Нечищенные часы, спешат или отстают?

[langenberg.livejournal.com]

Однозначного ответа нет. Но, как правило, спешат.
Если для кого-то это звучит странно, я начну с начала.

У механических часов две стороны – «быстрая» и «медленная». Быстрая (называется «ангренаж») – это сторона, на которой энергия взведённой пружины передаётся на регулятор скорости её разворота, на спуск. Медленная (называется «ремонтуар») сторона отвечает за привод часовой и минутной стрелок, перевода их, завод основной пружины, и всяческих усложнений, вроде хронографа, фаз Луны и цены на селёдку. Она тоже может влиять на ход часов, но это настолько клинический случай, что будем считать его невероятным.

Нас интересует быстрая сторона, ангренаж. По сути это редуктор между основной пужиной и маятником, тормозящим неконтролируемый разворот пружины. Маятник, исполненный в большинстве мобильных часов, представляет собой колесо с тонкой спиральной пружиной (называется «волосок», hair spring), позволяющей этому колесу совершать колебательные движения. Называется «баланс».

В большинстве чаов в этом редукторе четыре колеса. Причём в русской и английской терминологии имеют ввиду слегка разные колёса.

В английском first или great – это барабан с зубчатым венцом и пружиной внутри. На русском это не колесо, а «двигатель». Second или centre– по русски «главное» или «центральное», third – «промежуточное», fourth – «секундное», на его удлинённой оси, на медленной стороне сидит секундная стрелка. В конце ангренажа стоит спусковое колесо, escape wheel, оно в нерусской классификации не считается колесом ангренажа, в Русском – «анкерное колесо».

Анкерное колесо передаёт через анкерную вилку усилие на маятник-баланс, и запускает его в режим колебаний.

Часы – довольно тщательно рассчитанный механизм в отношении передаточных чисел редуктора, размеров анкерных колёса и вилки, массы баланса и силы пружины двигателя и волоска баланса.

Теперь возвращаемя к вопросу, что будет в нечищенном механизме?

Тут надо ещё одно пояснение. Дело в том, что в спочти всех современных часах спуск реализован по схеме свободного хода. Это означает, что вилка, передав импульс на колесо баланса, и запустив его во вращение, замирает, отвязывается от колеса, и баланс совершает ход в ту или другую сторону в «свободном полёте».

Чтобы было более понятно в цифрах, контакт вилки с балансом идёт в пределах примерно сорока градусов, а амплитуда баланса под двести в каждую сторону.

Теперь взшглянем на параметры этогло редуктора. На самой распространённой частоте полуколебаний баланса, 18000 в час, все колёса от двигателя до анкера подожрут крутящий момент двигателя примерно в 25 раз.

Это означает, что при загрязнении камней и цапф колёс ангренажа энергия потеряется ещё больше, и вилка не передаст всего рассчитанного импульса балансу.
И он уйдёв в свободный полёт на меньший угол амплитуды.

И раньше вернётся к вилке. Соответственно частота полуколебаний увеличится, и часы начнут спешить.

Грязь вызывает и вторую, не менее распространённую причину ускорения. Слипаются витки волоска, и его параметры изменяются. Он как-будто укорачивается, и баланс уходит от этих рассчетных пяти герц (18000 тиков и таков в час) в большую с тлорону.

Бывает, что необслуженные часы и замедляются. Но это происходит в случае, когда грязи забралась в камни цапф самого баланса, и он просто тормозит. Но это, в общем, редкость, и означает, что обслуживал часы какой-то обормот, смазывавший камни кролёс ангренажа, но по лени не трогавший камни баланса.

Ну и конечно, бывает, что часы вообще не открывают не то что годами, десятилетиями. Я таких видел массу. Это легко определяется по состоянию винтов. Тогда загрязняется всё равномерно, и при убогой амплитуде несчастный баланс из последних сил держит-таки правильный ритм. Этим отличаются немногие калибры, называемые «рабочими лошадьми». Они появляются всегда, и служат десятилетиями, даже, увы, вовсе без обслуживания. Типа Citizen 0201, ЗиМ 26ХХ, ETA 2824, Sellita SW200, Ракета 26ХХ, Seiko 7S26, Miyota B215, Seiko Nh35.

Но это очевидное издевательство над беззащитными.

Comments

[ivanoff1999.livejournal.com]

Всегда считал что маятник-баланс работает на резонансной частоте, которую регулируют сдвигая кончик пружины. Тогда при уменьшении амплитуды баланса точность хода меняться не будет, пока энергии будет хватать на передвижение исполнительных цепей, вплоть до пропуска хода (отставание) и остановки.

[langenberg.livejournal.com]

Не совсем "кончик", а вилочку, регулирующую длину свободной части пружины. Сам кончик волоска как правило тоже в подвижном секторе, но им регулируют выкачку, т.е. равномерность хода в ту и в другую сторону.

Все регулировки — для нивелирования неидеальности масс, размеров и нагрузок. Выставленные однажды, они должны держаться вплоть до начала износа деталей.

[75dc287ea30b451.livejournal.com]

Именно. Пока пружинный маятник находится на линейном участке работы своей пружины (а для этого там несколько витков волоска и существуют), амплитуда колебаний маятника на их период не влияет. Другое дело, что из-за пинка, получаемого балансом от вилки, в этот момент это уже как бы не совсем свободный маятник, а нечто более сложное: вроде качелей, которые толкают в нижней точке траектории. По идее сила толчка должна как-то влиять на период колебаний — на первый взгляд, ускоряя только что заведенные часы и замедляя их ход по мере раскручивания заводной пружины (но это не точно).

Интересно, есть у часов такой параметр, как неравномерность хода в течение суток? Никогда не видел этого в паспорте. Все только меряют суточный уход — но не зря же ведь рекомендуется заводить часы в одно и то же время. Как, интересно, этот эффект минимизируют на часах с автоподзаводом?

[langenberg.livejournal.com]

Да, расчет ( точнее наблюдение) неравномерности хода при разном натяжении основной пружины есть, но оно до широкой публики не доводится за ненадобностью. Это для хронометров, а простого кондового Рокфеллера привлекают хронографы, понавороченнее, с лунапарком, блэкджеком и гимназистками.
В автоматах борьба за равномерность суточного хода решается просто, при носке ротор всегда держит пружину в максимуме. По возможности конечно.
В более раньше времена были несколько остроумных решений, типа "улитки", но они не прижились.
Проще сделать пружину помощнее, с резервом на 40, 60, 80 часов и заводить ее каждые 24.

[75dc287ea30b451.livejournal.com]

Ну, он же ночью и при сидячей работе не будет держать ее в максимуме? А на моем, к примеру, Востоке (что-то вроде 2416, лень паспорт искать) никакого резерва на 80 часов не положено: 31 час, и не отказывай себе ни в чем. Я, правда, и не Рокфеллер: блэкджека и гимназисток от Чистопольского завода не ожидаю, так что раз нету компенсации этого дела, ну, значит, нету. Переживем. :)

[aso.livejournal.com]

Пока пружинный маятник находится на линейном участке работы своей пружины (а для этого там несколько витков волоска и существуют), амплитуда колебаний маятника на их период не влияет.

Это только если "угол отсечки", говоря радиотехническим языком — ровно 180 градусов, читай балансир расцепляется с анкером строго в точке покоя.

Другое дело, что из-за пинка, получаемого балансом от вилки, в этот момент это уже как бы не совсем свободный маятник, а нечто более сложное: вроде качелей, которые толкают в нижней точке траектории.

"Свободное движение" vs "принуждённое движение".
Вообще, всё определяется видом зависимости момента, передаваемого балансиру от угла поворота балансира в пределах сцепленного сотояния балансира с анкером. В простейшем случае, если момент постоянен, не зависит от угла поворот балансира — то у нас будет тот дже самы отсечённый косинусоидальный импульс возле самой его верхушки, т.е. по-сути у нас будет качаться смещённый маятник. Но поскольку амплитуда его колебаний, в линейном же случае — будет пропорционально "уровню отсечки" (величине передаваемого балансиру момента) — то длительность колебания на этом участке не должна зависеть от величины пеердаваемого импульса (ну, о5 таки — без учёта остаточных нединейностей и малых параметров).

Интересно, есть у часов такой параметр, как неравномерность хода в течение суток?

Вроде есть — "суточный ход". Хотя я, быть может и глючу.
И да, строго в свете изложеной теории — он должен быть ну просто офигенным, ибо изменение подводимого момента при раскручивании пружины — заранее превосходит любые хоть сколь-нибудь вменяемые изменения подводимого момента "от загрязнений".
Собственно, я встречался в 90е с часами, которые имели охренительных, иначе не скажешь — ход в течении суток, убегали минут на двадцать за 12 часов.
Изменением "скорости" — мне удалось загнать их уход за сутки приблизительно в норму — но "полусуточные" хода при этом — остались прежними.
"Святые девяностей"!!!
(Про автоподзавод когда-то утверждалось, что он сильно снижает точность хода часов, хотя, казалось бы.)

[aso.livejournal.com]

Ну, технически — ситуация определяется положением точки расцепления балансира с анкером относительно точки покоя балансира, насколько я понимаю.
Если они совпадают — то время "свободного выбега" будет постоянным (с точностью до реальной нелинейностибалансира как маятника + возможные высшие гармоники колебаний волоска и проч. малые параметры), если нет — то фик вам.

В случае, если точка покоя балансира будет "внутри" угла зацепления балансира с анкером — то у нас будет косинусоидальный импульс, у которого "отрезали подошву", и его длительность — будет зависеть от "высоты отрезания" относительно амплитуды "свободного выбега". А поскольку точка расцепления конструктивно фиксирована (плюс-минус величины следубющих порядков малости) — то с увеличением амплитуды свободного выбега — должна возрастать

Если точку покоя балансира вынести за пределы зоны зацепления — то косинусоидальный ипульс наоборот, "вырастет", и тенденции станут обратными — приближение линии отсечки к нулевой, т.е. с ростом амплитуды/подводимой к балансиру энергии — будет уменьшать длительность импульса. Но у такой конфигурации — есть один недостаток, "жёстктй запуск" — необходим первоначальный толчик, что-бы часы — пошли.

И да, похоже изменение "нулевого" положения балансира относительно анкера — регулируется изменением его поворотом относительно всего механизма (кончик волоска")., а действующая длина волоска — регулирует частоту резонанса баланстра.

[75dc287ea30b451.livejournal.com]

Там не совсем "отрезание подошвы". Этот пинок, он же не бесконечной силы, так что в пределах угла контакта анкера и балансира просто чуть изменится производная за счет дополнительного разгона. Этот дополнительный разгон не особенно велик, поскольку он всего лишь компенсирует конечную добротность колебательной системы — потери энергии за один полупериод. А если вспомнить, что частота собственных затухающих колебаний падает с увеличением коэффициента затухания (уменьшением добротности), то вопрос о частоте, с которой будет колебаться балансир с учетом его конечной добротности и дополнительного разгона в нуле, становится не совсем очевиден; там может быть довольно сложная зависимость.

[langenberg.livejournal.com]

Мне кажется, Вы плохо представляете силы в чистых и грязныж механизмах.
слишком малый импульс вилки виден невооружённым взглядом. И соответственно амплитуда нормального баланса, поставленная на это т механизм уменьшаектся с 210 до например 55 градусов. Он, случается, вообще не покидает вилку.

И вне всяких сомнений частота колебаний баланса капитально увеличивается, вплоть до двух тысяч полуколебаний в час. Никаких иных очевидных причин ускорения баланса с чистым волоском не существует.

[75dc287ea30b451.livejournal.com]

Я эти силы вообще никак не представляю; 55 градусов вместо 210 для меня сюрприз. Но если судить по этому описанию, при 55 градусах свободные колебания вообще практически исчезают, и баланс движется с той скоростью, с которой его может разогнать вилка, поскольку он с ней почти всегда в контакте, и тут уж как повезет с соотношением массы баланса против силы толчка. По идее механизм должен бы проектироваться так, чтобы усредненная по заводу механизма сила толчка не особенно отклоняла период колебаний баланса от его периода свободных колебаний — но тут, конечно, может быть всякое. Это как на часах с кукушкой маятник с поломанным подвесом двигать рукой: как будешь двигать, так часы и будут идти. И то, и другое — это не совсем тот режим работы, который задумывался проектировщщиками, даже если при проектировании механизма они и стремились заложить максимальную устойчивость скорости хода к этому развитию событий.

[aso.livejournal.com]

Ну, я немного ошибся — у меня в голове, от чего-то, было представление, что вилка полностью "отражает" балансир,
и он тут же улетает обратно — на анимации хорошо видно, что вилка работает в районе нулевой точки балансира.
И тут, по сути — будет две группы эффектов, определяющиеся фазовым углом отсечки, ну т.е. какую долю периода
балансир находится в контакте с вилкой. Если эта доля мала, ну, скажем, 0,1 от амплитуды колебаний (+/-6 угл. градусов) —
то период будет определяться, преимущественно — процессами свободных колебаний самого маятника, а здесь уже вопрос
— а как изменяется этот период с изменением размаха колебаний.
Если же фазовый угол "включения вилки" значителен — скажем +/-45 градусов от "нуля", то на период будут оказывать
непосредственное влияние как эффект "отрезания подошвы", т.к. ширина косинусоидального импульса на разных уровнях
"отсечки" — т.е. на уровне 0,7 и 0,8 — ширина импульса различается сильнее, чем между уровнем "0" и 0,1 амплитуды колебаний —
так и то, что при включённой вилке — траектория движения балансира зависит не только от его внутренних свойств, но и от
усилия разгона, передаваемого двигателем на него — и, скорее всего, чем выше это усилие — тем сильнее будет
ускоряться балансир на этом участке, и тем быстрее будет проскакиваться этот участок.
С другой стороны — жёсткость пружины крутильного маятника без дополнительных ухищрений — скорее всего будет возрастать,
например, при "непосредственной заделке" волоска в центральный ролик балансира — при его закручивании будет уменьшаться
свободная длина волоска и, соотв. — должна расти его жёсткость. При раскручивании — наверное тоже, хотя х.з.
А увеличение жёсткости пружины волоска — равносильно уменьшению периода колебаний крутильного маятника.
По этому часовщики идут всяческие хитрости, что бы обеспечить максимально линейность отклика волоска балансира, а, возможно
и на какую-то нелинейность — что бы обеспечить необходимые характеристики хода часов при изменении усилия пружинного привода.
Ну и — всё это не отменяет вопроса стоимости, по этому сильно хитровывернутые решения — применяются, преимущественно во всяких специализированных профессиональных хронометрах, или, скорее всего — применялись, ибо сейчас часовая механика — осталась только для любителей, наверное.