8. ТИПЫ ЗАВОДНЫХ ЧАСОВЫХ ПРУЖИН И ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЕ (1957 год)

ГЛАВА II ДВИГАТЕЛИ МЕХАНИЧЕСКИХ ЧАСОВ (1957 год) - часть 3

8. ТИПЫ ЗАВОДНЫХ ЧАСОВЫХ ПРУЖИН И ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЕ (1957 год)

В часовой промышленности чаще всего применяются пружины, завитые в форме подобной спирали Архимеда, о поперечным сечением в виде прямоугольника (фиг. 17, а).

Фиг. 17. Типы заводных пружин.

В целях увеличения постоянства крутящего момента при спуске заводной пружины, в последнее время стали применять так называемые пружины с поперечной кривизной или желобчатые пружины. Эти пружины в поперечном сечении имеют форму, изображенную на фиг. 17, б. Также имеет место применение пружин, имеющих S-образную форму (фиг. 17, в). При одинаковых геометрических размерах пружины с поперечной кривизной имеют жесткость при изгибе на 10% выше чем пружины с прямоугольным сечением Крутящий момент пружины зависит не только от геометрических размеров ленты (толщина, ширина, длина) или от формы (профиль сечения и завивки), но и от ее упругих свойств, которые определяются материалом и его холодной (прокатка, шлифовка) и термической (закалка, отпуск, отжиг) обработкой.

Пружинную ленту требуемых размеров можно получить двумя способами: разрезкой широкой полосы на заданную ширину и плющением круглого прутка до необходимых размеров по ширине и толщине [46|.

При изготовлении по первому способу, т. е. разрезкой, края ленты, получившие «заусенцы» после резки, подвергаются шлифовке на специальных шлифовальных станках. Данная операция должна производиться обязательно, так как без нее лента была бы совершенно непригодна как для дальнейшей обработки, так и для эксплуатации.

Дело в том, что обрезной край, оставаясь незакругленным, представляет собой при последующей закалке (не говоря уже

0 механическом действии заусенцев) место возникновения больших напряжений с образованием мельчайших трещин, чго является недопустимым.

При изготовлении ленты по второму способу, т. е. путем плющения, вводится дополнительная операция — промежуточный отжиг всей ленты. Необходимость этой операции вызывается тем, что в процессе плющения, т. е. прокатки прутка в холодном состоянии, в металле возникают настолько большие напряжения (металл получает большой наклеп), что дальнейшая обработка его становится невозможной из-за чрезмерно высокой твердости ленты. Промежуточный отжиг, т. е. нагрев ленты до температуры 650—750,

снимает эту излишнюю твердость, возвращает ленте ее исходное мягкое состояние, и она проходит дальнейшее плющение без затруднений. Далее следует термическая обработка, включающая в себя закалку, отпуск и колоризацию ленты (придание цвета). Термообработка пружинной ленты оказывает большое влияние на ее свойства и требует поэтому чрезвычайно тщательного проведения. Операция закалки ленты состоит в нагреве ее до необходимой температуры (для

стали марки У12А необходима температура 780—790°) с охлаждением в воде или в масле. При этом необходимо, чтобы лента не обезуглероживалась, т. е. чтобы не произошло выгорания углерода с поверхности ленты. Если лента имеет в исходном состоянии углерода 1,10—1,25%, то в результате обезуглероживания можно довести содержание его до 0,10—0,20% и даже менее. Обезуглероженная лента совершенно непригодна, так как не будет иметь достаточной упругости. После закалки лента приобретает слишком высокую твердость — 63—64 единицы по Роквеллу — и становится хрупкой.

Для уменьшения твердости и устранения хрупкости производят отпуск ленты. Температура отпуска устанавливается 290—300°; при этой температуре твердость ленты падает до необходимой величины 54—57 единиц по Роквеллу .

После отпуска следуют операции шлифовки и полировки плоскостей ленты, затем она поступает на колоризацию, проводимую при температуре 250° и более, но не выше температуры отпуска, чтобы не снизить твердость ленты. Колоризация повышает устойчивость ленты против коррозии. Готовую ленту режут по длине, соответственно длине пружины. Оба конца ленты подвергают отжигу для смягчения, необходимого для отделки замков—наружного и внутреннего (накладка, пробивка отверстия, загибка) и для предохранения от поломки.

В качестве материала для часовых пружин чаще всего применяют углеродистую сталь У12А и реже — кремнистую сталь. Кремнистая сталь по своим упругим свойствам выше, чем углеродистая, при условии чистоты исходных материалов и правильного проведения металлургического процесса. Прокатка и термообработка кремнистой стали более сложна, чем углеродистой.

В последние 2—3 года появились заводные пружины для часов, изготовленные из нержавеющих сплавов. Эти нержавеющие сплавы имеют в своей основе железо, никель и кобальт. В некоторых нержавеющих сплавах для пружин, кроме указанных выше двух или трех компонентов, добавляется еще хром. Добавляются также еще в небольших количествах раскислители, дающие, как и металлы группы хрома, эффект дисперсионного твердения. В этих сплавах одновременно наблюдаются повышенный модуль упругости и повышенный предел пропорциональности. Эти упругие свойства достигаются в результате сочетания трех процессов — наклепа при прокатке, дисперсионного твердения и упругой анизотропии ленты. Таким путем получен сплав для часовых пружин «Нивафлекс», имеющий повышенный предел пропорциональности, модуль упругости в пределах 20 000—24 000 кг/мм2 и высокий предел выносливости.

Испытания показывают, что такие часовые пружины могут служить без поломок до 10 лет.

9. ОГРАНИЧИТЕЛИ ЗАВОДКИ ПРУЖИНЫ И ВЫРАВНИВАТЕЛИ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

Как известно, в пружинных двигателях крутящий момент зависит от степени заводки пружины. В целях исправления основного недостатка приборов времени, работающих от пружинных двигателей, а

именно нарушения изохронизма от непостоянства крутящего момента заводной пружины, стараются ограничить диапазон работы пружины, используя только относительно пологий участок кривой спуска пружины. Нужно ограничить работу пружины таким образом, чтобы она действовала лишь на участке EF кривой спуска (фиг. 8). Такое ограничение работы заводной пружины осуществляется механически при помощи специальных приспособлений, называемых остановами. Наиболее рациональной конструкцией останова является так называемый мальтийский крест, изображенный на фиг. 18. Он состоит из диска 1, насаженного на квадрат вала бараба-
на, и звездочки 2, сидящей на оси, расположенной в углублении торцовой части барабана. Число зубьев звездочки должно быть равно числу оборотов барабана, причем один зуб должен быть стопорным. Этот стопорный зуб вместо вогнутой цилиндрической поверхности, ограничивающей каждый из остальных зубьев, имеет выпуклую цилиндрическую поверхность. За время оборота вала барабана насаженный на нем диск 1 своим пальцем, входящим во впадину между зубьями звездочки, поворачивает звездочку 2 на один зуб. Как только палец диска дойдет до выпуклого зуба звездочки, вращение вала барабана прекратится и, следовательно, заводка пружины закончится. При спуске пружины вал барабана будет неподвижен, вращаться будет барабан со звездочкой. Как только выпуклый зуб звездочки дойдет до пальца диска, спуск пружины прекратится.

Наиболее употребительным приспособлением для выравнивания крутящего момента пружинного двигателя является улитка. Это приспособление состоит из цилиндрического барабана и конуса (улитки) (фиг. 19). Внутри барабана находится заводная пружина, один конец которой закреплен на валике барабана, а другой (внешний) — на стенке барабана.

По поверхности конуса нарезана винтовая канавка. Конус соединен с барабаном при помощи тонкой стальной цепи, причем один конец цепи закреплен на наибольшем радиусе улитки, а другой — на поверхности барабана. Когда пружина в барабане полностью заведена, то цепь работает на наименьшем радиусе улитки, и наоборот, когда пружина на исходе, цепь работает на максимальном радиусе улитки.

Следовательно, максимальное тяговое усилие пружины передается цепью на минимальный радиус улитки. По мере сматывания цепи с улитки действующий радиус улитки будет увеличиваться, а тяговое усилие пружины уменьшаться. Таким способом достигается относительное выравнивание непостоянства крутящего момента пружины. Зубчатый венец на улитке соединен с колесной системой часов, т. е. он выполняет функции зубчатого венца барабана. Применение улитки требует обязательного устройства вспомогательной заводки (приспособление, описанное выше) во избежание нарушения хода часов при заводке улитки.

содержание .. 3 4 5 6 ..