Question

Почему в часах есть камни?

Answer 1

Механизма часов чрезвычайно компактный. Если когда-нибудь доводилось заглянуть внутрь обычных наручных часов, то должны помнить, насколько мелкие там детальки и насоклько тоненькие оси. И всё это должно крутиться как можно дольше, чтоб часы не надо было заводить каждые полдня. А "дольше крутиться" означает "меньше трение".

Для снижения трения есть два способа. Один - переход от трения скольжения к ктрению качения - к шарикоподшипникам. Собсно, в обычной техники почти исключительно приметяются именно подшипники качения (роликовые и шариковые). Но в часах, как уже сказано, ТЕСНО. А шарикоподшипник - это сложное и, в обще-то, громоздое для данного случая изделие. Поэтому в часах применяются подшипники скольжения. Но вот для того, чтоб снизить трение (точнее, чтоб снизить момент силы трения, а не само трение), диаметр подшипника делают как можно меньше. Сотые доли миллиметра. То есть оси всех шестерёнок выполняют в виде иголок (консуов), которые упираются в тоже конические, или почти конические, углубления опор. Понятно, что когда плечо силы трения (=радиус острия) всего десятки микрон, то и момент, создаваемый такой силой, совершенно никакой. И вот опоры, в которые упираются концы осей шестерёнок, - это и есть камни. Рубин - это второй по твёрдости минерал после алмаза (химически это корунд, окись алюминия), но намного более распространённый в природе. В морских хронометрах, кстати, камни выполняют из алмазов. Сейчас искусственные рубины получают в промышленных количествах, так что цена их невысокая. А высокая твёрдость камней означает, что размер опоры (размер пятна касания) может быть сделан очень маленьким - это и обеспечивает малую величину момента силы трения.

Answer 2

Камни в часах используют в двух случаях - для инкрустации и в часовом механизме. В первом случае - камни используются исключительно для того, чтобы украсить внешний вид часов.

В часовом механизме камни используются для уменьшения трения в осях, но не только для этого. Если вспомнить школьный курс физики, то мы знаем, что трение зависит от коэффициента трения между трущимися деталями. Но коэффициент трения стали по бронзе или латуни примерно такой же, как и стали по рубину. Следовательно - есть какие-то другие другие причины использовать камни в механизме.

Все дело в том, что диаметр цапф осей шестеренок карманных часов очень маленький (около 100 мкм). А нагрузки на оси шестеренок довольно значительные. Но как известно - давление зависит от площади. Причем чем меньше площадь, тем больше давление. В случае часового механизма в оси будет значительное давление и посадочное место оси быстро вырабатывается. Рубин же имеет большую твердость и при применении его в качестве опоры оси шестеренки и(или) балансира значительно увеличивает износостойкость трущейся пары. Кроме всего прочего камни не подвержены коррозии.

Вспомните дешевые советские часы-будильник "Янтарь"

В часовом механизме этого будильника было всего 4 камня. Из-за этого срок службы часов был очень маленький: несколько лет. Очень часто можно было наблюдать такую картину - часы нормально идут только в лежачем положении:) Все дело в том, что за эти несколько лет работы "разбивались" посадочные места осей и часы переставали тикать. В лежачем положении шестеренки перемещались и "работала" другая часть оси, которая еще не имеет выработки.

Answer 3

Потому что для уменьшения трения осей шестеренок они должны упираться в специальные углубления - подпятники - такие, чтобы трение было минимальным. Для этого оси упираются в искусственные рубины - то есть "камни". Поскольку и шестеренок, и осей в часах много (концов осей в два раза больше), много и камней. Сейчас искусственные рубины получают тоннами, поэтому они сравнительно дешевые.