Рычажный спусковой механизм , изобретенный английским часовщиком Томасом Маджем в 1754 году (хотя впервые применен в 1769 году), представляет собой тип спуска , который используется почти во всех механических часах , а также в небольших механических часах без маятника, будильниках и кухонных таймерах .
Спусковой механизм — это механическое соединение, которое подает импульсы на балансовое колесо часов , заставляя его колебаться вперед и назад, и с каждым колебанием балансового колеса позволяет зубчатой передаче часов продвигаться на фиксированную величину, таким образом перемещая стрелки вперед с постоянной скоростью. Спусковой механизм — это то, что создает «тикающий» звук в механических часах.
Рычажный спуск был изобретен британским часовщиком Томасом Маджем около 1754 года [1] [2] и усовершенствован Авраамом-Луи Бреге (1787), Питером Литерлендом (1791) и Эдвардом Мэсси (1800). Его современная форма («роликово-столовая») была разработана Джорджем Сэвиджем в начале 1800-х годов. [1] [2] Начиная с 1900 года практически все механические часы, будильники и другие портативные часы используют рычажный спуск.
Преимущества рычага, во-первых, в том, что это «отдельный» спуск; он позволяет балансировочному колесу качаться полностью свободно от спуска во время большей части его колебаний, за исключением случаев, когда он дает ему короткий импульс, что повышает точность хронометража. Во-вторых, благодаря «блокировке» и «вытягиванию» его действие очень точное. В-третьих, он самозапускающийся; если часы сотрясаются во время использования и балансировочное колесо останавливается, они снова запускаются. Более дешевая и менее точная версия рычажного спуска, называемая штифтовым спуском , изобретенная Жоржем Фредериком Роскопфом в 1867 году, используется в часах и таймерах.
Спусковое колесо соединено с колесной передачей часов , которая передает на него крутящий момент от главной пружины . Вращение спускового колеса контролируется палетами . Спусковое колесо имеет зубья особой формы, либо храповые, либо клюшкообразные, которые взаимодействуют с двумя камнями, называемыми входными и выходными палетами. Спусковое колесо, за исключением необычных случаев, имеет 15 зубцов и изготовлено из стали. Эти палетты прочно прикреплены к рычагу, который имеет на своем конце вилку для приема рубинового импульсного штифта балансировочного ролика, который закреплен на валу балансировочного колеса . Балансировочное колесо возвращается в свое статическое центральное положение прикрепленной пружиной баланса (не показана на схеме). В современном дизайне обычно крепления палет и вилка изготавливаются как единый компонент. Рычаг установлен на валу и может свободно вращаться между двумя фиксированными банковскими штифтами.
В состоянии покоя один из зубцов спускового колеса будет заблокирован против поддона. Как показано на схеме, спусковое колесо вращается по часовой стрелке, а входной зуб заблокирован на месте против входного поддона, рычаг удерживается на месте левым наклонным штифтом. Импульсный штифт расположен внутри вилки рычага, а балансировочное колесо находится около своего центрального положения. Чтобы начать, вилка рычага должна получить небольшой импульс от вращения балансировочного колеса против часовой стрелки через импульсный штифт (например, путем встряхивания), который слегка поворачивает рычаг по часовой стрелке от левого наклонного штифта. Это разблокирует входной поддон, позволяя колесу вращаться по часовой стрелке.
Когда приводимое в действие спусковое колесо вращается по часовой стрелке, входной зуб скользит по наклонной импульсной плоскости входного поддона. Это поворачивает поддоны вокруг своей оси, что помещает выходной поддон на путь вращающегося спускового колеса. Как только входной зуб покидает импульсную плоскость входного поддона, колесо может повернуться на небольшую величину (называемую падением), пока выходной зуб спускового колеса не приземлится на фиксирующую поверхность выходного поддона. Говорят, что колесо заблокировано на выходном поддоне. От освобождения от входного поддона до этой точки спусковое колесо повернется ровно на половину угла в 24 градуса между двумя зубцами.
Импульс, полученный входной паллетой, когда зубец движется по импульсной поверхности, передается рычагом на балансир через рубиновый импульсный штифт на ролике балансира. Рычаг перемещается до тех пор, пока не упрется в правый наклонный штифт; он удерживается в этом положении силой выходного зубца против выходного паллетного камня (называемого тягой). Это означает, что для разблокировки колеса его необходимо повернуть назад на небольшую величину, что осуществляется возвратным импульсом балансира через импульсный штифт.
После того, как выходной зуб заблокируется, балансир вращается против часовой стрелки, без помех со стороны спуска, пока волосковая пружина не потянет его обратно по часовой стрелке, и импульсный штифт снова не войдет в вилку. Это разблокирует спуск, освобождая спусковое колесо так, чтобы выходной зуб мог скользить по импульсной плоскости выходного поддона, который передает импульс по часовой стрелке импульсному штифту балансира через вилку рычага, одновременно толкая рычаг вверх к левому наклонному штифту. Спусковое колесо снова опускается, пока входной зуб не заблокируется на входном поддоне, теперь удерживаемом на месте левым наклонным штифтом через рычаг. Балансир продолжает вращаться по часовой стрелке, снова без помех, пока он не будет оттянут волосковой пружиной в центральное положение. Затем цикл начинается снова.
Каждое движение балансира вперед и назад от центрального положения и обратно соответствует падению одного зубца (называется ударом). Типичный часовой анкерный спусковой механизм бьется с частотой 18 000 или более ударов в час. Каждый удар дает балансировочному колесу импульс, поэтому за цикл приходится два импульса. Несмотря на то, что большую часть времени он заблокирован в состоянии покоя, анкерное колесо вращается обычно со средней скоростью 10 об/мин или более.
Происхождение звука «тик-так» обусловлено этим спусковым механизмом. Когда балансир качается вперед и назад, слышен тикающий звук.
Надежность современного рычажного спуска зависит от тяги; поддоны наклонены так, что спусковое колесо должно немного откатиться во время разблокировки. Тяга удерживает рычаг против направляющих штифтов во время отсоединенной части рабочего цикла. Угол тяги обычно составляет около 11-15 градусов к радиальной.
Ранние рычажные спусковые механизмы не имели механизма отталкивания (некоторые производители даже считали его вредным, поскольку он вызывал дополнительное трение при разблокировке); в результате толчок мог привести к разблокировке спускового механизма.
Большинство современных механических часов — это часы с рычажным механизмом, украшенные драгоценными камнями, в которых для наиболее изнашиваемых участков часов используются синтетические рубины или сапфиры .
Более дешевая, менее точная версия рычажного спуска используется в будильниках , кухонных таймерах , каминных часах и, до конца 1970-х годов, дешевых часах, называемых Roskopf , штифтовым рычагом или штифтовым паллетным спуском в честь Жоржа Фредерика Роскопфа , который массово производил его с 1867 года. Он функционирует аналогично рычагу, за исключением того, что камни паллет рычага заменены вертикальными металлическими штифтами. В рычажном спуске паллеты имеют две наклонные поверхности, фиксирующую поверхность и импульсную поверхность, которые должны быть тщательно отрегулированы до правильных углов. В штифтовом паллетном спуске эти две поверхности вместо этого спроектированы в форме зубцов спускового колеса, что устраняет сложные регулировки. Штифты расположены симметрично на рычаге, что упрощает регулировку биений. Часы, в которых использовались эти спуски, назывались штифтовыми рычаговыми часами и были заменены дешевыми кварцевыми часами.
Одной из последних тенденций в конструкции спускового механизма является использование новых материалов, многие из которых заимствованы из полупроводниковой промышленности. [3] Проблема с рычажным спусковым механизмом заключается в трении. Зуб спускового колеса скользит по поверхности поддона, вызывая трение, поэтому поддоны и зубцы необходимо смазывать. Масло со временем загустевает, что приводит к неточности и требует очистки и повторной смазки механизма примерно каждые 4 года. Решением является изготовление спускового колеса и других деталей из более твердых материалов, чем сталь, что устраняет необходимость в смазке. Испытываемые материалы включают кремний , никель-фосфор, алмаз и алмаз на кремнии. Ulysse Nardin в 2001 году, Patek Philippe в 2005 году и Zenith в 2013 году представили часы с кремниевыми спусковыми колесами.