ДИАГНОСТИКА МЕХАНИЧЕСКИХ ЧАСОВ
.jpg)
Цикл публикаций об использовании современных тестовых приборов мы начнем с рассказа о диагностике механических часов.
Цикл публикаций об использовании современных тестовых приборов мы начнем с рассказа о диагностике механических часов.
Механические часы состоят из нескольких крупных узлов:
• двигатель, основным элементом которого является барабан с главной пружиной;
• основная колесной системы, передающая вращательное движение на стрелочный механизм и спуск;
• регулирующий орган, сочетающий спуск и систему баланс-спираль.
В процессе эксплуатации в каждом из этих узлов могут возникать различного рода неисправности, значительную часть которых можно диагностировать, не вскрывая часов с помощью современных приборов, таких как Witschi Watch Expert, более современного Witschi Chronoscope S1 и им подобных. Дело в том, что большинство неисправностей приводят к тем или иным нарушениям в работе самого тонкого узла спуска, и анализ этих нарушений может с высокой вероятностью подсказать место возникновения дефекта.
ТРИ ШУМА
Рис. 1. Шумы, издаваемые при работе спуска - а) Шум освобождения
Рис. 1. Шумы, издаваемые при работе спуска - б) Шум импульса
Рис. 1. Шумы, издаваемые при работе спуска - в) Шум падения
Использование диагностических приборов основано на анализе шумов, возникающих в процессе работы механизма. При нормальной работе часов со швейцарским анкерным спуском возникает три отчетливых звука, соответствующие трем стадиям работы спуска (см. рис.1).
Первый звук шум освобождения возникает в тот момент, когда импульсный камень (эллипс, impulse pin) ударяется о рожок анкерной вилки. Этот звук очень отчетливый и поэтому именно он используется для отображения диаграммы и для расчета ошибки хода часов (rate deviation) и отклонений в точности хода (beat error). Второй удар шум импульса возникает в момент перехода зубца анкерного колеса c плоскости покоя палеты на плоскость импульса; при этом рожок анкерной вилки догоняет импульсный камень, чтобы передать через него импульс балансу. Этот шум очень нерегулярный и поэтому не может быть использован для диагностики часовых механизмов. Третий звук, наиболее сильный из всех, шум падения формируется в момент, когда зубец анкерного колеса падает на плоскость покоя палеты, а анкерная вилка в это же время ударяется об ограничительный штифт. Этот шум, наряду с первым, используется для определения амплитуды хода. Все три шума повторяются при каж дом полуколебании баланса.
СУТОЧНЫЙ ХОД
Главным параметром механизма является так называемый мгновенный суточный ход – отклонение частоты возникновения шума освобождения от частоты эталонного генератора. Говоря «точность хода», мы имеем в виду именно мгновенный суточный ход.
Рис. 2. Определение мгновенного суточного хода
АМПЛИТУДА ХОДА
Другим важным параметром является амплитуда угол максимального отклонения баланса от положения покоя, точка, в которой он меняет направление вращения на противоположное. От амплитуды зависят энергетические параметры пары баланс-спираль, ее способность сохранять стабильность колебаний при внешних воздействиях и т.д. Рабочие значения амплитуды для популярных наручных часов лежат в диапазоне 260° 310°. Величина амплитуды падает вместе с уменьшением момента, развиваемого заводной пружиной, а также с ростом потерь энергии в колесной передаче, например, в результате износа деталей или высыхания масла. Расчет амплитуды баланса базируется на измерении времени между первым и третьим импульсом в шуме механизма (рис. 3), т.е. между моментом удара импульсного камня по рожку анкерной вилки и моментом, когда, переключившись в другое положение, анкерная вилка ляжет на ограничительный штифт. Этот период называется временем подъема балансового колеса, а угол, который за этот период проходит балансовое колесо, углом подъема. Данный угол определяется конструкцией механизма и вводится в диагностический прибор как параметр.
Рис. 3. Измерение времени подъема
Для большинства стандартных часовых механизмов угол подъема составляет около 52°. Расчет значения амплитуды основан на том, что чем больше амплитуда баланса, тем выше будет скорость, с которой он проходит через угол подъема, и тем короче время, необходимое для прохождения этого угла. Угол поворота колеса баланса во времени можно отобразить в виде синусоиды. Сплошная линия на рисунке 4 соответствует малой амплитуде, а пунктирная большой. Горизонтальные лини, отображающие постоянный угол подъема, пересекают эти синусоиды в различных точках. Из графика видно, что разница во времени прохождения угла подъема при малой амплитуде (t2) будет больше, чем при большой (t1).
Рис. 4. Расчет амплитуды по времени подъема
ОШИБКА ХОДА
В идеальном случае при работе часов баланс должен поворачиваться на одинаковый угол при движении в обе стороны. Однако иногда колесо в одну сторону поворачивается больше, чем в другую. Эта асимметрия колебания баланса вызывает так называемую «ошибку хода» (иногда используют термин «выкачка хода») говорят, что возникает «однобокий ход». Асимметрия колебаний баланса определяется по разнице во времени между двумя последовательными ударами импульсного камня по анкерной вилке. На рисунке 5 показано, что время между первой парой ударов больше, чем между второй. Ошибка хода измеряется в миллисекундах (мсек, ms) и равна половине разности двух последовательных интервалов (t1-t2) : 2. В случае, если t1 и t2 имеют идентичные значения, ошибка хода отсутствует. Некоторые часы имеют специальное устройство для установки симметрии вращения балансового колеса.
Рис. 5. Вычисление ошибки хода
Основываясь на шумах, создаваемых спуском, современные диагностические приборы способны:
• вычислять и отображать ряд числовых показателей, таких как мгновенный суточный ход, ошибка хода, амплитуда;
• формировать диаграмму хода;
• отображать осциллограмму работы узла спуска;
• усиливать и воспроизводить звуки работы механизма часов. Все это позволяет выявить неисправность часов даже без вскрытия, а также произвести их тонкую настройку. Для получения наиболее достоверных результатов диагностики специалисты компании Witschi рекомендуют придерживаться порядка, указанного в таблице.
ДИАГРАММА ХОДА
Наглядно увидеть качество работы часов и получить подсказку о многих типах неисправностей позволяет диаграмма хода. Она представляет собой набор последовательных точек и строится на основе сравнения времени, произошедшего между двумя последовательными шумами освобождения с эталонным значением, вырабатываемым кварцевым генератором прибора. Если замеры показывают, что интервал между шумами точно соответствует эталонному значению, новая точка появится на диаграмме непосредственно рядом с предыдущей. Если новый удар происходит немного раньше или, наоборот, позже номинального значения, новая точка будет смещена вверх или вниз относительно последней точки, а смещение будет отражать величину отклонения от номинального значения. Ряд точек на дисплее может иметь форму как прямой, так и выпуклой вверх или вниз одинарной или двойной линии. В зависимости от конструкции механизма одному обороту анкерного колеса соответствуют от 15 до 21 точки диаграммы. Одновременно с диаграммой хода на дисплее прибора отображается мгновенный суточный ход, который вычисляется как среднее значение всех отклонений между измеренным периодом времени и эталонным значением на всем протяжении времени измерения и преобразуется в вид «секунды в день» (s/d) ошибка хода и амплитуда баланса. Диаграмма хода наиболее привычный инструмент для мастеров «старой школы», привыкших к приборами типа ППЧ-7. Она дает информацию не только об отклонении в точности хода, но и о некоторых других неисправностях хода часов, таких как ошибка хода, неисправный зубец анкерного колеса и т.д. Некоторые типичные варианты диаграмм, вероятные неисправности и рекомендации по устранению приведены на этих страницах. В следующем номере мы обсудим специфику использования некоторых приборов, а также приведем неисправности, на которые указывает осциллограмма хода.
ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ДИАГНОСТИКИ
| Процедура | Комментарии |
| Завести часы на 10–15 поворотов головки и выждать 20 минут до проведения теста. | Такие шаги позволят обеспечить измерение на основном участке работы главной пружины, где характеристики часов наиболее стабильны и представительны. |
| Проверить, чтобы часы не находились в зоне переключения календаря, выключить хоронограф. | Работа хронографа, а также календаря в момент смены даты создает дополнительную нагрузку на главную пружину и колесную систему, что может привести к ухудшению параметров механизма. |
| Поставить головку в начальное положение. | Некоторые механизмы могут останавливаться при выдвинутой головке. |
| Если есть возможность, размагнитить часы. | Некоторые стальные компоненты часов могут быть намагничены и вызывать отклонение в точности хода. |
| Провести сперва комплекс измерений в вертикальном положении часов – цифрами 6, 9, 12 и 3 вверх. Затем – в горизонтальном положении, циферблатом вверх и вниз. | Время стабилизации хода в вертикальном и горизонтальном положении короче, чем при смене вертикальной позиции на горизонтальную, и наоборот. |
| При проведении каждого измерения выждать примерно 15 секунд на стабилизацию хода и проводить изменение протяженностью не менее 20 секунд. | Чем больше время на стабилизацию после смены положения часов и на измерение, тем достовернее будет результат измерения. |
| Провести аналогичные проверки спустя 24 часа, не заводя механизм. | Тест спустя сутки позволит выявить возможные отклонения в ходе реальной эксплуатации часов. |
| Проверить работу механизма календаря и запас хода. |
В ходе суточного теста также выявляется минимальный запас хода и работа календарного устройства. |
| Проверить работу механизма автоподзавода на симуляторе. |
Функциональный тест узла автоподзавода и заводного барабана. |
Механизм в порядке: Точность хода: от +1 до +15 сек/день Амплитуда: H 250 – 330°, V 220 – 270° Ошибка хода: от 0,0 до 0,5 мсек.
Механизм в порядке, но слишком велика ошибка хода, что говорит о неправильной выкачке баланса. Действия: сначала отрегулировать ошибку хода (регулировкой подвижной колонки на оси баланса обеспечить правильное положение импульсного камня, вилки и ограничительных штифтов), затем настроить точность хода.
Механизм в порядке. Механизм А: ходит слишком быстро. Механизм В: ходит слишком медленно. Действия: с помощью «градусника» отрегулировать точность хода, от +2 до 15 сек/день.
Механизм с большим разбросом значений точности хода между различными вертикальными положениями: нарушена балансировка баланса. Действия: отцентрировать и сбалансировать на специальном приспособлении баланс или полностью заменить баланс-спираль.
Механизм с небольшим разбросом значений точности хода между горизонтальным и вертикальным положением тестирования. Действия: настроить расстояние штифтов регулировочного градусника, для Vзакрыть штифты, для V+ открыть штифты.
Механизм с регулярным отклонением в точности хода, отклонение возникает более чем через 15–21 такт работы спуска: дефект в основной колесной системе, скорее всего одно из колес неотцентрировано. Действия: проверка и возможно замена некоторых частей основной колесной системы. Чем длиннее период неисправности тем дальше от спуска расположено неисправное колесо.
Механизм с непостоянным ходом и дефектами. Изменяющееся расстояние между линиями говорит о непостоянной, часто недостаточной амплитуде. Действия: переборка, промывка, проверка зазоров в механизме. При необходимости – тщательный ремонт.
Балансовое колесо иногда «стучит». Причина в слишком высокой амплитуде (<330°). акустически явно слышится двойной «тик-так». Действия: заменить заводную пружину, палеты анкерной вилки и/или анкерное колесо.
Балансовое колесо постоянно «стучит». Причина в слишком высокой амплитуде (<330°). Акустически явно слышится двойной «тик-так». Действия: заменить заводную пружину, паллеты анкерной вилки и/или анкерное колесо.
Биение анкерного колеса, приводящее к регулярным изменениям хода (одному обороту анкерного колеса соответствуют от 15 до 21 точки диаграммы) . Действия: если волны строго периодичны – анкерное колесо имеет радиальное биение и требует замены, если непериодичны – проблема в большом радиальном зазоре в опорах анкерного колеса.
Входная палета анкерной вилки плохо закреплена или на ней присутствуют сколы, следы высохшей смазки. Действия: очистить спусковой механизм, отрегулировать или заменить палету.
Спираль касается деталей механизма. Обычно спираль касается штифтов регулировочного градусника или колонки регулятора (акустически слышится явный царапающий звук) или витки спирали касаются друг друга. Действия: центрировать или заменить спираль, настроить ход.
Медленное колебание (осцилляция) баланса после смены положения часов. Опоры баланса и основной колесной системы плохо или вообще не смазаны. Действия: почистить и смазать, в конечном счете отремонтировать.
Поврежден один из зубцов анкерного колеса. Действия: заменить анкерное колесо.
Опубликовано в журнале "Часовой Бизнес" №3-2011
Портал профессионалов часового бизнеса TimeSeller.ru
При перепечатке активная ссылка обязательна