Jakie czynniki wpływają na dokładność chodu zegarków mechanicznych

Na dokładność chodu zegarków mechanicznych wpływa wiele czynników. Ogólnie rzecz biorąc, są to głównie następujące 8 główne czynniki:

1, Wpływy zewnętrzne

Są to różnorodne wpływy pochodzące z zewnątrz czasomierza, zależne od jego środowiska pracy. Powszechnie stosowane środki obejmują: konstrukcję wstrząsoodporną, wodoszczelną, antymagnetyczną oraz dodatkowe zewnętrzne koperty ochronne. Przeguby Cardana są często wykorzystywane w precyzyjnych chronometrach morskich, aby utrzymać je w poziomie podczas silnych kołysań.

2, Tarcie  
   
Tarcie ma zazwyczaj zarówno pozytywne, jak i negatywne skutki. Do pozytywnych aspektów należą: pasowanie cierne kół minutowych, tarcie między sprężyną naciągową zegarka automatycznego a ścianką bębna oraz samohamowność śrub. Z drugiej strony, tarcie prowadzi do spadku sprawności przekładni i zużycia komponentów, co wpływa na dokładność chodu. Typowe rozwiązania obejmują: poprawę warunków smarowania poprzez dobór odpowiednich olejów smarnych zgodnie z różnymi wymaganiami; stosowanie łożysk kamiennych lub wstrząsoodpornych; oraz poprawę stanu powierzchni zębów kół zębatych, w tym zastosowanie naukowych profili zębów sprzężonych i zwiększenie gładkości powierzchni. Jednakże boki zębów zazwyczaj pozostają niesmarowane (w takich przypadkach opór generowany przez lepkość oleju smarnego może być wyższy niż tarcie).

3, Regulator

Regulator to ekonomiczna konstrukcja ułatwiająca ustawianie czasu, jednak zarówno teoria, jak i praktyka potwierdzają, że wpływa on na izochronizm układu i może powodować błędy pozycyjne. Te błędy w odmierzaniu czasu są stosunkowo losowe i nie można ich skompensować ani wyeliminować. Rozwiązania obejmują: minimalizację odległości między wewnętrznymi a zewnętrznymi kołkami regulatora; jednak najlepszym podejściem jest rezygnacja z regulatora i regulacja chodu poprzez zmianę momentu bezwładności balansu, tak jak w systemie regulacji Microstella firmy Rolex.

4, Wychwyt

Wpływ wychwytu to przede wszystkim oddziaływanie na układ balansu podczas procesu przekazywania energii. Układ balansu może utrzymać stałą częstotliwość drgań tylko w warunkach swobodnych oscylacji; proces przekazywania energii przez wychwyt wyraźnie wpływa na tę częstotliwość. Teoria wskazuje, że gdy proces przekazywania energii zachodzi blisko punktu równowagi koła balansowego, wpływ ten jest ograniczony. Rozwiązania obejmują: zastosowanie precyzyjnego wychwytu, takiego jak wychwyt spoczynkowy, w którym przekazanie energii następuje w pobliżu punktu równowagi, kąt impulsu jest bardzo mały, a oddziaływanie stosunkowo niewielkie. Ponadto jego jednokierunkowy impuls daje układowi balansu więcej przestrzeni na swobodne oscylacje (pod tym względem błąd względny można zmniejszyć o połowę!). Oczywiście szwajcarski wychwyt kotwiczny posiada zalety solidnego wykonania i łatwości regulacji, co czyni go obecnie głównym typem wychwytu w międzynarodowych zegarkach mechanicznych. Niemniej jednak, podczas projektowania należy maksymalnie zminimalizować kąt impulsu. Aby zmniejszyć wpływ wychwytu na wzorzec czasu, szwajcarska marka Omega wprowadziła wychwyt współosiowy, wynalazek brytyjskiego doktora George'a Danielsa, choć z punktu widzenia zasady działania jest to hybryda wychwytu kotwicznego i wychwytu spoczynkowego.

5, Wpływ temperatury

Wpływ temperatury przejawia się na dwa główne sposoby: po pierwsze, zmiany temperatury zmieniają długość roboczą włosa balansu, jednocześnie zmieniając moment bezwładności koła balansowego, co bezpośrednio wpływa na dokładność chodu; po drugie, zmiany temperatury wpływają na lepkość oleju smarnego i wydajność przekładni, wpływając tym samym na odmierzanie czasu. Metody radzenia sobie z tym obejmują: zastosowanie bimetalicznego, dzielonego układu balansu z kompensacją temperatury; użycie specjalnych stopów do produkcji włosa i koła balansowego, aby zapewniały pewien stopień kompensacji temperatury w zakresie temperatur roboczych (8°–38°); oraz zastosowanie ruchomych kołków regulatora do kompensacji temperatury. Stosowane są standardowe oleje smarne, natomiast w ekstremalnych warunkach temperaturowych, takich jak w przypadku zegarka Omega Moonwatch, stosuje się smarowanie suche lub stałe.

6, Pola magnetyczne

Pola magnetyczne mają największy wpływ na włos balansu, zmieniając jego moduł sprężystości i powodując odkształcenia włosa pod wpływem pola magnetycznego, co generuje dodatkowe naprężenia. W poważnych przypadkach pola magnetyczne mogą powodować sklejanie się zwojów włosa, co poważnie wpływa na dokładność chodu. Rozwiązaniem jest stosowanie materiałów antymagnetycznych.

7, Równowaga włosa balansu

W przypadku standardowego płaskiego włosa balansu jego środek ciężkości zmienia się wraz z kątem wychylenia koła balansowego, a pod wpływem grawitacji powstaje błąd pozycyjny. Rozwiązania obejmują: zastosowanie włosa z krzywą końcową (włos Bregueta), gdzie środek się kurczy, a środek ciężkości nie zmienia się wraz z kątem wychylenia; stosowanie cylindrycznych włosów balansu z krzywymi końcowymi Philipsa umieszczonymi symetrycznie na górze i na dole; stosowanie włosów prostych; historycznie stosowano włosy sferyczne, które oferują doskonałe parametry, ale ich wykonanie jest trudne, więc rzadko są stosowane w praktyce.  
 
    8, Równowaga koła balansowego

Wyważenie elementów koła balansowego bezpośrednio wpływa na błąd pozycyjny, a statyczne wyważenie zespołu koła balansowego jest podstawowym wymogiem.

Jeśli wspomniane czynniki są stosunkowo idealne, a chód zegarka jest dość stabilny, parametry chodu można kompleksowo poprawić poprzez dynamiczne wyważenie zegarka. Istnieje bardzo specjalna metoda: zasada polega na tym, że gdy amplituda koła balansowego osiąga 220 stopni, różne impulsy przekazywane na koło balansowe nie mają wpływu na częstotliwość. Ktoś kiedyś zastosował mechanizm stałej siły zainstalowany na kole wychwytowym, aby kontrolować amplitudę tak, aby pozostawała blisko 220, co jest również wykonalną metodą.