Зачем нужны камни в часах. Зачем в механических часах те самые камни Часовые рубиновые камни

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.

Камни в часовом механизме используются для стабилизации трения и увеличения срока эксплуатации контактирующих элементов.

Источником энергии в любом часовом механизме является пружина, которая внешне напоминает стальную плоскую ленту. Когда часы заводят, она скручивается и вбирает энергию. Второй конец пружинной ленты крепится к барабану, который и передает энергию на шестеренки, создающие колесную систему, обеспечивающую передачу энергии. Скорость вращения шестеренок контролируется благодаря наличию спускового механизма, состоящего из множества подвижных элементов, установленных на осях.

Любой механизм, включающий вращающиеся оси, нуждается в минимизации трения подвижных элементов об основу. Чем меньшим будет трение, тем дольше часы смогут работать без завода и тем дольше прослужат детали. В любом другом механизме можно было бы использовать подшипники, но в часах применяются те самые камни. Они не боятся износа и коррозии, а отшлифованная поверхность камня в течение долгого времени остается идеально ровной и чистой. Кроме того, часовые камни продлевают срок службы механизма, так как трение камня о металл не так сильно влияет на состояние механизма, как трение двух металлических элементов.

Отдельного внимания заслуживает импульсный камень, который устанавливается на маятнике и постоянно ударяет по рожку анкерной вилки. Импульсный камень должен быть особенно износостойким.

Какие камни используются в механизме часов?

Натуральные алмазы и рубины в своих наручных часах используются только производители изделий премиум-класса и то обычно только в лимитированных сериях или в моделях, выполняемых по заказу. Преимущественно камни в часах - это искусственные сапфиры и рубины. Некоторые производители часов, например Seiko, даже имеют отдельные подразделения, специализирующиеся только на подготовке камней для часов. К слову, искусственные камни даже лучше справляются со своими задачами, так как имеют более равномерную структуру и не содержат примесей.

Количество камней в часах

Сразу стоит пояснить, что если в одних часах установлено 17 камней, а в других 40, то это не значит, что вторые лучше первых в 2 раза. В часах с автоподзаводом и тремя стрелками устанавливается максимум 25 камней, больше не получится установить даже при огромном желании. Большее число камней используется только в часах с хронографами и другими сложными механизмами. Впрочем, некоторые производители, стараясь привлечь внимание покупателя, намеренно устанавливают камни в тех местах, где в них нет необходимости.

Современные производители механических часов используют камни четырех назначений:

• Сквозные (принимают радиальные нагрузки в осевых опорах).
• Накладные (снижают трение на торцах осей).
• Импульсивные (передают энергию к балансу).
• Паллеты (обеспечивают нормальную работу анкерной вилки).

Основа любых наручных часов - это сквозные камни, которых должно быть не менее двенадцати. Каждый сквозной камень имеет небольшое углубление, предназначенное для часового масла. Общепринятый стандарт указывает на то, что в часах должно быть установлено не менее 17 камней, хотя в последние годы явно наметилась тенденцию к использованию 21 камня, что положительно сказывается на износостойкости механизмов.

Механизм швейцарских часов - это святая святых механических часов, куда непосвященным вход строго запрещен. С использованием камней в калибре часов связаны многие мифы. Например, раньше считалось, что количество камней влияет на качество хода. Так ли это на самом деле и почему эти камни называют драгоценными - попытаемся прояснить в сегодняшней статье. Главным вопросом, лежащим на поверхности, остается роль камней в механизмах. Ведь ни одна маркировка без указания количества камней внутри калибра.

Каждый часовой мастер без заминки ответит, что камни в часах нужны для того, чтобы стабилизировать трение и снизить степень износа соприкасающихся поверхностей механизма. Стандарт NIHS 94-10 о функции камней в механизме был принят в Швейцарии в 1965 году.

Механизм часов и минеральные подшипники

Механизм часов устроен таким образом, что основные его оси постоянно находятся под нагрузкой: заводная пружина заставляет их вращаться, а регулятор спирали сдерживает это вращение. На опору баланса приходится самая большая работа: помимо возвратно-поступательных движений на ней крепится довольно увесистый баланс. Место соединения оси с платиной – неподвижной частью механизма – подвергается сильному трению, и для его стабилизации в устройстве швейцарских часов используются специальные подшипники.

Известно, что коэффициент трения закаленной стали и рубина точно такой же, как в паре стали с латунью. Зачем же часовщики применяют драгоценные минералы в механизмах швейцарских часов? Цапфы осей, которые вставляются в подшипник, очень малы в диаметре и составляют всего сто микрон. Поэтому камни в часах нужны скорее для увеличения долговечности опор осей в механизме, где уменьшение трения является естественным решением вопроса. Преимущества камня перед металлом очевидны: он не окисляются и не коррозирует, а отшлифованная каменная поверхность будет дольше сохранять свою форму. Камни лучше справляются с нагрузкой от ударов о рожки анкерной вилки и с давлением выступов анкерного колеса.

Впервые использовать драгоценные камни в механизме часов предложил Джордж Грэм, основатель часовой мануфактуры Graham . В 1713 году Грэм изобрел свободный анкерный спуск, который используется и в наши дни. Руке Грэма принадлежит создание более трех тысяч экземпляров карманных часов, и в каждых из них содержатся рубиновые подшипники. Начиная с 1725 года можно было в калибре.

Рубины в часах и их оптимальное количество

Рубины в часах располагаются внутри механизма в зависимости от функций. В привычном трехстрелочнике оптимальное количество рубиновых камней достигает семнадцати. Иногда конструкторский подход заставляет поменять часть камней на латунные подшипники и в таком случае в характеристике часов пишется истинное количество камней. Каждое дополнительное усложнение добавляет число камней в механизм.

Существует масса курьезных случаев, когда количество камней в несколько раз превышает их необходимое число. Например, маркировка, включающая пятьдесят, восемьдесят и даже сто камней, вызывает недоумение у покупателя. Много – не значит хорошо. Подобный ход вводит в заблуждение новичков. Все камни, которые реально используются в механизме швейцарских часов, называются функциональными. Все остальные камни на калибре выполняют декоративную функцию, которые в стандартную маркировку, принятую во всем мире, не вписываются.

Где не нужны камни? В кварцевых часах. Единственный момент нагрузки на колесную передачу происходит во время поворота шагового двигателя. За счет фактического отсутствия механического хода в кварцевых часах практически полностью предотвращается износ. Поэтому, если в характеристике кварцевых часов указано количество один, два камня или без камней, ничего страшного это не обозначает. Те мануфактуры, что очень высокого качества без единого камня.

Механические швейцарские часы в течение двух веков изготавливались с настоящими рубиновыми камнями внутри механизмов. Ситуация поменялась, когда в 1902 году была изобретена технология по выращиванию искусственных рубинов. Такой оборот истории во многом позволил выпускать часы массово. В наши дни природные минералы используются очень редко, потому, что искусственные камни более надежны в работе и их легче обрабатывать, чем натуральные. Конечно же, осознание того, что калибр часов содержит натуральные рубины, приносит большое эстетическое удовольствие. Но от использования синтетических камней ценность настоящих часовых шедевров не умаляется.

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.

Помните, еще в детстве мы рассматривали наручные отцовские или дедушкины часы, на которых была указана модель, марка и количество камней. Всегда интриговал вопрос – для чего же в часах камни? А если они еще и драгоценные, то часы сами собой становились семейной ценнейшей реликвией. Мы уже выросли, но все же этот вопрос до сих пор может волновать. Чтобы разобраться в этом, нужно понять работу часов и что под собой подразумевают пресловутые камушки.

Камни в часах

«15 камней» в часах – что это значит?

Разберемся сначала, что такое камни в механических часах? Итак, часовые камни – это обязательные детали, чаще всего используются сапфиры или рубины, для долговечной работы и меньшей износостойкости изделия. Это подшипники, которые стабилизируют трение деталей, контактирующих между собой. Обычно используется 15-17 камней в часах. Такой набор только в стандартных механизмах, дорогие модели имеют в своем составе гораздо большее количество драгоценностей.

В свою очередь они могут делиться на:

1. Функциональные . Это те, которые предназначены для работы в механизме, обеспечивают долговечность и снижают трение между деталями.
2. Нефункциональные . Камушки для декора. Они не имеют связи с опорами осей, могут служить для скрытия камневых отверстий.

На циферблате обычно пишут первый вариант, то есть количество функциональных кристаллов.

Как работают механические часы?

Чтобы более подробно разобраться в этом вопросе, нужно знать, как работают механические часы . Любой специалист знает, для чего нужны драгоценные детали. Разберемся в вопросе более простым языком.

Энергию часам дает специальная пружина, которая выглядит как плоская стальная лента

Когда вы заводите механизм, пружина сжимается и сохраняет в себе энергию, которую передает барабану. Последний вращаясь передает ее шестеренкам. Шестеренки, образуя специальную колесную систему , вращаются постепенно, не тратя всю энергию сразу. Как это происходит?

Этой проблемой занимается спусковой механизм . Он полностью контролирует работу шестеренок и не дает им вращаться хаотично. Во главе этой системы стоит балансовый регулятор. Зачем же он нужен? А для того чтобы колесо вращалось с определенной скоростью в одну и другую сторону.

Камни в часовом механизме

Функциональность и работа камней

Камень в часах используется вместо подшипника. Механизм работает на вращающихся деталях, которые имеют свои оси. Каждая их них испытывает напряжение с двух сторон, от балансового регулятора и от пружины . Везде происходит процесс трения. Чтобы минимизировать его и снизить износ необходимы подшипники. Вот как раз их функцию и выполняют камни.

В чем плюс таких необычных, но таких нужных деталей ?

Искусственные или драгоценные материалы не изнашиваются и не подвергаются коррозии

Если их правильно отшлифовать и обработать, они все время службы будут ровными и чистыми. Они увеличивают срок службы вращающихся деталей. Между прочим, камни используются не только в часах. Импульсные камни есть и в маятниках.

Роскошь в часах: драгоценности и их количество

Сейчас многие разочаруются. Натуральные рубиновые или алмазные камни встречаются очень редко. Обычно только лимитированные и дорогие серийные модели встречаются с таким уникальным набором. Чаще всего встречается корунд, кристаллический минерал, который имеет свою особенную структуру из синтетического рубина или сапфира.

Минерал корунд

Такой минерал тоже отлично влияет на износостойкость . Некоторые камни намного лучше, чем натуральные. Это означает то, что синтетический материал бывает качественнее, равномернее и лучше из-за чистоты изделия.

Сколько камней в часах? Многих интересует этот вопрос. Стоит запомнить, что качество изделия не зависит от количества камней.

Для хорошей и долговечной работы часов вполне хватит 15-20 камней

Больше 25 камней ставить в механизм уже просто бессмысленно. Если информация от производителя свидетельствует о наличии 35 камней, к примеру, то это уже не простой механизм в три стрелки.

В швейцарских моделях очень часто используются рубины . Сразу возникает тот же вопрос – зачем нужны рубиновые камни в механических часах и чем они хороши?

Рубиновые камни

Механические швейцарские часы на протяжении своей истории изготавливались только с рубинами, при чем натуральными. Все изменилось только в 1902 году. Именно в тот момент произошел «технологический взрыв » ­– был создан метод по выращиванию искусственных камней. Есть механизмы, где они не используются. Это кварцевые изделия. Здесь неважно, сколько камней использовалось. Здесь собственная система работы, которая заключается только в единственной колесной передаче. Только в тот момент происходит передача энергии. В кварцевых часах может быть задействован 1-2 рубиновых камня, но это не значит, что нарушена целостность механизма. Узнать, который час можно и без них.

Использование кристаллов и драгоценных материалов в механизмах часов уже давно поросло мифами и легендами. Но разобравшись в данном вопросе, понимаешь, что ничего сверхъестественного и сложного не было. Просто нужно заглянуть глубже , в самое сердце часов – в их механизм.