Mechanizmy różnicowe w zegarach i zegarkach. Część 1. Wprowadzenie


Powrót do kategorii

W zegarach i zegarkach dla wykonania podstawowego postawionego przed nimi zadania - pomiaru i wskazywania czasu, stosuje się klasyczne zespoły: naciąg, napęd, przekładnię chodu, przekładnię wskazań, wychwyt i regulator chodu. Prócz nich dla poprawienia dokładności chodu, ułatwienia obsługi, korekty nastaw i poprawnego działania dodatkowych zespołów funkcjonalnych, stosuje się wiele specyficznych konstrukcji mechanicznych.

mechanizm róznicowy wprowadzenie

Do grona takich bardzo ciekawych rozwiązań należy na pewno zaliczyć mechanizmy różnicowe (sumujące). Nazwanie mechanizmu różnicowym, lub sumującym jest zależne od analizy drogi przepływu energii i kierunku ruchu w rozważanym rozwiązaniu.

Mechanizm różnicowy składa się zwykle z trzech członów tak powiązanych kinematycznie że ruch jednego z członów wpływa na stan pozostałych. Człon środkowy zwykle zwany jest  „jarzmem” (w niniejszych rozważaniach oznaczony literą: „J”).

1. Mechanizm różnicowy (sumujący) dźwigniowy

Najprostszym mechanizmem różnicowym (sumującym) jest mechanizm zbudowany na bazie dźwigni.


mechanizm róznicowy wprowadzenie


Przesunięcie X2 jarzma „J” jest zależne od długości elementów „a” i „b”, oraz przesunięć X1 i X3 elementów K i R w sposób następujący:


mechanizm róznicowy wprowadzenie


Tego typu rozwiązanie stosuje się choćby dla porównania sił, czy też dla uzależnienia możliwości wykonania jakiejś funkcji od wcześniejszego osiągnięcia właściwej pozycji przez elementy składowe.

2.Mechanizm różnicowy (sumujący) z kołem stożkowym

Klasycznym mechanizmem różnicowym jest przekładnia zębata zbudowana z trzech kół zębatych stożkowych. Model takiej przekładni jest przedstawiony poniżej.
Jej schemat można przedstawić następująco:

mechanizm róznicowy wprowadzenie

Jest on często zwany także dyferencjałem.
Jego schemat przedstawiony jest poniżej:

mechanizm róznicowy wprowadzenie

Kąt obrotu ɸ4  jarzma „J” zależy od konstrukcji zespołu – liczby zębów współpracujących kół: z1, z2, z3, oraz kątów obrotów  ɸ1 i ɸ3.
Dla z1 = z2 zależność ta wynosi:


mechanizm różnicowy wprowadzenie


W użytkowych zastosowaniach najczęściej kierunek ruchu zewnętrznych kół jest przeciwny, a przy z1 = z2 i zatrzymanym jarzmie rozdział ruchu jest symetryczny.

Przekładnia ta jest stosowana często w wielu konstrukcjach i to właśnie ona była opisana jako modyfikacja przekładni chodu zegarka w celu uzyskania wskazania rezerwy naciągu na stronie TUTAJ

3. Mechanizm różnicowy (sumujący) z kołami płaskimi i zazębieniem zewnętrznym

Inną przekładnia różnicową o analogicznych właściwościach jest mechanizm z zastosowaniem płaskich kół zębatych o zazębieniu  zewnętrznym.
Model takiej przykładni został przedstawiony na poniższej ilustracji.

mechanizm różnicowy wprowadzenie

Schemat takiej przekładni można przedstawić następująco:


mechanizm różnicowy wprowadzenie
 

Warunkiem poprawnego działania mechanizmu jest następująca zależność dotycząca liczby zębów dla współpracujących kół zębatych:
Z1 = Z4 oraz Z2 = Z3 

Koło Z1 współpracuje z kołem Z2, koło Z2 współpracuje z kołem Z3, a koło Z3 współpracuje z kołem Z4.

Przy przeciwnym ruchu kół Z1 i Z4  kąt obrotu ɸ jarzma „J” zależy od różnicy prędkości obrotowej kół  Z1 i Z4 

4. Mechanizm różnicowy (sumujący) z kołami płaskimi i zazębieniem zewnętrznym – wariant drugi

Jeszcze innym rodzajem przekładni różnicowej z kołami zębatymi płaskimi jest mechanizm, których schemat można przedstawić jak poniżej:
mechanizm różnicowy wprowadzenie

Koła zewnętrzne Z1 i Z4 zachowują ten sam kierunek obrotu przy zmiennym rozdzieleniu ruchu. 

Jej przełożenie przy zatrzymanym jarzmie jest zwykle mniejsze niż 4.
mechanizm różnicowy wprowadzenie

5. Mechanizm różnicowy (sumujący) z kołami płaskimi i zazębieniem wewnętrznym

Korzystając z kół o uzębieniu wewnętrznym można zbudować przekładnię której model jest pokazany poniżej:

mechanizm różnicowy wprowadzenie

Przy nieruchomym jarzmie "J" uzyskujemy przeciwbieżny ruch koła Z1 w stosunku do koła Z3.


mechanizm różnicowy wprowadzenie


Przełożenie pomiędzy członami zależy od liczby zębów zastosowanych kół, ale by „zmieścić" koła z zazębieniem zewnętrznym mamy następujący warunek dla średnic dobieranych kół:


mechanizm różnicowy wprowadzenie 

 

6. Mechanizm różnicowy (sumujący) z wałkiem gwintowanym i „pływającą nakrętką”

Ciekawym rozwiązaniem stosowanym w zegarmistrzostwie jest zupełnie inny mechanizm różnicowy oparty na wałku gwintowanym z „pływającą nakrętką”.

Jego schemat przedstawiony jest poniżej:
mechanizm różnicowy wprowadzenie

Położenie wzdłużne nakrętki jest zależne od różnicy liczby obrotów wałka względem obrotów widełek obracających nakrętkę zgodnie ze wzorem:


mechanizm różnicowy wprowadzenie

 

Podsumowanie

Zaprezentowane tu rozwiązania są tylko małą cząstką  rodziny mechanizmów różnicowych stosowanych w technice. Co warto podkreślić, podobnie jak dla wielu rozwiązań zegarkowych, także mechanizm różnicowy w zegarmistrzostwie po raz pierwszy został zastosowany w dużych zegarach wieżowych. 

O mechanizmie różnicowym zastosowanym w zespole napędu zegara, w wydanym w roku 1952 piątym tomie Zegarmistrzostwa, w części pod tytułem  „Zegary wieżowe” brat Podwapiński napisał następujące słowa:

„Nowocześniejszy i praktyczniejszy jest różnicowy napęd po-średni. Przy tym napędzie spotykamy się z trudniejszym zagadnieniem mechaniki, tj. z przekładnią różnicową (Differential - werk). Przed kilkudziesięciu laty mechanizm taki był rzadko spotykany, obecnie jednak, wobec ogromnego rozwoju ruchu samochodowego, „dyferencjał" jest ogólnie znany.”

Wskazaniu zdecydowanie większej liczbie przykładowych zastosowań mechanizmów różnicowych w zegarmistrzostwie, poświęcona będzie drugie, oddzielne opracowanie dotyczące poruszanego tematu.


Karol Roman
ciąg dalszy nastąpi...

Magazyn ZIP NR 7

MAGAZYN ZIP NR 7 - odbierz egzemplarz!

ZEGARKI I PASJA NA YOUTUBE

Aerowatch

REKLAMA

Doxa

REKLAMA

Partner Czasocholicy

PARTNER

Glycine

REKLAMA

Kalendarium ewolucji mechanizmów

Kalendarium ewolucji mechanizmów

Junghans

REKLAMA

Epos

REKLAMA

Oris

REKLAMA

Seiko2

REKLAMA

Komplikacje konstrukcji modułu napę...
Komplikacje konstrukcji modułu napę...
22.02.2017
Najpiękniejsze, ale czy potrzebne? ...
Najpiękniejsze, ale czy potrzebne? ...
01.08.2018

Podstrony producentów

Zegarki marki Aerowatch
Zegarki marki Alpina
Zegarki marki Atlantic
Zegarki marki Audemars Piguet
Zegarki marki Aviator Swiss Made
Zegarki marki Ball
Zegarki marki Bulova
Zegarki marki Carl F. Bucherer
Zegarki marki Certina
Zegarki marki Chopard
Zegarki marki Citizen
Zegarki marki Czapek Geneve
Zegarki marki Davosa
Zegarki marki Doxa
Zegarki marki Emile Chouriet
Zegarki marki Epos
Zegarki marki Eterna
Zegarki marki Frederique Constant
Zegarki marki Glycine
Zegarki marki Grand Seiko
Zegarki marki Junghans
Zegarki marki Longines
Zegarki marki Maurice Lacroix
Zegarki marki MeisterSinger
Zegarki marki Montblanc
Zegarki marki Omega
Zegarki marki Orient
Zegarki marki Oris
Zegarki marki Polpora
Zegarki marki Rado
Zegarki marki Roamer
Zegarki marki Schaumburg
Zegarki marki Seiko
Zegarki marki Steinhart
Zegarki marki Tag Hauer
Zegarki marki Tissot
Zegarki marki Ulysse Nardin
Zegarki marki Victorinox
Zegarki marki Vostok Europe
Zegarki marki Xicorr
Dołącz do naszego newslettera
i bądź zawsze na bieżąco