Время собирать камни. Что такое "камни" и для чего они нужны в часах? Камни в механизме часов

Наличие и количество камней – наиболее распространенный вопрос, который возникает при выборе наручных часов. Сведения о том, сколько камней содержится в часах, обычно располагаются на циферблате или на корпусе изделия. Стандарт NIHS 94-10, указывающий на присутствие самих камней и необходимой маркировки, был принят еще в 1965г. швейцарскими учеными. Разберемся подробнее, зачем нужны камни и сколько их необходимо.

Где используются камни

Согласно принятому определению, камни в механизме часов необходимы для того, чтобы стабилизировать трение, снижая тем самым износ поверхностных элементов механизма, контактирующих между собой. На деле, если рассмотреть подробно работу тонкого механизма, камни служат подшипниками для цапф осей. Они не настолько призваны уменьшать трение, как увеличивать долговечность осевых опор в механизме. Предпочтение камням, а не металлу отдано потому, что первые не подвергаются коррозии. А при правильной и тонкой шлифовке, можно получить идеальную и вечную деталь.

Кроме опор, камни служат для изготовления паллетов анкерной вилки и «импульсных камней». Эти две детали также подвергаются большой нагрузке. Использование камней в часах стало настоящей находкой для мастеров тонкого дела 18-го века.

Какие камни бывают

В производстве часов применяют камни 4-х типов: накладные, сквозные, импульсивные и паллеты. Основой часов являются сквозные камни. Их минимальное необходимое количество составляет 12 штук. В каждом сквозном камне есть специальное углубление, в котором содержится часовое масло.

Сколько камней должно быть в часах

Согласно принятым стандартам, в механических часах должно содержаться 17 камней. Реже, согласно конструкторской схеме, камень в месте наименьшего трения могут заменить латунным подшипником. В таком случае, на часах будет маркировка «16 камней». С каждым дополнительным усложнением часов – секундомер, календарь, автоподзавод и т.д., увеличивается количество камней.

В маркировке все чаще встречается 21 камень. Это делается с целью повышения долговечности механизма.

Если в маркировке указано завышенное количество камней (50, 80 или 100), это означает, что большинство из них применяется в качестве декоративных. Разумное, но небольшое увеличение количества камней может быть только в часах с особенными функциями (лунный календарь, запас хода) или непривычной конструкцией (ультратонкие).

Часовые камни как критерий качества часового механизма

Независимо от марки механических часов, будь то дорогостоящий "Oris " или обыкновенный "Полет", в любых наручных часах есть часовые камни.

В свою очередь, количество камней в часовом механизме - это один из главных критериев, говорящий о качестве часов. Значимость этого фактора подтверждается и тем, что информация о наличии камней выносится, как правило, на часовой циферблат. Более того, хотя речь идет о камнях, находящихся внутри часов, а не в наружной декоративной инкрустации, англичане называют часовые камни "jevels" - драгоценные камни. Итак, какова же связь качественной работы часового механизма с количеством находящихся в нем камней, какова их функция и почему они считаются драгоценными?

Драгоценные камни в часах используются отнюдь не для украшения изделия, как, например, они украшают перьевые и шариковые ручки Parker. Любой мастер-часовщик, не задумываясь, ответит, что камни в часах нужны для уменьшения коэффициента трения между деталями, что способствует повышению износостойкости всего часового механизма. Именно такая формулировка обозначена и в стандартах NIHS 94-10, которые были приняты в 1965 году в Швейцарии организацией Normes de l"industrie Horloge Suisse. Хотя первые часы с рубинами в механизме были изготовлены прославленным английским часовщиком - Джорджем Греемом (1673-1751) - еще в начале XVIII века. Он первым догадался, что, уменьшив коэффициент трения, можно добиться высокого качества. Кстати, именно ему в 1713 году пришла в голову идея механизма свободного анкерного спуска, который используется в часах до сих пор. За всю свою жизнь маэстро часового дела изготовил более 3000 карманных часов, в которых воплощались самые передовые идеи часового ремесла того времени. Во всех его часах, начиная с 1725 года, оси, импульсные ролики и палеты делались только из рубина.

Тем не менее, нельзя сказать, что сегодня часовые камни используются исключительно для уменьшения трения в часовом механизме. Ведь коэффициент трения между закаленной сталью и часовым камнем примерно равен коэффициенту трения латуни и стали. В чем же заключается целесообразность использования драгоценных камней в роли подшипников для часовых механизмов?

Дело в том, что диаметр цапф осей карманных и наручных часов очень маленький (около 100 микрон). Из школьного курса физики известно, что сила давления имеет прямую зависимость от площади, контактирующих поверхностей. Вследствие этого можно сделать закономерный вывод, что часовые камни используются не только для снижения трения, но и для сохранности осевых опор. Плюс камень не подвержен коррозии, а его шлифованная поверхность намного дольше сохраняет свои свойства, чем металл.

На сегодняшний день искусственный рубин - идеально подходящий материал для изготовления часовых камней. Это оправдано тем, что данный материал обладает высокой износостойкостью, большой твердостью, отлично подвергается обработке, что очень важно, его можно очень качественно отполировать. Искусственный рубин имеет также прекрасный коэффициент смачиваемости, что позволяет без потерь удерживать на плоскостях часовое масло, обеспечивая минимальный износ трущихся поверхностей и бесперебойную работу всего часового механизма. Кроме того, искусственный рубин со временем не только не окисляет смазочный материал, но даже не вызывает малейшего изменения его свойств.

В зависимости от назначения часовых камней различают несколько их видов: накладные, палеты, импульсивные и сквозные.

Полусферическая поверхность накладных камней способствует снижению трения в опорах. Как правило, этот вид камней применяется в качестве подпятников.

Форма камня "палета" - это прямоугольная призма. Этот вид часового камня делится на палеты входа и палеты выхода. Определить их назначение можно по углу, образованному плоскостью импульса и плоскостью основания. У палет выхода более острый угол, чем у палет входа.

Для передачи взаимодействия от баланса к анкерной вилке применяются импульсные камни. В разрезе они представляют собой неполный эллипс, выполнены в форме цилиндрического штифта.

Сквозные камни бывают с цилиндрическими и сферическими отверстиями. Камень с цилиндрическим отверстием применяется в качестве подшипника для цапфы триба и осей колесной системы. Сквозные камни со сферическим отверстием применяются для цапф осей баланса. Главной особенностью всех сквозных камней является наличие масленки - специального кругового углубления для удержания часового масла.

В электронно-механических часах в зависимости от сложности механизма и наличия дополнительных устройств (календарей, отдельного секундомера и т. п.) применяется от 17 и более камней. Впрочем, некоторые производители, зная, что большая часть потребителей выбирает часы по количеству камней, нецелесообразно используют часовые камни в механизме (например, размещают их по кругу ротора автоподзавода и т. п.) только для того, чтобы написать на циферблате внушительное число. Неважно, насколько престижен бренд производителя, будь то Rado или Orient, количество камней в часах должно соответствовать количеству осей.

Время собирать камни Наверное, каждый из нас однажды задавался вопросом: «Что значит маркировка «17 камней»/”17 jewels” на моих часах?». Если камни ассоциируются у вас с абстрактными булыжниками, а jewels (дословно – «драгоценности»), по вашему мнению, должны находиться не внутри, а снаружи, то наша статья придется как нельзя кстати. Развейте все сомнения какие часы лучше и смело разглядывайте самые прекрасные в мире механизмы швейцарских часов!

Камни в механизме – простым языком

Часовой механизм устройство имеет особенное. Часовой механизм для часов – это как двигатель для автомобиля. Основной источник энергии часов – туго свернутая стальная пружина. Она передает свою энергию системе маленьких шестеренок. Чем быстрее движутся шестеренки – тем сильнее трение. Чтобы не произошло истирания, их оси крепятся к основному механизму через износостойкие камни – рубины, сапфиры и алмазы. Первые часы с рубинами в механизме появились в 1704 году. Идея их использования принадлежит великому английскому часовщику Джорджу Грэму (George Graham 1673-1751).

Научная точка зрения

Если взять для рассмотрения механизм механических часов, то все детали в нем бОльшую часть времени находятся под нагрузкой, которую создает заводная пружина. И только в очень малые моменты времени, когда баланс и анкерная вилка разрешают повернуться анкерному колесу, это напряжение падает. Большие нагрузки, истирающие механический часовой механизм, требуют использования твердых материалов. Традиционно таким материалом становится прочный рубин. Он отлично выдерживает контактное давление (а не снижает трение, как считают некоторые). Рубины обычно крепят в нижней опоре ротора шагового двигателя.
В кварцевых же часах все наоборот: большую часть времени детали свободны. И только когда шаговый двигатель поворачивает колеса, на короткое время детали оказываются нагруженными. При этом мощность, развиваемая шаговым двигателем, во много раз меньше мощности, развиваемой заводной пружиной. Это позволяет не устанавливать камни в кварцевый механизм часов. Однако статор двигателя достаточно сильно «притягивает» ротор, и эта опора – единственное место в часах, где контактное давление относительно велико. Поэтому сюда иногда устанавливается один-два камня. Электронный часовой механизм имеет приблизительно те же особенности, что и кварцевый, поэтому в данной статье мы не будем подробно останавливаться на нем.

Какие бывают камни?

С 1902 года в часах, как правило, применяются синтетические драгоценные камни. По техническим характеристикам и строению кристаллической решетки они тождественны натуральным, а иногда и превосходят их по качеству (не говоря уже о рентабельности). Натуральные драгоценные камни используются в лимитированных сериях у люксовых брендов. Единственный аспект, по которому натуральные камни могут считаться лучше синтетических – эстетический.
Камни в механизме могут быть декоративными и функциональными (рабочими). Скажем, в очень дорогих часах при открытой задней крышке можно насчитать до 100 рубинов, при этом функциональными из них является только пятая часть, а остальные добавлены для красоты и важности.

Чем больше камней в часах, тем лучше?

Вовсе нет. Стандартный механизм наручных часов с ручным подзаводом включает в себя 17 камней, которые отлично справляются практически с любыми нагрузками. Автоматический подзавод требует всего на 4-8 камней больше для корректной работы ротора. Правда, некоторые хронографы, в которых стоит какой-либо механизм часов ETA, например 2894-2, нуждаются в паре дополнительных камней. Соответственно, чем больше в часах усложнений вроде турбийона, репетира или вечного календаря, тем «каменистее» почва.
Часы с открытым механизмом наглядно демонстрируют: сколько бы ни было в часах камней – 19, 25 или 33 – их красота от этого не меняется! При равных показателях качества «национальность» часов так же практически не играет роли при определении «статусности» того или иного механизма.
Поищите у себя дома – может быть, где-нибудь найдется старый часовой механизм со стрелками. Изучите его внимательно – если повезет, найдете пару сувенирных рубинчиков. В следующий раз мы подробно рассмотрим часовые механизмы для настенных часов – их устройство и особенности работы. Настенный часовой механизм не менее интересен для изучения, чем механизм наручных часов!

Часовые камни

Камни - термин, применяемый для обозначения часовых деталей, изготовленных из драгоценных камней, синтетических или, реже, натуральных. Наручные механические часы хорошего качества имеют 15-17 камней: два палетных, один - импульсный на импульсном ролике баланса, по два - подшипники и опоры на оси баланса, анкера, секундного и промежуточного колёс и т. д. Более дорогие часы имеют большее количество камней. Использование палет, импульсных камней, опор для цапф и осей из искусственного рубина уменьшает потери энергии на трение и износ деталей.

Часовые камни по назначению разделяют на две группы:

• 1. Функциональные - если они служат для стабилизации трения или уменьшения скорости изнашивания контактирующих поверхностей деталей. К функциональным камням относят:

камни с отверстиями, служащие радиальными или осевыми опорами; камни, способствующие передаче силы или движения; несколько камней (например, шариковые муфты для механизма подзавода), объединенные в один функциональный камень независимо от числа камней.

• 2. Нефункциональные - декоративные камни. К ним относят: камни, закрывающие камневые отверстия, но не являющиеся осевой опорой; камни, служащие опорой часовых деталей (например, барабанное, передаточное колесо и т. п.)

При маркировке указывают только число функциональных камней или функциональных камневых опор. Изготовляют часовые камни из искусственного рубина.

Опорами (подшипниками) для вращающихся осей точек //- VII служат рубиновые камни. Число камней в известной степени определяет качество часов. Часы наручные без дополнительных устройств имеют 15-17 камней, с дополнительными устройствами 21-23 камня, а в некоторых сложных конструкциях до 29 камней. Число камней в наручных часах К-2609 (см. рис. 129) равно 19. Применение рубиновых камней в часах обусловлено тем, что при передаче очень малых моментов на ходовое колесо, а затем на баланс, потери на трение у передающих пар должны быть минимальными; например, на оси барабана тех же наручных часов при полной заводке пружины момент равен 8,56 Н-мм, а момент на оси ходового колеса при i = 3600 равен всего 0,002 Н-мм, т. е. общий коэффициент полезного действия передающих пар тЬбЩ = 0,84 или одной зубчатой пары г\ = 0,96.

Из всех минералов и металлов рубин имеет наименьший коэффициент трения (в паре со сталью), равный 0,12-0,15. В процессе эксплуатации этот коэффициент становится еще меньше, достигая в некоторых случаях 0,08. В табл. 24 приведены типы камней, нормализованных ГОСТ "7137-73.

Тип камней СЦ, СЦБМ и СН применяют для цапф оси центрального колеса и последующих осей, включая ось анкерной вилки; тип камней СС, НП и Н - для узла баланса, анкера и ходового колеса; тип камней П и ПВ - палеты входа и выхода анкерной вилки и тип камней И - импульсный камень двойного ролика баланса. Камни типа СЦ2М применяют в опорах центрального триба.

В часах повышенной точности и 1-го класса в узле анкерной вилки применяются четыре балансовых камня. Камни изготовляют с шероховатостью рабочих поверхностей 11-13-го классов и допуском на размеры 0,005-0,01 мм. Габаритные размеры камней очень малы. Рубин имеет высокую твердость, но и повышенную хрупкость. Для его обработки применяют алмазный инструмент. В табл. 25 приведены величины зазоров сопрягаемых деталей.

Этот материал обладает высокой твердостью и износостойкостью, хорошо обрабатывается, поддается полированию. Камни из искусственного рубина не окисляют и не разлагают часовое масло. Кроме того, этот материал имеет красивый внешний вид.

Из камней изготовляют палеты, импульсные камни, а также опоры для цапф трибов и осей.

Часовые камни длительное время могут удерживать смазку, обеспечивая стабильную работу часового механизма. В часовом механизме применяют камни различной формы и размеров: накладные, сквозные, палеты, импульсные (эллипсы).

Накладные камни применяют в качестве подпятников для снижения трения в опорах. Их ставят с обеих сторон оси баланса. Иногда накладные камни применяют и в качестве подпятников для осей анкерной вилки, анкерного триба и т. п. Сквозные камни различной формы используют как подшипники для цапф осей и трибов. Цапфы трибов и осей колесной системы и механизма хода, как правило, имеют опорное заплечико, поэтому в сквозных камнях для них имеется цилиндрическое полированное отверстие.

Цапфы оси баланса, который совершает большое количество колебаний (432 000 полуколебаний в сутки), не имеют заплечика, поэтому в сквозных камнях для них отверстие имеет не цилиндрическую, а скругленную форму, так называемый оливаж (рис. 22, г). ???

Во всех сквозных камнях есть специальное углубление, масленка, в которой удерживается часовое масло. Чтобы камни не раскалывались, при запрессовке в сквозных камнях выполняют заходную фаску пулевидной формы. Усилие запрессовки увеличивается постепенно.

Палеты анкерной вилки также изготовляют из искусственного рубина. Палеты имеют форму прямоугольной призмы. По углу, образованному плоскостью импульса и плоскостью основания, они делятся на палеты входа с более тупым углом и палеты выхода с менее тупым углом. Заходная фаска палеты выхода находится против плоскости покоя, а заходная фаска палеты входа - на плоскости покоя.

Импульсный камень (эллипс) представляет собой цилиндрический штифт с сечением в виде срезанного эллипса. В часах он осуществляет взаимодействие баланса с анкерной вилкой.

В часах с обычной кинематической схемой применяется, как правило, от 15 до 17 камней. Изменение кинематической схемы и введение различных дополнительных устройств в часах увеличивает число камней, в некоторых конструкциях оно достигает 29 и более.