Off White Blog
Cân bằng thời gian - Chúng tôi hướng mắt về bánh xe cân bằng

Cân bằng thời gian - Chúng tôi hướng mắt về bánh xe cân bằng

Tháng 29, 2024

Trong câu chuyện cuối cùng của chúng tôi về mùa xuân cân bằng - nghĩa đen là trái tim đang đập của đồng hồ cơ - có vẻ như thành phần này thực hiện tất cả các công việc nặng nhọc, theo như công việc của văn phòng hỗ trợ chấm công. Như bất kỳ nhà sản xuất đồng hồ nào cũng sẽ nói với bạn - và một số lượng lớn các CEO thương hiệu đồng hồ cũng vậy - có rất ít điểm để nói lên một mùa xuân cân bằng mới nếu người ta không giải quyết bánh xe cân bằng, và thực sự là đòn bẩy thúc đẩy hệ thống. Trong câu chuyện này, chúng tôi sẽ nhìn chủ yếu vào bánh xe cân bằng, với một vài bước đột phá vào lịch sử và hoạt động của các cuộc vượt ngục, détente và đòn bẩy của Thụy Sĩ. Đối với đòn bẩy hoặc ngã ba pallet, nó sẽ phải chờ một vấn đề khác.

Chúng ta bắt đầu câu chuyện này khi kết thúc cuối cùng - lưu ý rằng bánh xe cân bằng và keo xịt tóc cần phải hoạt động cùng nhau. Cách tốt nhất để hiểu điều này là nghĩ về mối quan hệ giữa đồng hồ đeo tay cơ học và đồng hồ quả lắc. Giống như con lắc là cơ quan điều tiết của đồng hồ, lò xo cân bằng và cân bằng thực hiện chức năng tương tự trong đồng hồ đeo tay. Điều đó có nghĩa là lò xo cân bằng và cân bằng phải xấp xỉ ảnh hưởng của trọng lực. Nhân vật chính trở lại của chúng tôi cho phần giới thiệu này không ai khác ngoài nhà vật lý người Hà Lan Christiaan Huygens. Bạn sẽ nhớ lại rằng Huygens đã đi tiên phong trong lò xo cân bằng (hoàn thiện nó vào năm 1675) và con lắc (của đồng hồ đã nói ở trên).



Thật kỳ lạ, bánh xe cân bằng dường như đã tồn tại trước thời Huygens - chính Huygens đã thiết kế hệ thống bánh xe cân bằng và hệ thống lò xo của mình theo kiểu thoát hiểm. Thật vậy, Huygens và những người tiên phong khác đã tìm kiếm thành phần phù hợp để tạo ra dao động điều hòa, và phần còn thiếu đó là lò xo cân bằng. Vì vậy, phần còn lại của lối thoát verge - hệ thống đòn bẩy Thụy Sĩ sẽ chỉ xuất hiện sau đó - tồn tại trước năm 1675.

Dao động điều hòa, như một tính chất vật lý, đã được Galileo Galilei khám phá đầu tiên khi ông nghiên cứu chức năng của con lắc vào đầu thế kỷ 17. Chính Galileo đã phát hiện ra chủ nghĩa đẳng thời như một thứ gì đó nội tại đối với sự lắc lư của con lắc. Về cơ bản, chu kỳ dao động của bất kỳ con lắc đã cho là tương đối phù hợp, bất kể kích thước của cú swing. Với điều này, người ta có thể có được một máy chấm công ổn định bởi vì khi con lắc tiếp tục lắc, đồng hồ tiếp tục tích tắc. Rõ ràng, một chiếc đồng hồ đánh dấu ở các tốc độ khác nhau tùy thuộc vào độ lắc của con lắc sẽ ít hữu ích hơn.

Galileo Galilei


Con lắc có được tính chất đẳng thời này từ trọng lực, có nghĩa là đồng hồ được trang bị con lắc phải ổn định nhất có thể; chuyển động phá vỡ sự lắc lư của một con lắc, đưa ra sự biến đổi không mong muốn. Huygens đã hoàn thành dự án đồng hồ quả lắc ban đầu được đưa vào hoạt động bởi Galileo. Trước sự ra đời của đồng hồ quả lắc, đồng hồ cơ đã sử dụng một thành phần khác để mô phỏng chủ nghĩa đẳng thời: foliot. Dựa vào lực quán tính, đây là một thanh ngang (có trọng lượng ở hai đầu) xoay chính xác ở giữa. Chuyển động rung lắc kết quả, được thúc đẩy bởi động năng của một lò xo không cuộn, cung cấp tốc độ chấm công.

Cắt trực tiếp đến các tổ hợp cân bằng cơ học ngày nay, bánh xe cân bằng quay khoảng một lần rưỡi theo một hướng, tạo thành một cú swing. Đây là khoảng 270 ° cho mỗi bên của vị trí cân bằng trung tâm Bánh xe cân bằng. Một chu kỳ hoàn chỉnh là hai trong số các dao động này, có nghĩa là hai nhịp. Độ cứng của lò xo cân bằng và mô men quán tính của bánh xe là các yếu tố chính trong phương trình xác định cần bao nhiêu giây để hoàn thành một chu kỳ.

Quay trở lại chủ đề của bánh xe cân bằng và foliot, không rõ khi nào bánh xe cân bằng thay thế hoàn toàn cho foliot. Một điều chắc chắn là sự ra đời của con lắc và lò xo cân bằng đã đưa những thiếu sót của sự thoát ra khỏi bờ vực vào sự giải thoát khắc nghiệt. Nhiều cuộc đào tẩu khác nhau đã cạnh tranh để thay thế nó, bao gồm cả vụ bắt giữ và vụ trốn thoát xi lanh. Cuối cùng, đó là cả sự thoát ra khỏi mỏ neo và sự thoát ra của đòn bẩy cuối cùng đã phong ấn số phận của cuộc vượt ngục đã từng thống trị.


Trường hợp nào bánh xe cân bằng phù hợp với câu chuyện này? Chà, một mô tả đầy đủ được cung cấp trong phần về thoát đòn bẩy (Đòn bẩy) cũng như tl; dr ở trên, nhưng hãy dành chút thời gian để đọc phân đoạn On the Verge vì nó đặt giai đoạn. Bánh xe cân bằng dường như là hình thức tốt nhất để hoạt động cùng với lò xo cân bằng hoặc lò xo cân bằng truyền thống.

Ở dạng hiện tại, bánh xe cân bằng có nhiều kiểu dáng khác nhau, có thể được chia thành hai dạng chính: trơn và không trơn. Đúng, không trơn tru không đặc biệt hùng hồn nhưng nếu người ta phải có một thuật ngữ nghe có vẻ kỹ thuật hơn, thì nó sẽ được điều chỉnh khối lượng. Chúng tôi chọn sử dụng không trơn tru bởi vì điều này sẽ bao gồm các bánh xe cân bằng vít, bản thân nó không phải là một mô tả đặc biệt quyến rũ. Phiên bản không trơn tru của bánh xe cân bằng là truyền thống, với các ốc vít nhỏ trên vành bánh xe. Điều này không bị nhầm lẫn với Gyromax của Patek Philippe, Microstella của Rolex và một loạt các tùy chọn từ Swatch Group (chủ yếu từ Omega) dường như bao gồm các ốc vít trên vành hoặc bên trong vành.

Bánh xe cân bằng Ulysse Nardin

Về nguyên tắc, các hệ thống không trơn tru sử dụng trọng lượng để điều chỉnh quán tính của bánh xe cân bằng - khoảng cách các ốc vít được gắn chặt vào cân bằng xác định điều này trong các phiên bản cân bằng vít. Trong hệ thống truyền thống, số dư sẽ được các thợ đồng hồ điều chỉnh bằng tay trong một quy trình được gọi là cân bằng hoặc cân bằng số dư; đối với các thiết kế cân bằng mới hơn của sự đa dạng có thể điều chỉnh được, đây là những thiết kế điển hình sẵn sàng cho máy tính một khi các hình xoắn ốc được gắn vào.

Bánh xe cân bằng trơn tru cũng đã sẵn sàng tại nhà máy, với các máy tính hiện cũng tham gia vào quá trình này. Bánh xe cân bằng trơn có xu hướng thuộc giống Glucydur (xem phần Glucydur) trong khi cân bằng mới có thể được làm bằng silicon, với trọng lượng trong các vật liệu khác. Ví dụ về các bánh xe cân bằng sáng tạo điên cuồng bao gồm các thí nghiệm từ DeBethune, Ulysse Nardin và Patek Philippe.

TRÊN BỜ VỰC

Sự phát triển kỹ thuật quan trọng nhất trong chế tạo đồng hồ và chế tạo đồng hồ, sự phát triển của sự thoát ly trong thế kỷ 13 cho phép chế tạo đồng hồ cơ hoàn toàn. Dưới đây là cách David Glasgow mô tả các hoạt động của sự thoát ly trong cuốn sách 1885 Watch and Clock Making (mô tả ở đây đã được diễn giải và chỉnh sửa, khi cần thiết).

Đồng hồ nhà thờ Salisbury cho thấy đồng hồ verge đầu tiên trông như thế nào, lịch sự của Wikipedia

Lối thoát hiểm bao gồm một bánh xe hình vương miện, với răng hình răng cưa nhô ra; trục của nó được định hướng theo chiều ngang. Một thanh dọc, bờ vực, được đặt ở phía trước bánh xe vương miện, với hai tấm kim loại (pallet) gắn răng ở hai bên đối diện của bánh răng vương miện. Các pallet được định hướng với một góc ở giữa chúng để mỗi lần chỉ bắt được răng. Hoặc là một bánh xe cân bằng hoặc một con lắc được gắn ở cuối thanh verge.

Bánh xe cân bằng dường như đã tồn tại trước thời Huygens - Huygens tự thiết kế hệ thống cân bằng và lò xo của mình theo kiểu thoát hiểm

Khi các bánh răng cung cấp năng lượng của một lò xo cuộn cuộn lên bánh xe vương miện, một trong những bánh răng vương miện sẽ đẩy lên một pallet, xoay vòng xoay theo một hướng. Đồng thời, hành động này xoay pallet thứ hai vào đường đi của răng ở phía đối diện của bánh xe, cho đến khi răng đẩy qua pallet thứ nhất. Sau đó, một chiếc răng trên bánh xe phía đối diện tiếp xúc với pallet thứ hai, xoay ngược lại hướng khác và chu kỳ lặp lại.

Vì vậy, những gì bắt đầu khi vòng quay không được kiểm soát của bánh xe vương miện được chuyển thành dao động của bờ vực. Điều này đặt con lắc hoặc cân bằng / foliot vào chuyển động. Mỗi vòng xoay của cân bằng / foliot hoặc con lắc do đó cho phép một răng của bánh xe thoát qua, do đó làm cho chuyển động của đồng hồ đều đặn. Các bánh xe của đồng hồ tiến lên một lượng cố định, di chuyển tay về phía trước với tốc độ không đổi.

Đồng hồ quả lắc verge thứ hai được chế tạo bởi Christiaan Huygens, với sự cho phép của Wikipedia

Bánh xe vương miện phải có số răng lẻ để chức năng thoát ra. Với một số chẵn, hai răng đối diện sẽ tiếp xúc với các pallet cùng một lúc, gây nhiễu cho sự thoát ra.

Với sự ra đời của con lắc, bộ thoát neo cung cấp một hành động tự nhiên hơn cho đồng hồ và vì vậy nó bắt đầu thay thế cho bộ thoát hơi.

TẬN DỤNG

Được phát triển bởi Thomas Mudge, sự thoát ra của đòn bẩy, theo nghĩa đen, là sự thoát ra của chiếc đồng hồ cơ học đương đại. Một lần nữa, chúng tôi mang ơn cuốn sách Glasgow Glasgow để biết thông tin, cùng với trường dạy chế tạo đồng hồ TimeZone. Mô tả ngắn gọn về cách tất cả hoạt động dưới đây đã được lấy từ các nguồn đó (chủ yếu là các phần của Walt Odets).

Trong thoát hiểm đòn bẩy tiêu chuẩn, còn được gọi là thoát đòn bẩy Thụy Sĩ, bánh xe thoát hiểm và ngã ba pallet đóng vai trò then chốt (không có ý định chơi chữ). Các bánh xe thoát được hướng đến các bánh xe lửa, cung cấp một xung cho ngã ba pallet. Nhận được sự thúc đẩy này, ngã ba pallet đưa nó đến trục bánh xe cân bằng, do đó xoay bánh xe cân bằng. Lò xo cân bằng trả bánh xe cân bằng về vị trí trung tâm tĩnh của nó, gửi một xung qua trục đến ngã ba pallet, sau đó tương tác lại với bánh xe thoát hiểm.


Do đó, sức mạnh không được kiểm soát từ con cái sẽ được chuyển đến bánh xe cân bằng. Bánh xe cân bằng trả lại năng lượng quy định cho bánh xe lửa, sau đó tăng thêm một lượng cố định và di chuyển thời gian bằng một lượng cố định.

Mỗi chuyển động qua lại của bánh xe cân bằng từ và trở về vị trí trung tâm của nó tương ứng với chuyển động của bánh xe thoát bằng một răng (gọi là nhịp). Một nhịp đập đồng hồ thông thường nhịp đập ở mức 18.000 nhịp trở lên mỗi giờ, đôi khi còn được gọi là rung mỗi giờ. Mỗi nhịp cung cấp cho bánh xe cân bằng một xung, do đó, có hai xung cho mỗi chu kỳ (giống như sự thoát ra của verge). Mặc dù hầu hết thời gian bị khóa, bánh xe thoát quay thường ở tốc độ trung bình từ 10 vòng / phút trở lên.

Nguồn gốc của âm thanh tick tick tock được gây ra bởi cơ chế thoát hiểm này. Khi bánh xe cân bằng đá qua lại, âm thanh tích tắc được nghe thấy.

GLUCYDUR VÀ NGUYÊN VẬT LIỆU THAY ĐỔI

Trong khi cân bằng Glucydur dường như chiếm ưu thế, với hợp kim của berili, đồng và sắt, có những loại bánh xe cân bằng khác. Quét danh mục đấu giá, thay thế điển hình nhất là bánh xe cân bằng hợp kim vàng-đồng. Về mặt chức năng, cả hai loại số dư đều thực hiện cùng một mẹo, nhưng một số chi tiết bổ sung được yêu cầu để hiểu những gì đang xảy ra ở đây.

Vấn đề trung tâm là sự thay đổi nhiệt độ vì các thuộc tính khối lượng lò xo cân bằng sẽ thay đổi khi nó mở rộng hoặc co lại.Rõ ràng, điều này sẽ ảnh hưởng đến tốc độ chấm công vì nó sẽ tác động đến các dao động của bánh xe cân bằng. Trong thực tế, bánh xe cân bằng cũng có thể thay đổi nhiệt. Cả hai hợp kim vàng-đồng và Glucydur đều có hệ số giãn nở tuyến tính tuyệt vời, trong khoảng từ +14 đến +17 x 10-6 / ° K, và do đó những vật liệu này tiếp tục được ưa chuộng ngày nay với các công ty sản xuất đồng hồ. Tuy nhiên, không có gì là hoàn hảo và khi các hợp kim này mở rộng, sự thoát ra sẽ không còn là đẳng thời.

Nỗ lực gần đây nhất để giải quyết vấn đề này là Zenith Defy Oscillator, đây cũng là sự đổi mới thoát hiểm triệt để nhất kể từ thời Huygens. Nó thực sự kết hợp các ngã ba pallet, bánh xe cân bằng và dây tóc thành một cấu trúc silicon. Một vật liệu phi kim loại, silicon được xử lý khác nhau để xử lý sự biến đổi nhiệt, điển hình là sử dụng oxit của silicon chẳng hạn. Trong trường hợp của hệ thống Zenith này, nó không quá đơn giản vì tất cả các yếu tố của sự thoát ra đều nằm trong một mảnh.

Chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về hệ thống này, cùng với bộ dao động Genequand (Parmigiani Fleurier), Ulysse Nardin Anchor Escapement, và Girard-Perreguax Constant Force Escapement trong các vấn đề của chúng ta vào năm 2020.


MẤT BAO LÂU | KHANG VIỆT [OFFICIAL MUSIC VIDEO] (Tháng 2024).


Bài ViếT Liên Quan