§ 10. Оси и опоры

В часовых механизмах оси, как правило, составляют одно целое с трибом, колеса закрепляют с помощью глухой или фрикционной посадки.

Фрикционная посадка обеспечивает возможность поворота колеса на оси при приложении определенных усилий.

Нормальная работа зубчатой передачи всякого механизма, и особенно часового, возможна только в том случае, если оси, на которых закреплены колеса, отвечают определенным требованиям.

Оси колес должны быть строго параллельны между собой за исключением передач со взаимно-перпендикулярными осями.

Ось вращаясь в опорах механизма, должна иметь определенный осевой (направленный вдоль оси) и радиальный (направленный вдоль радиуса оси) зазоры.

В часовых механизмах эти зазоры, как правило, имеют очень небольшую величину, что обеспечивает нормальную работу передачи. Цапфы вращающихся осей должны быть очень хорошо отполированы, с тем чтобы максимально уменьшить трение, возникающее в опорах.

Расстояние между вращающимися осями должно быть постоянным. В ремонтной практике не всегда представляется возможным произвести точный замер осевого или радиального зазора, который определяется несколькими сотыми долями миллиметра. Для этого необходимо иметь соответствующий мерительный инструмент. Особенно трудно замерить диаметр отверстия пружины, который иногда равен 0,1 мм.

Величины допускаемых осевых зазоров для часового механизма типа «Победа» приведены в табл. 4.

Измерение указанных в табл. 4 величин в условиях ремонтной мастерской связано с определенными трудностями, однако часовому мастеру необходимо научиться определять их на глаз.

При ремонте часов необходимо контролировать зазоры, а если это требуется, то и обеспечивать их, с тем чтобы получить нормальную работу механизма после выхода его из ремонта.

Величина нормального радиального зазора зависит от диаметра цапфы. В опорах с тонкими цапфами достаточно иметь зазор порядка 0,01 мм, тогда как для цапф с большим диаметром (более 0,2 мм) зазор может быть порядка 0,02 мм и даже больше. Цапфы осей наручных и карманных часов, как правило, вращаются в камневых опорах, отверстия которых для одного номинального диаметра изготовляют с допуском, вследствие чего зазор также может иметь отклонение в установленных пределах.

В осях баланса для большей прочности переход от цилиндрической части цапфы к оси выполняют плавно. Для вращения осей с такими цапфами, кроме сквозных камней, опоры должны иметь подпятники — накладные камни. Пятка цапфы оси баланса закругляется по радиусу и хорошо полируется.

Радиус закругления пятки цапфы равен примерно двум-трем диаметрам цапфы, а иногда делается еще более плоским, чтобы уменьшить перепад трения в опорах при изменении положения часов.

Определение радиального зазора производят, измеряя отверстие опоры с помощью гладких цилиндрических калибров и диаметр цапфы оси микрометром или индикатором. Отечественная промышленность выпускает наручные и карманные часы почти исключительно с камневыми опорами. Камневые опоры изготовляют из синтетического рубина с высокой точностью размеров и чистотой поверхности. Такие опоры значительно уменьшают трение.

Камневые подшипники, применяемые в часовых механизмах, могут быть со сквозным отверстием (фиг. 112, а-д) и с плоской опорной поверхностью (фиг.112, е). Отверстие может иметь олеваж, т. е. оно может сопрягаться с соседними поверхностями по радиусу.

Для балансовых осей и осей такого же типа применяют опоры, состоящие из камня со сферической опорной поверхностью и накладного камня. Разрез такой опоры приведен на фиг. 112, г.

Фиг.112. Формы камней.

Как правило, в современных часах камни запрессовывают в платину и мосты с помощью потанса (фиг. 113).

Фиг. 113. Общий вид потанса.

Большие зазоры в опорах могут привести к нарушению зубчатого зацепления, вершина зуба колеса может касаться впадины зубьев триба, или наоборот.

Большие зазоры в опорах анкерного колеса или анкерной вилки могут привести к нарушению действия спуска или к необходимости иметь более глубокий спуск, что также отрицательно сказывается на работе часового механизма.

Применение камневых опор из весьма твердого рубина снижает трение, уменьшает износ и сохраняет неизменным межцентровое расстояние, что особенно важно для часового зубчатого зацепления. При запрессовке камней очень важно правильно подготовить отверстие под имеющийся диаметр камня. Отверстие должно быть на 0,01 мм меньше диаметра камня.

Даже при правильном отверстии запрессовку выдерживают только камни высокого качества. Конец пуансона, применяемого для запрессовки камней, должен быть хорошо отполирован и соответствовать диаметру камня. Отверстия под камни в платинах и мостах подготовляются развертками или пушечными сверлами. Осторожным вращением развертку или пушечное сверло вводят в отверстие платины или моста. Как уже упоминалось, диаметр цилиндрической части развертки должен быть примерно на 0,01 мм меньше диаметра камня, только в этом случае установленную камень будет запрессован правильно.

При удалении испорченного камня для уменьшения подгонных работ необходимо заменить положение его плоскости относительно поверхности платины или моста. В потансах с микрометрическим винтом глубину запрессовки можно установить заранее по старому камню.

Пуансон, применяемый для удаления старого камня, должен быть немного меньше диаметра камня, иначе он приведет к порче края отверстия.

При замене камня другим такого же размера может случиться, что вновь установленный камень будет слабо запрессован. Отверстие при многократной посадке может несколько расшириться. В этом случае его необходимо стянуть пуансоном.

Запрессовка камня в отверстие требует достаточно большого усилия. Если камень запрессовывается до уровня платины или моста, то можно применять пуансон несколько большего диаметра, чем камень.

В потансах микрометрическим винтом и регулируемым упором установка производится автоматически в зависимости от настройки потанса. Применение потансов с пуансонами для запрессовки камней, перемещение которых производят ударами молотка, требует особого внимания, так как при ударах может легко произойти раскол камня. Если камень нормально располагается ниже поверхности платины или моста, то диаметр пуансона должен быть меньше диаметра камня.

Камни со сферической поверхностью нельзя запрессовывать плоским пуансоном. Для таких камней необходимо применять пуансоны с обратной сферой или пуансоны, касающиеся камня только по краям. Центрирование таких пуансонов обеспечивается конусом с пружиной, который вмонтирован в центре пуансона.

В часах отверстие верхней опоры должно строго совпадать с отверстием нижней.

При запрессовке камней баланса необходимо учитывать зазор, который должен быть между сферической поверхностью сквозного камня и плоской поверхностью накладного. Это расстояние должно быть около 0,02 мм. Оно необходимо для удержания масла в опоре.

Накладной камень, как и сквозной, должен быть запрессован прочно, иначе могут быть нарушены все зазоры; в опорах баланса это вызовет утечку масла.

В часах с противоударным устройством установку оси баланса (фиг. 114, а) и замену камней производят редко; если произойдет раскол камня, рекомендуется заменить весь комплект.

Важной деталью противоударного устройства является пружина, которая удерживает накладной камень в конусе, где он может перемещаться во всех направлениях. Благодаря своей форме пружина после удара возвращает комплект — камень и накладной камень — в необходимое положение. Если конус посадочного места чашки не вполне чист или имеет заусенцы, то возврат камня в исходное положение может быть затруднен и ход часов будет нарушен. В настоящее время в противоударных устройствах сквозной и накладной камень вмонтированы в одну оправу — бушон; такое устройство повышает надежность работы и обеспечивает хорошее удержание масла.

Разборку блока (фиг. 114, а) начинают со снятия пружины 1. Это производят пинцетом или тонкой иглой. После удаления пружины все детали противоударного устройства (фиг. 114, б) легко вынимаются (камни накладной 2, сквозной 3 и бушон 4). Отверстие в блоке, где проходит ось баланса, не должно иметь следов масла, так как при срабатывании противоударного устройства ось баланса может быть прижата к стенке этого отверстия, и если масло загустело, то она может приклеиться.

Фиг. 114. Опоры с противоударным устройством.

Встречаются и другие типы противоударных устройств, в которых накладной камень запрессован в стальной пружине, имеющей форму спирали. Таким образом, баланс при ударе может иметь только осевое смещение.

В противоударном устройстве, кроме замены поврежденных камней, возможна замена пружины и чрезвычайно редко бушона, который может быть выточен по форме и размерам заменяемых деталей.

В часах ранних выпусков посадка камней производилась не непосредственно в мосты и платины, а в латунные оправы — шатоны. Шатон представляет собой кольцо, в которое закатывается камень до запрессовки его в платину или мост.

При ремонте часов, если требуется заменить камень в шатоне, иногда целесообразнее камень не закатывать, а отверстие шатона развернуть и запрессовать камень. В некоторых случаях вместо шатона можно запрессовать камень непосредственно в платину или мост, но для этого внешний диаметр нового камня должен быть больше диаметра старого.

При закатке камня в шатон или запрессовке непосредственно в мост и платину сломанный камень удаляется, кромка открывается и после вставки камня закатывается. Если требуется наготовить новый шатон, то сначала обтачивают его внешний диаметр, затем протачивают место для камня резцом с прямоугольной режущей кромкой. Для закатки камня вокруг него вытачивают канавку, которая отделяет кромку для закатки от остального шатона. После вставки камня гладилкой с полированной поверхностью кромку завальцовывают в сторону камня.

Если кромка слишком тонкая, то она может лопнуть во время закатки. При толстой кромке закатать камень будет очень трудно.

Открытие кромки после удаления сломанного камня можно производить гладилкой для закатки.

Рассмотрим наиболее распространенные формы цапф, осей и дефекты их состояния.

В современных наручных и карманных часах цапфы осей баланса имеют форму, показанную на фиг. 115, а. Ось 4 имеет пятку 1, закругленную по заданному радиусу, цилиндрическую часть 2 и переходную 3. В часах более ранних выпусков встречаются цапфы оси баланса, выполненные с уступом (фиг. 115, б), который исключает попадание масла на ось.

Конические цапфы (фиг. 115, в) оси баланса часов-будильников вращаются в центровых винтах; такие опоры называют опорами на кернах.

Цапфа оси баланса, показанная на фиг. 115, г, применяется в будильниках, центровые винты которых имеют опорные камни.

Цапфы осей (фиг. 115, д) промежуточных колес отличаются преимущественно размером.

Фиг. 115. Формы цапф осей балансов.

В современных будильниках отечественного производства, кроме опор на центрах (фиг. 116, а), применяют камневые опоры, которые запрессованы в центровые винты (фиг. 116, б).

Фиг. 116. Центровой винт будильника с камневой опорой и без нее.

Повреждение камневой опоры, запрессованной в центровой винт, вызывает необходимость его замены или новой запрессовки камневой опоры; последнее выполнить довольно сложно. Недостаток этих опор состоит в том, что они не позволяют производить чистку.

Для нормальной работы оси камневые опоры должны быть правильно установлены.

На фиг. 117, а показана правильная установка камневых опор оси баланса, а на фиг. 117, б — неправильная. При перекосе накладного камня масло, находящееся в опоре, как правило, уходит из нее.

Как уже отмечалось, отверстие сквозного балансового камня имеет алеваж, который уменьшает трение и вредное влияние возможного перекоса оси от несоосности отверстий верхней и нижней опор.

Фиг. 117. Расположение камневых опор оси баланса.

Запрессовка сквозного камня в платину или мост с перекосом (фиг. 118, а) уменьшает радиальный зазор цапфы оси, а также нарушает соосность. Несоосность отверстий опор оси анкерной вилки может быть выявлена проверкой параллельности плоскости вилки относительно поверхности платины механизма. Производя проверку соосности по положению вилки, необходимо проверить правильность посадки вилки на оси. К уменьшению радиального зазора может также привести изгиб цапфы оси (фиг. 118, б). На величину радиального зазора при наличии несоосности большое влияние оказывает длина отверстия в камневых опорах.

Фиг. 118. Расположение осей промежуточных колес и вилки.

Цапфы осей анкерной вилки секундного и промежуточного колес должны иметь форму, показанную на фиг. 119, а. Угол между цилиндрической частью цапфы и заплечиком прямой; радиус перехода очень незначительный.

Цапфы с конической формой к оси (фиг. 119, б) и с конической формой к пятке (фиг. 119, в) недопустимы.

Фиг. 119. Формы цапф промежуточных осей.

Большой радиус перехода приводит к уменьшению радиального зазора цапфы оси. Поэтому она опирается на камень не плоскостью заплечика, а скруглением (фиг. 120, а), причем может измениться не только радиальный зазор, но и осевой, как это видно из той же фигуры, где дефект, показан с преувеличением. Конусность уменьшает радиальный зазор (фиг. 120, б).

Фиг. 120. Некоторые дефекты опор.

Чрезмерно малые зазоры так же вредны, как и слишком большие. При малейших перекосах, которые могут произойти при установке механизма в корпус, при небольшом загрязнении его, трение в опорах увеличивается и оно может явиться причиной плохого хода или полной остановки механизма.

В бескамневых опорах при длительной эксплуатации часового механизма имеют место повреждения как отверстий опор, так и цапф осей. Износ отверстия подшипника в результате неправильного давления цапфы оси под воздействием зубчатого зацепления (цапфа короткая) показана на фиг. 121, а.

Исправление такого повреждения может быть выполнено путем рассверловки отверстия с последующей его запрессовкой заглушкой и высверливания нового отверстия. Иногда отверстие можно стянуть пуансоном и развернуть отверткой. Такое повреждение характерно для опор настольных, настенных и напольных часов, имеющих сильные пружины и тонкие платины.

Износ отверстия опоры и цапфы оси наблюдается также при длинной цапфе (фиг. 121, б). Недостаточное стягивание отверстия опоры пуансоном уменьшает последнее только в верхней его части (фиг. 121, в). Такие опоры обычно очень скоро выходят из строя.

При зенковании отверстия опоры с двух сторон, что делается иногда для снятия заусенцев после сверления, может произойти заедание оси (фиг. 121, г) (показано с преувеличением).

Фиг. 121. Повреждение опор в бескамневых механизмах.

В будильниках, настольных и настенных часах широко применяют различного рода втулки, закрепляемые на осях запрессовкой. Переходные втулки служат для посадки колес, цевочных трибов, различного рода рычагов и других деталей.

Закрепление колес, рычагов, кулачков и других деталей на втулках производят чаше всего расчеканкой.

При снятии втулки, закрепленной расчеканкой, необходимо предварительно обточить ее на станке. Обточку необходимо вести с таким расчетом, чтобы не снимать металла больше, чем это необходимо для снятия детали. Надо учитывать, что обтачиваемый металл необходим для последующего закрепления детали.