Jump to content
Search In
  • More options...
Find results that contain...
Find results in...
Eugeniusz Szwed

Serwis Sprężyny napędowej Zegarków

Recommended Posts

 

"Teoria dla Praktyków "  w zamyśle ma być miejscem na forum gdzie będą publikowane materiały klubowiczów praktyków dla praktyków, ale też dla wszystkich tych z nas,  którzy chcą poznać zagadnienia budowy i serwisowania zegarów i zegarków. 

Niżej wstawiony jest artykuł pt. "Serwis Sprężyny Napędowej Zegarków"  w wersji roboczej,  pozbawionej jeszcze rysunków i zdjęć, autorstwa Wita Jarochowskiego i Macieja Miśnika.  Jest to wersja wymagająca przeformatowania tak aby były widoczne wszystkie rysunki i zdjęcia. Wszystko jest w trakcie "produkcji", ale już to co jest stanowi wartościowy materiał do zgłębiania wiedzy o budowie zegarków. 

Jest to pierwsza część opracowania duetu Wit & Maciej. Następna ukaże się za kilka dni. 

 

Jest w naszym gronie wielu klubowiczów, którzy mogliby podzielić się swoją wiedzą z innymi. Zachęcam Was do zamieszczania swoich opracować tu w tym miejscu na forum.

 

 

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 

Poniższy artykuł powstał w celu zapoznania amatorów zegarmistrzostwa z profesjonalnymi procedurami serwisowymi bębna napędowego zegarka mechanicznego. Mam nadzieję, że lektura prezentowanej pracy będzie pomocna dla szerszego grona pasjonatów tego unikatowego zawodu.

Powodzenia!

mgr inż. Wit Jarochowski oraz inż. Maciej Miśnik

"SERWIS SPRĘŻYNY NAPĘDOWEJ ZEGARKÓW"

W tym artykule przedstawiono proces serwisu sprężyny oraz kilka metod doboru sprężyny napędowej do zegarka.

DEMONTAŻ BĘBNA

Bęben otwiera się opierając wałek o płaską i twardą powierzchnię oraz naciskając bęben jednocześnie asekurując palcem lub folią pokrywę.

 

1.jpg.829c244a0869c5d1b2a194f5bb374f96.jpg

 

 

Rys.1. Otwieranie bębna

 

Wyjmowanie sprężyny może być niebezpieczne, więc należy zachować szczególną ostrożność.

Sprężyna w bębnie ma zmagazynowaną dużą ilość energii. Przy nieostrożnym wyjmowaniu może gwałtownie wyskoczyć i uderzyć w oko lub nadać bębnowi dużą prędkość obrotową i tym samym zniszczyć bęben.

Jak bezpiecznie wyjąć sprężynę? To zależy, czy sprężyna ma zostać użyta powtórnie czy nie. Obecnie wiele firm, zwłaszcza z „górnej półki”, zaleca nie tylko wymianę sprężyny przy każdym serwisie, ale i wymianę całego bębna z fabrycznie zainstalowaną sprężyną na nowy.

 

 

 

Są bębny napędowe, których producent nie zaleca otwierać. Takie bębny mają umieszczony napis: „DO NOT OPEN”.

 

2.jpg.73028caecb9e8fe1d34bcf10b04c78f7.jpg

 

 

Rys.2

 

 

3.jpg.2f59c106a2b5bdd4c38e8565b08949d2.jpg

Rys. 3. Widok z boku przyrządu do wyjmowania sprężyny. Są to dwa pierścienie, które rozkręca się na grubość bębna plus szerokość sprężyny. Bęben wkłada się do odpowiedniego otworu, który trzyma bęben w środku.

 

 

4.JPG.046b9466e1e236015316544d3931459b.JPG

 

 

 

Rys 4. Bęben umieszcza się w centrum i przez widoczny otwór wyciąga się pensetą środkowe zwoje. Reszta robi się „sama”. Sprężyna bezpiecznie rozpręża się w ograniczonej przestrzeni.

 

Niestety ten przyrząd jest wykonany przez zegarmistrza w jednostkowej ilości i nie jest dostępny na rynku, ale nie jest opatentowany i każdy może wykonać jego kopię.

Serwis sprężyn głównych jest często ignorowany z różnych powodów. Zwykłą wymówką jest oszczędność czasu lub wiara, że w szczelnie zamkniętej komorze bębna nic nie powinno się dziać.  Brak informacji i zrozumienia ważności tego zespołu do poprawnego działania mechanizmu jest często przyczyną problemu z wyregulowaniem zegarka lub utrzymanie błędu chodu w wymaganych granicach.

5.jpg.25291e138066c4ee05982473a72e0b03.jpg

Rys. 5. Trójkąt jakości.

 

Generalną zasadą smarowania wszystkich części mechanizmu zegarka, ale również i sprężyny zegarka jest stosowanie „złotej” reguły zaprezentowanej na rysunku 5.

 

CZYSZCZENIE

W celu wykonania jakąkolwiek czynności wszystkie części bębna i oraz narzędzia używane przy jego serwisie powinny być czyste. Do ręcznego wstępnego czyszczenia bębna używa się czyszczaka z miękkiego drewna. Należy usunąć resztki smaru z wewnętrznych krawędzi bębna oraz oczyścić otwory łożyskowe bębna i pokrywy. Następnie części należy umyć i wysuszyć.

SMAROWANIE

Jeśli sprężyna ma być powtórnie użyta, należy ją umyć ze starego smaru i brudu, który zazwyczaj jest mieszaniną wyschniętego smaru i mikroskopijnych opiłek trących się metali oraz powtórnie nasmarować. Smaruje się wyłącznie rozwiniętą sprężynę. Na kawałek bezpyłowego papieru nakładamy małą ilość smaru (Moebius 8200 lub 8141) i przeciągamy nim na całej długości po sprężynie. Sprężyna powinna się tylko błyszczeć od smaru. Nieakceptowalny jest jakikolwiek nadmiar smaru.

Bęben zegarka z naciągiem manualnym smaruje się takim samym smarem jak sprężynę. Smaruje się papierem bezpyłowym tylko dno bębna i wewnętrzną powierzchnię pokrywy.

Dno bębna i jego pokrywkę zegarka z naciągiem automatycznym smaruje się jak wyżej. Jednak boczną ścianę bębna smaruje się specjalnym smarem np. Kluber P125 lub Moebius 8212. Smar ten zmniejsza poślizg specjalnego końca sprężyny.

 

SERWIS I WIADOMOŚCI OGÓLNE

Serwis lub wymianę sprężyny napędowej, inaczej zwaną główną, należy rozpocząć od jej identyfikacji. Rozróżnia się kilka rodzajów sprężyn zależnie od daty jej wyprodukowania, a raczej etapu rozwoju technologicznego. Na przestrzeni kilkuset lat a szczególnie w XX wieku postęp technologiczny pozwolił na wyprodukowanie prawie idealnej sprężyny.

Idealna sprężyna powinna odznaczać się następującymi cechami:

  • być antymagnetyczna,
  • nie podlegać zmęczeniu materiału,
  • nie podlegać relaksacji,
  • nie zmieniać w czasie kształtu nadanego w procesie produkcyjnym.

Magnetyzm jest jednym z największych szkodników w zegarku. Każda stalowa część poruszająca się w polu magnetycznym generuje prąd, który generuje własne pole magnetyczne. Szczególnie dotyczy to włosa balansu. Nie ma nic gorszego w zegarku niż namagnesowany włos. Sprężyna włosowa balansu to jeden z najbardziej delikatnych części zegarka. Jak wiadomo pola magnetyczne przyciągają się lub odpychają wpływając w większości wypadków negatywnie na pracę części.

Sprężyna powinna nie podlegać „zmęczeniu”.  Części metalowe podlegające cyklicznemu zginaniu podlegaj zmęczeniu i mają tendencję do pękania.

Obecnie, najczęściej używanym stopem do produkcji wysokiej jakości sprężyn napędowych w zegarkach jest stop pod nazwą Nivaflex opracowany w 1952 roku. Sprężyny główne Nivaflex są antymagnetyczne i mają wyjątkowo wysoką wytrzymałość na rozciąganie, rzędu do 3000 MPa oraz osiągają twardość 800 w skali Vickersa. Dla porównania stal kwasoodporna 316L ma twardość od 200 do 240 w skali Vickersa. Sprężyny Nivaflex są bardzo odporne na zginanie wsteczne, zachowują dobrą stabilność temperaturową w zakresie od -50 do +350 stopni Celsjusza i są wyjątkowo odporne na korozję. Nivaflex składa się wagowo z 45% kobaltu, 21% niklu, 18% chromu, 5% żelaza, 4% wolframu, 4% molibdenu, 1% tytanu i 0,2% berylu; węgiel stanowi mniej niż 0,1% masy tego stopu. Zwiększenie procentowej zawartości berylu w stopie dodatkowo zwiększa jego wytrzymałość i twardość, czyli czynniki, które są ważne dla miniaturyzacji mechanizmu. Innymi stopami używanymi na sprężyny są: Vimetal-Isoflex (1953) oraz Durapower (1945).

Sprężyna główna ma specjalnie skonstruowane zaczepy na jej końcach. Gdy główna sprężyna stopniowo się rozwija, zewnętrzny zaczep pozwala całej sprężynie jak najbardziej zbliżyć się do środka bębna zachowując koncentryczny kształt wokół wałka bębna.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6A.jpg.cdca58e7bcb804a9024c0c253ba5e8f5.jpg

 

 

 

 

 

                                                                                                                     

 

 Rys. 6a. Bęben.        

 

 

 

 

 

                                                               

6B.jpg.a408d92e09dab12ddd7564492246fe0b.jpg

 

 

Rys. 6b. Sprężyna napędowa.

 

 

 

Wewnętrzny zaczep sprężyny wykonany jest w postaci podłużnego otworu, który współpracuje z odpowiednim zaczepem na wałku bębna.

Tarcie między zwojami musi być bardzo małe, aby zminimalizować straty energii w czasie rozwijania się sprężyny i w maksymalnym stopniu oddawania zmagazynowanej energii.

W przypadku zegarka z naciągiem automatycznym połączenie między sprężyną a bębnem realizowane jest przez urządzenie ślizgającego się zaczepu, które zostało opatentowane przez Jeana-Adrien Philippe'a z Patek Philippe w 1863 roku, zanim pojawiły się samonakręcające się zegarki na rękę.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.jpg.20bf823789352c756e0277401804dba4.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.jpg.62b7d187a7c24d203d4f0085326614c2.jpg

Rys. 7. Sprężyna zegarka z naciągiem automatycznym

Rys.8. Bęben zegarka z naciągiem automatycznym

 

Kształt sprężyny w formie litery „S” został tak zaprojektowany, aby w czasie rozwijania się sprężyny, czyli oddawania energii, najpierw rozwijały się zwoje zewnętrzne. Dlatego jest bardzo ważnym, aby nie zginać ani prostować sprężyny o kształcie „S”. Niestety większość fabrycznie nowych zwijarek do sprężyn ma nieodpowiednio uformowaną szczelinę, przez którą wchodzi sprężyna do zwijarki. Szczelina ta nie tylko wymaga korekcji tak, aby sprężyna nie podlegała przeginaniu. Korekcji wymagają również krawędzie szczeliny, które powinny być wypolerowane i bez ostrych krawędzi. Najlepszym sposobem na sprawdzenie jakości zwijarki jest próba zachowania kształtu sprężyny. Bierzemy nową sprężynę z fabrycznego opakowani i delikatnie rozwijamy ją. Rozwiniętą sprężynę kładziemy na papierze i odrysowujemy jej kształt. Teraz używając zwijarki zwijamy sprężynę a następnie wyjmujemy ze zwijarki. Teraz kładziemy sprężynę na poprzednio odrysowany kształt i porównujemy ją z poprzednim kształtem. Wnioski nasuną się same.

W zwykłej, spiralnej sprężynie nawiniętej na wałek największe naprężenia występują w wewnętrznych zwojach, ponieważ są zgięte na mniejszym promieniu niż zwoje zewnętrzne. W takim bębnie sprężyna „rozpycha” się i występują duże straty energii na tarciu między zwojami. W nowoczesnej sprężynie jej zwoje mogą trzeć tylko o dno i pokrywę bębna. I te powierzchnie należy delikatnie smarować, a nie sprężynę.

Sprężyn typy „S” nie należy smarować z dwóch powodów. Po pierwsze; sprężyna fabrycznie pokryta jest cienką warstwą teflonu. Po drugie; sprężyna tego typu, jest tak zaprojektowana, że w pierwszej kolejności odwijają się zwoje zewnętrzne. Z tego powodu nie zachodzi tu zjawisko tarcia między zwojami i smarowanie jest zbędne. Można to dokładnie zaobserwować w zegarkach   szkieletowanych.

Sprężyny typu „S” nie mogą być zginane ani ich kształt lub końce korygowane. Takie manipulacje wywołują naprężenia, których nie można usunąć i w rezultacie powodują, że prędzej czy później sprężyna pęka w takich miejscach.

W bębnie smaruje się (zwilżonym papierem bezpyłowym) wyłącznie płaskie powierzchnie bębna i pokrywy. Tam trą się krawędzie boczne sprężyny. W bębnach z naciągiem automatycznym, wewnętrzną boczną powierzchnię bębna smaruje się specjalnym smarem (np. P125) zmniejszający poślizg pomiędzy boczną powierzchnią bębna, a końcem sprężyny.

Parę słów trzeba powiedzieć o charakterystyce napędu sprężynowego i jego wpływie na dokładność chodu zegarka. Nie zgłębiając teorii, przedstawiono wykres charakterystyki momentu obrotowego jaki generuje bęben w nowoczesnym zegarku.

 

 

 

9.jpg.e1cd68e0085740d2876fc4c83f51229b.jpg

 

Rys. 9. Charakterystyka typowej sprężyny podczas zwijania i rozwijania.

 

Na rysunku 9 przedstawiono typową charakterystykę sprężyny napędowej. Autorzy nie podali dokładnie jakiego rodzaju sprężyny wykres dotyczy, jednak należy zauważyć, że całkowicie rozwinięta sprężyna w bębnie nie jest rozwinięta do stanu swobodnego. Zatem bęben ogranicza oddawanie momentu obrotowego w dosyć płaskiej części charakterystyki. Należy zwrócić uwagę, że przy poprawnie dobranych parametrach sprężyny zajmuje ona tylko połowę wolnej powierzchni bębna. Sprężyna pracując przemieszcza się z wewnętrznej części do zewnętrznej. Można również zauważyć, że ilość zwojów zwiniętej sprężyny jest większa niż rozwiniętej. Ta różnica to ilość obrotów jakie wykonał bęben.

Głównym producentem sprężyn napędowych do zegarków jest firma Nivarox w Szwajcarii. Produkowane są dwa rodzaje sprężyn o nazwie Nivaftex i Magistral. Sprężyna Nivaftex pakowana jest w pierścień o kolorze niebieskim, natomiast sprężyna typu Magistral pakowana jest w pierścień czerwony. Obie sprężyny mają powłokę teflonową, dzięki czemu sprężyny nie muszą, a nawet nie powinny być dodatkowo smarowane. Firma zaznacza, że jakiekolwiek mechaniczne lub ultradźwiękowe czyszczenie usuwa tą ochronną powłokę. Producent zaleca nawet, żeby jeśli to nie jest konieczne nie wyjmować sprężyny z bębna. Czasem można spotkać napis na bębnie: „DO NOT OPEN”. Oznacza to, że w bębnie zainstalowana jest nie-pękająca i samosmarująca się sprężyna. Stal na sprężynę Nivaftex jest niemagnetyczna w odróżnieniu do Magistral, które są ferromagnetyczne.

W trakcie serwisu zegarka należy wyjąć bęben i sprawdzić luzy na wałku. Jeśli są akceptowalne, zaleca się tylko dodać smaru na powierzchnie łożyskowe wałka.

INSTALOWANIE SPRĘŻYNY W BĘBNIE

Serwis zegarka wykonuje zegarmistrz tak, aby zapewnić doprowadzenie mechanizmu zegarka do stanu, w którym spełnia warunek precyzyjnego pomiaru czasu.

Jeśli zapyta się zegarmistrza czy przy serwisie zegarka kwarcowego zawsze wymienia baterię na nową, zapewne odpowie: OCZYWIŚCIE.

Jeśli zapyta się zegarmistrza czy przy serwisie zegarka mechanicznego zawsze wymienia sprężynę napędową na nową, zapewne odpowie: TO ZALEŻY.

Ta druga odpowiedź zależy od wielu czynników i doświadczenia zegarmistrza. To on musi ocenić, czy zegarek był już reperowany i co było w nim reperowane lub wymienione. Z tych powodów przedstawione zostaną trzy warianty podejścia do zagadnienia nazwane:

  1. IDEALNA.
  2. BEZPIECZNA.
  3. RYZYKOWNA.

 

Podejście „Idealne” oznacza dla producenta zegarków najlepszą gwarancję jakości. Wiąże się to z wymianą bębna na fabrycznie nowy, który już jest odpowiednio nasmarowany i przetestowany pod kątem momentu obrotowego. Ponieważ takie podejście eliminuje wiele możliwych błędów nieumyślnie wprowadzonych przez zegarmistrza, tj. niewłaściwe smarowanie, uszkodzenie sprężyny podczas instalacja itp. jest uważana za „idealną”.

Może zaskoczyć zegarmistrzów fakt, że niektórzy producenci, tacy jak Tissot, określili wymianę bębna kompletnego jako jedyną opcję w serwisie niektórych modeli z automatycznym naciągiem już w wczesnych latach 60-tych XX wieku.

Dla zegarmistrza jednak ten sposób postępowania może być mniej niż idealny ze względu na trudności w kupieniu takiego bębna od producenta, nie mówiąc o możliwym niezaliczeniu tego kosztu do wyceny naprawy. W tych i innych podobnych sytuacjach, jeśli zegarmistrz jest w stanie kupić nową sprężynę i zamierza ponownie wykorzystać bęben rozważane jest podejście „Bezpieczne”.

Podejście „Bezpieczne” wymaga, aby zegarmistrz zamontował zupełnie nową, fabrycznie świeżą sprężynę główną z zapieczętowanego opakowania, najlepiej z najnowszą datą produkcji. Ta kwestia jest o tyle istotna podczas montażu, że „stara” sprężyna może nie być wykonana w odpowiedniej technologii lub nieodpowiednio zakonserwowana.

Nową sprężynę wkłada się bezpośrednio z pierścienia (rys.10) przy pomocy stempla (rys.11) do uprzednio serwisowanego bębna. Akceptowalne jest stosowanie innej techniki, ale gwarantujące zachowanie integralności sprężyny.

10.jpg.4484f093472e218c1c994d42db852121.jpg

 

 

 

Rys. 10. Sprężyna w pierścieniu.                                            

 

 

 

 

 

 

11.jpg.a725e55fa740a631a7826c0fa0b21e78.jpg

 

Rys. 11. Stempel.

 

Podejście „Ryzykowne” zostało nazwane ze względu na niebezpieczeństwa związane z koniecznością ponownego użycia i ponownej instalacji sprężyny.

Wyjmowanie sprężyny z bębna już było powyżej omówione. To bardzo niebezpieczny proces głównie dla sprężyny. Preferowana jest metoda kontrolowanego powolnego wyjmowania sprężyny zaczynając od wewnętrznych zwoi. Kciuki na przemian uwalniają kolejne zwoje.

W przypadku stosowania jakiejkolwiek metody należy sprawdzić sprężynę pod kątem zarysowań, wypaczeń oraz bardzo ważne: jej płaskości. Płaskość najlepiej sprawdza się na płycie szklanej.  Punktowe zgrzewy zaczepu (wyglądające jak nity) nie mogą mieć śladów naprężenia, a sprężyna musi mieć odpowiedni kształt i konfigurację zwojów możliwą do określenia jedynie przez porównanie z nieużywaną, nieuszkodzoną, fabrycznie nową sprężyną. W większości przypadków stara sprężyna NIE nadaje się do ponownego użycia.

* Podczas nawijania sprężyny za pomocą odpowiedniego narzędzia (w przypadku konieczności ponownego jej użycia i / lub ponownej instalacji sprężyny), wnętrze nawijacza sprężyny musi być czyste to znaczy wolne od wszelkich zanieczyszczeń mechanicznych jak i smarów lub olejów.
* Szczelina boczna bębna narzędzia nawijającego sprężyny głównej musi być odpowiednio ustawiona pod kątem i zgodna z naturalnym kierunkiem nawijania sprężyny.
* Zaczep w trzpieniu nawijarki powinien mieć wnękę, aby zminimalizować potencjalne odkształcenie wewnętrznego zwoju sprężyny.

Nawiniętą sprężynę w nawijarce wkładamy do bębna. Technika wkładania sprężyny zależy od rodzaju nawijarki. Poniżej zaprezentowano kilka rodzajów nawijarek dostępnych na rynku.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.jpg.0eb724a62829a12f02aa49058a5e785e.jpg

                                                                                                                                                                                   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13.jpg.543c17dcbabc0e0ada08f89ec93796ab.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                                                        

Rys. 12. Zestaw nawijarek firmy Bergeon.

Rys. 13. Sposób zwijania.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.jpg.6c5d36cb332ad989ee0ba261a00f4606.jpg

 

15.jpg.7f70f6764b7f4fb747fc5a4ada4feb87.jpg

Rys. 14. Nawijarka wyprodukowana w USA.

Rys. 15. Nawijarka K&D (USA).

 

 

16.thumb.jpg.a383e61af507e5de687ab6f0485073fd.jpg

 

Rys. 16. Nawijarka uniwersalna do bębnów R,  PP, Ω i innych.

 

Po ponownym zamontowaniu sprężyny w bębnie i odpowiednim nasmarowaniu wałka podczas ponownego montażu i instalacji w czystym zegarku, należy potwierdzić ślizganie się uzdy (końca sprężyny w zegarku z naciągiem automatycznym) i rezerwę chodu zegarka.
Na koniec, rozważając najlepszy sposób postępowania w przypadku automatycznych sprężyn głównych, warto wspomnieć o powiedzeniu: „W razie wątpliwości wyrzuć to”.

OBLICZANIE SPRĘŻYNY NAPĘDOWEJ

W publikacji "Mechanizmy Zegarowe" autorstwa Profesora dra hab. inż. Zdzisława Mrugalskiego, autor wyprowadził wzory do obliczania sprężyny napędowej zegarków. Podstawą obliczeń jest najbardziej interesuje nas otwarta powierzchnia bębna, w której sprężyna może pracować, a konkretnie jej wymiary. Właściwie obliczenia przy konstruowaniu mechanizmu idą w odwrotnym kierunku. Konstruktora interesuje jaką najmniejszą sprężynę można użyć, aby zegarek szedł odpowiednio długo i zdołał efektywnie napędzać cały mechanizm.

Zegarmistrza interesuje, natomiast, jaką sprężynę należy zainstalować w danym bębnie, aby zegarek szedł jak najdłużej. Czyli musimy obliczyć jakie wymiary musi mieć sprężyna, aby uzyskać największą liczbę obrotów bębna.

Szerokość sprężyny należy obliczyć z pomiaru przestrzeni pomiędzy dnem bębna a pokrywą zapewniając luz około 0,1 mm.

Wyjściowym równaniem do obliczeń jest wzór na pole (A) koła:

 

  A= π x R2   gdzie R to promień koła.             (1)

 

Powierzchnia dostępna dla sprężyny (Ab) równa się całkowitej powierzchni bębna (A) minus powierzchnia zajęta przez wałek naciągu (Aw).

 

Zatem:                           Ab   =  A – Aw                                        (2)

Ponieważ    R = Db / 2     r = da / 2   gdzie Db  to średnica wewnętrzna bębna,  a dw to średnica zewnętrzna wałka oraz odpowiednie ich promienie R i r.

Zatem:  Ab   =  π x R2 – π x r2  = π (R2 – r2)                 (3)

UWAGA 1: W powyżej wymienionej publikacji udowodniono, że bęben wykona maksymalną liczbę obrotów, jeśli, a raczej tylko wtedy, gdy sprężyna wypełni tylko połowę powierzchni bębna.

 

Powierzchnia zwiniętej lub rozwiniętej sprężyny powinna być równa:     Am = ½ Ab

 

Konsekwentnie Am = ½ Ab = Az = Au  = π (R2 – r2) / 2      (4)

 

gdzie  Az jest powierzchnią sprężyny zwiniętej

 

Au jest powierzchnią sprężyny rozwiniętej

 

Indeks: „m” oznacza sprężynę (ang.: mainspring)

Indeks: „z”  oznacza powierzchnię, jaką zajmuje sprężyna w bębnie po zwinięciu.

Indeks: „u”  oznacza powierzchnię, jaką zajmuje sprężyna w bębnie po całkowitym rozwinięciu.

 

Jeśli sprężyna napędowa zajmuje tylko połowę powierzchni, stąd wniosek, że wewnętrzna średnica rozwiniętej sprężyny powinna być równa (w praktyce w przybliżeniu) średnicy zewnętrznej sprężyny zwiniętej. To jest podstawowy warunek uzyskania maksymalnej liczby obrotów bębna, a zatem i rezerwy chodu zegarka.

 

Powyższy warunek można sprawdzić znając wymiary sprężyny.

 

Powierzchnia zajmowana przez sprężynę:     Am = L x t = Az = Au          (5)

gdzie   L   jest długością sprężyny t    jest grubością sprężyny

 

Jak również                 Am =  π (Rs2 – r2)                                                 (6)

 

 

 

                                        Rs  =                   (7)

 

gdzie Rs to promień koła dzielącego powierzchnię (nie średnicę) Ab na połowę.

Z równania widać, że obie powierzchnie są równe, bo to ta sama sprężyna tylko raz zwinięta i a drugim razem rozwinięta w bębnie.

W zacytowanej publikacji wynika, że liczbę obrotów jaką wykona bęben z poprawnie dobraną sprężyną określa różnica ilości zwojów sprężyny zwiniętej i rozwiniętej.

 

Nb = Nz - Nu                                                    (8)

 

O ile przedstawione zostały główne zależności między wymiarami bębna i sprężyny to nie daje to fizycznych jej wymiarów. Generalnie obliczenia sprowadzają się do obliczenia połowy wolnej powierzchni w bębnie oraz z założonej różnicy zwojów między sprężyną zwiniętą i rozwiniętą (6).

 

                         t = (R2 – r2) / Nb      oraz              t = (R – Rs) / Nb               (9)

 

Według publikacji |1 w nowoczesnych zegarkach przyjmuje się liczbę Nb pomiędzy 8 do 10 (str. 48)

 

Ze wzoru (5) obliczamy długość sprężyny     L =  Am  /  t                           (10)

 

Wzór na długość sprężyny można uogólnić jako:   L = π (R2 – r2) / 2t       (11)

 

Według omawianej publikacji w nowoczesnych zegarkach przyjmuje się długość L o 10 do 20% dłuższą. Uzasadnione to jest tym, że części końcowe sprężyny nie przemieszczają się w bębnie, a zatem nie oddają energii.

 

Uproszczone obliczanie sprężyny napędowej

 

Poprawne obliczenie sprężyny napędowej nie jest prostą sprawą. W powyższym paragrafie udowodniony został tylko warunek maksymalnych obrotów, ale nie podano, jak obliczyć grubość i długość sprężyny. W tym miejscu zostanie omówiona uproszczona metoda obliczania sprężyny napędowej. W tym celu posłużono się powyżej omówionymi wzorami.

Uproszczenie tych wzorów polega na przyjęciu stałej zależności pomiędzy głównymi wymiarami bębna. Po zmierzeniu kilkuset(!) bębnów zegarków z jakimi pracował autor w ciągu trzech lat (lata 80te XX wieku) wyciągnięto wniosek, że dwa podstawowe parametry, jakimi są Db i da, niezbędne do obliczenia sprężyny mają w przybliżeniu stałą wartość, gdzie Db/da  zawiera się w granicach od 2,9 do 3,2. Zatem popełniając niewielki błąd, ale upraszczając obliczenia można ten parametr przyjąć za 3,0.

 

Poniższe obliczenia i uproszczenia odnoszą się tylko do bębnów o powyższych proporcjach!

Mianowicie stosunek między wewnętrzną średnicą bębna Db i da zewnętrzną średnicą wałka wynoszący około 3. Poniższe wzory są obarczone bardzo małym błędem jeśli stosunek  Db/da  mieści się w granicach od 2,9 do 3,2. Korzystając ze wzorów (7) i (9)

Uproszczony wzór to:     t  = 0,0115 x D [mm]        L = 32 x D [mm]      (12)

Wysokość sprężyny „h” obliczamy odejmując od głębokości bębna 0,1 mm na niezbędny luz.

W zależności od źródła publikacji grubość sprężyny może być oznaczana literami t lub e.  L” to długość sprężyny ± 10% (a może mniej). Zresztą, długość sprężyny jest ograniczona jej dostępnością katalogową. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Link do arkusza kalkulacyjnego obliczenia sprężyny https://www.vintagewatchstraps.com/mainsprings.php

Tabela rekomendowanych smarów i olejów: https://www.esslinger.com/oils-and-lubricants-1/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Pierwsza część artykułu wstawiona wyżej, którego autorami są Wit i Maciej jest obarczona niestety niedoskonałościami wynikającymi z konieczności dostosowania oryginalnego tekstu do forum. Np. brakuje jeszcze wzoru nr 7. Jest tam pierwiastek i to jest problem edycyjny ... ale wszystko jest w trakcie tzw. przeformatowywania i za kilka chwil tekst będzie już okay :)

 

PS

Za powyższe przepraszamy autorów i czytelników.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Bardzo ciekawe opracowanie - gratulacje .

Ze swej strony mogę tylko powiedzieć że mimo że mgr inż. oraz art. plast. (nie mylić z artykułami plastikowymi  ) 

A przede wszystkim wieloletni pasjonat sztuki zegarmistrzowskiej za nic nie mogę zrozumieć opisu i zasady dziłania

przyrządu do rozwijania sprężyn z bębna. A zdjęcia niewiele tłumaczą.

 

Żeby coś ze swojej strony dodać do tego elaboratu żeby nie powiedzieć doktoratu na temat sprężyn to rzadko kiedy

ktoś liczy parametry sprężyny z natury przyjmuje się zasadę którą gdzieś tam w swoim opracowaniu podał mistrz

Wawrzyniec Podwapiński czyli że sprężyna powinna zajmować około 1/3 powierzchni bębna a jej wysokość powinna

być równa wysokości bębna pomniejszona o 0,1 + grubość dna i przykrywki. Sprężystości nie jesteśmy w stanie pomierzyć.

 

Najprościej jest korzystać z gotowych katalogów np. Flumego czy Favorite które podają gotowe nr sprężyn i ich parametry

 

20201123_073411.thumb.jpg.953d51b016b1c7308a7999427c537c4e.jpg

 

A ze swojego "podwórka" dorzucę jeszcze kilka nawijarek do sprężyn które to nie były prezentowane

 

20201123_072730.thumb.jpg.be9aa11ebce62bd0dce100af7846e822.jpg

 

Na pierwszym planie nawijarki do zegarków naręcznych o tyle ciekawe to to że jedna do prawych a druga do lewych sprężyn.

To tak na szybko - mam gdzieś w swoich zbiorach jeszcze inne rozwiązania nawijarek ale musiał bym przekopać trochę pudeł ;) .

 

Warto dodać po co należy stosować nawijarki zwłaszcza przy słabych sprężynach. Chodzi przede wszystkim o to żeby nie przenosić

potu  z naszych palców na sprężyny. Pot (zawarte w nim składniki) powodują szybszą korozję sprężyn.

 

Miłego tygodnia

Roman

 

p.s. A pro po punktu 7 nie można tego pierwiastka zapisać jako grafiki 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dżizis, pierwiastek to jest potęga.

Przykład, pierwiastek kwadratowy z 2 mozna zapisać: (2)½ .

Lub stosować zapis wzorów tak jak formuły w arkuszu kalkulacyjnym.

Wtedy pow(2;0,5) 

Pozdrawiam, 

Janusz

 

Ps 

Posty "puste" tak jak ten powinny być kasowane, zostawać powinny tylko merytoryczne, tak aby nie zaśmiecać tematu.

Świetny pomysł.

Edited by szalony amator

  • What one fool can do, another can.   

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 23.11.2020 o 08:12, Kieszonkowe napisał:

Bardzo ciekawe opracowanie - gratulacje .

Ze swej strony mogę tylko powiedzieć że mimo że mgr inż. oraz art. plast. (nie mylić z artykułami plastikowymi  ) 

A przede wszystkim wieloletni pasjonat sztuki zegarmistrzowskiej za nic nie mogę zrozumieć opisu i zasady dziłania

przyrządu do rozwijania sprężyn z bębna. A zdjęcia niewiele tłumaczą.

 

Żeby coś ze swojej strony dodać do tego elaboratu żeby nie powiedzieć doktoratu na temat sprężyn to rzadko kiedy

ktoś liczy parametry sprężyny z natury przyjmuje się zasadę którą gdzieś tam w swoim opracowaniu podał mistrz

Wawrzyniec Podwapiński czyli że sprężyna powinna zajmować około 1/3 powierzchni bębna a jej wysokość powinna

być równa wysokości bębna pomniejszona o 0,1 + grubość dna i przykrywki. Sprężystości nie jesteśmy w stanie pomierzyć.

 

Najprościej jest korzystać z gotowych katalogów np. Flumego czy Favorite które podają gotowe nr sprężyn i ich parametry

 

20201123_073411.thumb.jpg.953d51b016b1c7308a7999427c537c4e.jpg

 

A ze swojego "podwórka" dorzucę jeszcze kilka nawijarek do sprężyn które to nie były prezentowane

 

20201123_072730.thumb.jpg.be9aa11ebce62bd0dce100af7846e822.jpg

 

Na pierwszym planie nawijarki do zegarków naręcznych o tyle ciekawe to to że jedna do prawych a druga do lewych sprężyn.

To tak na szybko - mam gdzieś w swoich zbiorach jeszcze inne rozwiązania nawijarek ale musiał bym przekopać trochę pudeł ;) .

 

Warto dodać po co należy stosować nawijarki zwłaszcza przy słabych sprężynach. Chodzi przede wszystkim o to żeby nie przenosić

potu  z naszych palców na sprężyny. Pot (zawarte w nim składniki) powodują szybszą korozję sprężyn.

 

Miłego tygodnia

Roman

 

p.s. A pro po punktu 7 nie można tego pierwiastka zapisać jako grafiki 

Dziękuję za uwagi. Faktycznie zapomniałem podać regułę obliczania wysokości sprężyny, a tyle razy czytałem ten artykuł. Przyrząd do wyjmowania sprężyn z bębna przyniosę na najbliższe spotkanie warsztatowe. To bardzo ciekawe rozwiązanie.

Pozdrawiam, Wit

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.


  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...

Important Information

We have placed cookies on your device to help make this website better. You can adjust your cookie settings, otherwise we'll assume you're okay to continue.