных ворот есть решение и для пружин растяжения, и для торсионов.
Система безопасности для пружин растяжения — это механизм “пружина в пружине”. Каждая пружина растяжения имеет внутри внешней, еще одну, внутреннюю. Если оборвется одна, то подстрахует другая.
У торсионных защиту от обрыва выполняет храповая муфта. В случае обрыва стопор входит в зацепление с муфтой и блокирует вал, фиксируя, тем самым ворота.
Еще одна опасность, которая может возникнуть при использовании ворот — обрыв троса. При обрыве одного троса полотно перекашивает, и они повисают в проеме. Если же ворота с потолочным приводом, то полотно повисает на его цепи или ремне. На случай разрыва троса в механизме ворот предусмотрено устройство защиты от обрыва и устройство безопасности троса. Входит в набор комплектации и для ворот с пружинами растяжения, и для торсионных механизмов.
Пружины растяжения собирать довольно просто, они не особо чувствительны к кривизне проема, но работают шумно. Впрочем, для гаража это не является важным условием.
Торсионные пружины устанавливаются сложнее, они требуют предварительного натяжения на определенное число оборотов и более требовательны к проему, например, если стена на которую устанавливаются ворота имеет значительную кривизну, установить вал (а он состоит из двух частей) будет сложно. Если же этого не сделать, в дальнейшем могут слетать троса с барабанов. Но правильно настроенные, они работают плавно, тихо и долго.
Подробнее об установке гаражных секционных ворот
Любая система балансировки требуют систематического контроля, главным образом за состоянием тросов, так как обрыв оных грозит заклиниванием или даже падением полотна (если оборвутся оба троса). В процессе эксплуатации пружины устают и перестают поднимать полотно. В этом случае торсионные можно будет подтянуть, и они прослужат еще. С пружинами растяжения так не получится, их придется заменить на новые.