Vyvažovací čas - Vyhodili sme oči na vyvažovacie koleso

V našom príbehu posledné číslo na jar rovnováhy - doslova tlkot srdca mechanických hodiniek - sa môže zdať, že táto zložka robí všetko ťažké, pokiaľ ide o back-office podnikanie časomier. Ako vám však povie ktorýkoľvek hodinár - a tiež veľký počet riaditeľov značky hodiniek - nemá zmysel hovoriť o novej váhe na vyváženie, ak sa človek tiež nezaoberá vyvážením kolies a skutočne pákou, ktorá systém impulzuje. V tomto príbehu sa pozrieme hlavne na samotné vyvažovacie koleso, s niekoľkými nájazdmi do histórie a fungovania hranolových, détente a švajčiarskych pákových eskort. Pokiaľ ide o pákovú alebo paletizačnú vidlicu, bude musieť počkať na ďalšie vydanie.

Tento príbeh začíname na poslednom mieste - na vedomie, že vyvažovacie kolesá a chĺpky musia fungovať spoločne. Najlepší spôsob, ako tomu porozumieť, je vymyslieť vzťah medzi mechanickými náramkovými hodinami a kyvadlovými hodinami. Rovnako ako kyvadlo je regulačným orgánom hodín, vyváženie a vyváženie pružiny vykonávajú rovnakú funkciu v náramkových hodinkách. To znamená, že rovnováha a pružina rovnováhy sa musia približovať účinkom gravitácie. Našim vracajúcim sa protagonistom pre tento úvod nie je nikto iný ako holandský fyzik Christiaan Huygens. Spomeniete si, že Huygens bol priekopníkom rovnovážnej pružiny (zdokonalil ju v roku 1675) a kyvadla (vyššie uvedených hodín).

Kaliber Patek Philippe kaliber 240 Q SI

Patek Philippe Advanced Research Ref. 5550 má kaliber 240 Q SI

Je zvláštne, že sa zdá, že vyvažovacie koleso existovalo pred Huygensovým časom - sám Huygens navrhol vyvažovacie koleso a pružinový systém v štýle úniku na okraji. Huygens a ďalší priekopníci skutočne hľadali správny komponent na vytvorenie harmonického kmitania a chýbajúcim prvkom bola rovnovážna pružina. Zvyšok úniku na pokraji - švajčiarsky pákový systém by sa objavil až neskôr - existoval pred rokom 1675.

Harmonickú osciláciu ako fyzikálnu vlastnosť prvýkrát preskúmal Galileo Galilei, keď skúšal funkciu kyvadiel vo veľmi skorej časti 17. storočia. Bol to Galileo, ktorý objavil izochronizmus ako niečo, čo je vlastné kolísaniu kyvadiel. V podstate je perióda výkyvu akéhokoľvek daného kyvadla relatívne konzistentná, bez ohľadu na veľkosť výkyvu. S týmto by sa dal získať stabilný časomerač, pretože kým kyvadlo neustále kolíše, hodiny tikajú rovnakým tempom. Je zrejmé, že hodiny, ktoré by tikali rôznymi rýchlosťami v závislosti od výkyvov kyvadla, by boli menej ako užitočné.

Galileo Galilei

Kyvadlo získava túto izochronnú vlastnosť z gravitácie, čo znamená, že hodiny vybavené kyvadlom musia byť čo najstabilnejšie; pohyb narušuje výkyv kyvadla a spôsobuje nežiaduce variácie. Huygens dokončil projekt kyvadlových hodín pôvodne uvedený do pohybu Galileom. Pred príchodom kyvadlových hodín, mechanické hodiny používali ďalšiu zložku na simuláciu izochronizmu: list. S prihliadnutím na zotrvačné sily to bola vodorovná tyč (s hmotnosťou na oboch koncoch) otočená presne v strede. Výsledný kývavý pohyb, poháňaný kinetickou energiou odvíjacej pružiny, poskytoval rýchlosť merania času.

Pri rezaní priamo na dnešné zostavy mechanického vyváženia sa vyvažovacie koleso otáča zhruba jedenkrát a polkrát v jednom smere, čo predstavuje jeden výkyv. To je asi 270 ° na každú stranu stredovej rovnovážnej polohy vyvažovacieho kolesa. Kompletný cyklus sú dve z týchto výkyvov, čo znamená dva údery. Tuhosť vyvažovacej pružiny a moment zotrvačnosti kolesa sú kľúčové prvky rovnice, ktorá určuje, koľko sekúnd trvá dokončenie jedného cyklu.

Keď sa vraciame k predmetu vyvažovacieho kolesa a listovníka, nie je jasné, kedy vyvažovacie koliesko úplne nahradilo listovník. Je isté, že zavedenie kyvadla a pružiny rovnováhy spôsobili nedostatky úniku na hrane drsnému reliéfu. O jeho nahradenie súťažilo mnoho rôznych únikov, vrátane únikov z aretácie a valca. Nakoniec to bol útek z kotvy a útek z páky, ktorý nakoniec utesnil osud kedysi dominantného úniku z hrany.

Kde sa vyvážené koliesko zmestí do tohto príbehu? Úplný popis je uvedený v oddiele o pákových únikoch (pákový efekt), ako aj v krátkej tl; dr vyššie, ale venujte chvíľu prečítaniu segmentu Na hranici, pretože nastavuje scénu. Vyvažovacie koleso sa javí ako najlepšia forma na prácu popri tradičnej špirále alebo vyvažovacej pružine.

Vyrovnávacie kolesá majú v súčasnej podobe rôzne podoby, ktoré možno rozdeliť na dve hlavné formy: hladké a hladké. Áno, nie hladký nie je obzvlášť výrečný, ale ak človek musí mať technicky znejúci výraz, bude to nastaviteľná hmotnosť. Rozhodli sme sa používať hladký povrch, pretože to bude zahŕňať skrutkové vyvažovacie kolesá, ktoré nie sú zvlášť očarujúce. Nehladká verzia vyvažovacieho kolesa je tradičná, s malými skrutkami na okraji kolesa. To sa nesmie zamieňať s Gyromaxom od Pateka Philippa, Microstellou od Rolexa a rôznymi možnosťami od Swatch Group (hlavne od Omega), ktoré podľa všetkého zahŕňajú skrutky na ráfiku alebo na vnútornej strane ráfika.

Vyvažovacie koleso Ulysse Nardin

Nerovnomerné systémy v zásade používajú závažia na nastavenie zotrvačnosti vyvažovacieho kolesa - v prípade verzií so skrutkovým vyvažovaním to určuje, do akej miery sú skrutky pripevnené k váhe. V tradičnom systéme by váhu ručne upravovali hodinári v procese známom ako vyvažovanie alebo vyvažovanie; v prípade novších vyvážených vzorov odrody s nastaviteľnou hmotnosťou sú tieto hodnoty typické pre počítače po pripojení špirál.

Hladké vyvažovacie koliesko je pripravené aj v továrni, pričom do tohto procesu sú zapojené aj počítače. Hladké vyvažovacie koleso má tendenciu byť odrody Glucydur (pozri časť Glucydur), zatiaľ čo nové váhy môžu byť vyrobené z kremíka, s hmotnosťou iných materiálov. Medzi príklady vyvážených kolies podľa vynálezu patria experimenty od DeBethune, Ulysse Nardin a Patek Philippe.

NA VERGE

Najdôležitejší technický vývoj v hodinárstve a hodinárstve, vývoj úniku na pokraji v 13. storočí, umožnil výrobu všetkých mechanických hodín. Takto opísal David Glasgow fungovanie úniku na hrane vo svojej knihe Watch and Clock Making z roku 1885 (opis tu bol parafrázovaný a podľa potreby upravený).

Katedrála v Salisbury ukazuje, ako vyzerali prvé hraničné hodiny, so súhlasom Wikipedia

Vrchná hrana sa skladá z kotúča v tvare koruny, s vyčnievajúcimi zubami v tvare pílových zubov; jeho os je orientovaná horizontálne. Pred korunkovým kolesom je umiestnená zvislá tyč, ktorá má dve kovové platne (palety), ktoré zaberajú so zubami na protiľahlých stranách korunového kolesa. Palety sú orientované pod určitým uhlom, takže zuby zachytáva iba jeden. Na konci hranovej tyče je namontované vyvažovacie koleso alebo kyvadlo.

Zdá sa, že vyvažovacie koleso existovalo pred Huygensovým časom - sám Huygens navrhol vyvažovacie koleso a pružinový systém v štýle úniku na hrane.

Keď ozubené kolesá dodávajú energiu odvíjajúcej sa vinutej pružiny na korunkové koleso, jeden zo zubov korunového kolesa tlačí na paletu a otáča hranu v jednom smere. Súčasne táto akcia otočí druhú paletu do dráhy zubov na opačnej strane kolesa, až kým zub nevytlačí okolo prvej palety. Potom sa zub na opačnej strane kolesa dotýka druhej palety, otáča sa hrana dozadu opačným smerom a cyklus sa opakuje.

To, čo začalo ako neregulované otáčanie korunového kolesa, sa zmenilo na kmitanie okraja. Toto uvedie kyvadlo alebo rovnováhu / list do pohybu. Každé kolísanie rovnováhy / listov alebo kyvadla tak umožňuje prejsť jednému zuba únikového kolesa, čím sa reguluje pohyb hodinových ručičiek. Koleso vlakov hodín sa posunie o pevnú sumu a ruky sa pohybujú konštantnou rýchlosťou.

Druhé krajné kyvadlové hodiny postavené Christiaanom Huygensom, s privolením Wikipédie

Korunkové koleso musí mať nepárny počet zubov, aby mohol útek fungovať. Pri nepárnom počte sa dva protichodné zuby dotknú paliet súčasne a uviaznu v úniku.

S príchodom kyvadla poskytuje únikové úchytky prirodzenejšiu akciu pre hodiny, a tak začalo nahrádzať únikové cesty na hranách.

pákový prevod

Únik páky, vyvinutý Thomasom Mudgeom, je doslova únikom zo súčasných mechanických hodiniek. Opäť sme zadlžení Glasgowovej knihe za informácie, spolu s hodinárskou školou TimeZone. Stručný opis toho, ako to všetko funguje, je odvodený z týchto zdrojov (väčšinou z tých častí, ktoré vypracoval Walt Odets).

V štandardnom úteku na páku, známom tiež ako švajčiarsky únik na páke, únikové koleso a vidlica paliet hrajú kľúčovú úlohu (nie je určená pre slovnú hračku). Únikové koleso je nasmerované na kolesový vlak a dodáva impulz na vidlicu palety. Prijatím tohto impulzu ho paletová vidlica prenesie na hriadeľ vyvažovacieho kolesa, čím vyvažuje vyvažovacie koleso. Vyvažovacia pružina vráti vyvažovacie koleso do jeho statickej stredovej polohy a pošle impulz cez hriadeľ na paletovú vidlicu, ktorá potom opäť interaguje s únikovým kolesom.

Vyváženie kolies a chĺpkov na TAG Heuer Autavia Isograph

Vidlica na palety a únik z ráže Patek Philippe ráže 240 Q SI

To, čo neregulovaná energia z hlavného prúdu, je teda dodávané na vyvažovacie koleso. Vyvažovacie koleso vracia regulovanú energiu do kolesovej súpravy, ktorá sa následne posúva o pevné množstvo, a posúva ruky času o pevné množstvo.

Každý pohyb vyvažovacieho kolesa dozadu a dopredu z jeho polohy dozadu a späť do jeho strednej polohy zodpovedá pohybu únikového kolesa jedným zubom (nazývaným rytmus). Typický útek s pákovým efektom pri hodine 18 000 alebo viac úderov za hodinu, niekedy nazývaný aj vibrácie za hodinu. Každým úderom dáva vyvažovacie koleso impulz, takže na jeden cyklus sú dva impulzy (rovnaké ako únik na okraji). Napriek tomu, že väčšinu času je blokované v pokoji, únikové koleso sa otáča zvyčajne priemerne 10 alebo viac otáčok.

Pôvod zvuku „tick tock“ je spôsobený týmto mechanizmom úniku. Keď sa vyvažovacie koleso kolísa tam a späť, ozve sa tikajúci zvuk.

GLUCYDUR A ALTERNATÍVNE MATERIÁLY

Zatiaľ čo sa zdá, že Glucydurova rovnováha dominuje, so zliatinou berýlia, medi a železa existujú aj iné druhy vyvažovacích kolies. Najtypickejšou alternatívou na skenovanie aukčných katalógov je vyvažovacie koleso zliatiny zlata a medi. Z funkčného hľadiska oba typy váh vykonávajú rovnaký trik, ale na pochopenie toho, čo sa tu deje, sú potrebné ďalšie podrobnosti.

Ústrednou otázkou je kolísanie teploty, pretože hmotnostné vlastnosti pružiny rovnováhy sa budú meniť, keď sa rozširuje alebo zmenšuje.To samozrejme ovplyvní rýchlosť časovania, pretože to ovplyvní oscilácie vyvažovacieho kolesa. Vyvažovacie koleso v skutočnosti podlieha aj tepelným zmenám. Zliatiny zlata a medi aj zliatiny Glucydur majú vynikajúce koeficienty lineárnej rozťažnosti medzi +14 a +17 x 10-6 / ° K, a preto si tieto materiály aj dnes nachádzajú hodinárske firmy. Nič však nie je dokonalé a keď sa tieto zliatiny rozšíria, únik už nebude izochrónny.

Najnovším pokusom o vyriešenie tohto problému bol oscilátor Zenith Defy, ktorý je tiež najradikálnejšou inováciou úteku od čias Huygensa. V skutočnosti spája paletizačnú vidlicu, vyvažovacie koleso a srsť do jednej kremíkovej konštrukcie. S nekovovým materiálom je kremík spracovávaný odlišne, aby zvládol tepelné kolísanie, napríklad s použitím oxidu kremíka. V prípade tohto systému Zenith to nie je také priame, pretože všetky prvky úniku sú z jedného kusu.

Tento systém sa budeme podrobnejšie zaoberať spolu s oscilátorom Genequand (Parmigiani Fleurier), únikom Anchor Escape Ulysse Nardin a únikom konštantných síl Girard-Perreguax v roku 2020.

Cloud Computing - Computer Science for Business Leaders 2016 (Apríl 2024).