Термин "часовой механизм" применяется к полностью собранным часам без корпуса. Часовой механизм состоит из: шестереночного механизма с двигателем в виде заводной пружины, которая приводит в движение этот механизм, и анкерного механизма, сдерживающего распускание пружины и контролирующего скорость вращения шестеренок. Если к часовому механизму добавить стрелки, то они будут регистрировать скорость вращения шестереночного механизма на циферблате.

Основные узлы механических часов собираются на платине - никель-серебряной пластине, которая является основанием часового механизма. Никель-серебряный сплав используется в швейцарской часовой промышленности по причине своей механической прочности и долговечности. Кроме отверстий для крепления осей шестеренок, платина имеет целую серию проточек, впадин и выступов, повышающих ее механическую прочность и дающих возможность разместить детали часового механизма на сравнительно малой площади. Противоположные концы рмышестеренок крепятся в отверстиях мостов - фасонных деталей, закрепляемых с помощью винтов на платине. Применение мостов облегчает сбоку механизма и регулировку осевого люфта.

При заводке часов, пружине сообщается изгибающий момент, который при раскручивании преобразуется в крутящий момент барабана, вращение которого приводит в движение весь часовой механизм. Недостатком пружинного двигателя является неравномерность крутящего момента, передаваемого на баланс, что приводит к неточности хода часов.

Наибольший крутящий момент имеет полностью заведенная пружина, наименьший - раскрученная. Из-за такой неравномерности крутящего момента возникает погрешность в частоте колебаний баланса. А разница даже в 10 колебаний в сутки дает расхождение с точным временем в две секунды.

Для передачи энергии от пружины через шестереночный механизм к балансу, а также поддержания его колебаний и управления скоростью вращения шестереночного механизма, служит анкерный механизм. Анкерный механизм состоит из анкерного колеса (шестеренки), как правило, с 15 зубчиками, анкерной вилки, с впрессованными в паллеты синтетическими рубинами, и баланса. Анкер периодически освобождает зубчатую передачу и преобразует энергию пружины в импульсы, передаваемые балансу для поддержания его колебаний со строго определенным периодом, и преобразование этих колебаний в равномерное вращение шестереночного механизма. Изогнутые концы анкерной вилки называются паллетами. Их две - входная и выходная. При подъеме входной паллеты одновременно опускается выходная, и анкерное колесо поворачивается на один зубец . Затем поднимается выходная паллета и опускается входная, анкерное колесо поворачивается еще на один зубец и т.д. Во время подъема входной паллеты , под действием анкера, баланс поворачивается на пол-оборота до ограничителя , при этом собственная пружина баланса сворачивается. Во время опускания входной паллеты, под действием собственной разворачивающейся пружины, баланс совершает движение в обратную сторону до второго ограничителя. Таким образом, баланс постоянно совершает строго ограниченные полуколебания, уравновешивая тем самым ход часового механизма.

Поскольку само балансовое колесо (баланс) представляет собой двойной маятник, то на точность его хода, как и в случае с простым маятником, оказывают влияние температура, трение и сила притяжения Земли. Так как балансное колесо делают из металла, то оно, как и все металлы, подвержены расширению и сжатию под действием температуры. Для минимизации этого влияния колесо делают биметаллическим: из материалов с разным коэффициентом расширения, например, стали и цинка.

Анкерный спуск

В спусковых регуляторах с балансом чаще применяются свободные анкерные спусковые механизмы. На рисунке 4.1 показаны основные части свободного анкерного спускового механизма. На оси баланса (на рисунке не показана) неподвижно посажен двойной ролик 1, в который запрессован импульсный штифт (эллипс) 2, посредством которого баланс взаимодействует с анкерной вилкой. Узел баланс с волоском и двойным роликом при сборке регулируется так, что в равновесном положении баланса импульсный штифт находится на линии центров баланса и анкерной вилки. Анкерная вилка насажена на ось 13, опирающуюся на подшипники (на рисунке не показаны), и имеет две палеты: входную палету 14 и выходную палету 6. Рабочими поверхностями палет являются плоскости импульса 7 и плоскости покоя 5. Угол поворота анкерной вилки ограничен двумя штифтами, запрессованными в пластину и расположенными симметрично относительно линии центров баланса и анкерной вилки. Палеты находятся в зацеплении с зубьями спускового анкерного колеса 9. Расстояние между палетами таково, что одновременно могут находиться в соприкосновен только один из зубьев анкерного

колеса с одной из палет. Обычно анкерное колесо имеет 15 зубьев, и расстояние между серединами импульсных плоскостей палет, измеренное по дуге

окружности острий зубьев анкерного колеса, составляет 2 ^1/₂ шага колеса.

анкерное колесо зубчатой передачей с двигателем (чаще пружинным) и

Анкерное колесо неподвжно посажено на анкерный триб 8, связывающий анкерное колесо зубчатой передачей с двигателем и стрелками часов. Зубья анкерного колеса имеют плоскость импульса 12, острие 11 и пятку 10. Анкерное колесо и анкерная вилка современных карманных и наручных часов обычно изготавливаются из стали. Импульсный штифт и палеты изготавливаются из синтетического рубина, их рабочие поверхности полируются.

  Рассмотрим работу анкерного спуска (рисунок 4.2). Предположим, что баланс находится в крайнем положении и начинает вращение против хода часовой стрелки. Под воздействием момента, развиваемого волоском, баланс движется свободно, без какого бы на то ни было взаимодействия с анкерной вилкой. Энергия колебательной системы в это время расходуется только на трение в подшипниках баланса, сопротивление воздуха и гистерезис волоска. Анкерная вилка в это время отклонена влево от линии центров вилки и баланса и давлением зуба 1 на плоскость покоя входной палеты прижата к левому ограничительному упору. Это положение механизма показано на рисунке 4.2 а. Прижим (притяжка) вилки к ограничительному упору достигается благодаря расположению плоскости покоя входной палеты под острым углом к радиусу, проведенному из оси вращения анкерной вилки на переднее ребро входной палеты (рисунок 4.3). Дополнительный до 90° угол τ называется углом притяжки. Для обеспечения прижима вилки к

упору угол притяжки должен быть больше угла трения зуба о палету. Обычно τ= 10 -15°. На рис. 3 показан также угол притяжки на выходной палете.

Угол поворота баланса от его крайнего положения до начала взаимодействия с анкерной вилкой называется дополнительным углом. В спусковых регуляторах карманных или наручных часов дополнительный угол составляет 90 - 95% амплитуды колебаний (135 - 285). Таким образом, баланс большую часть своего движения совершает свободно, без взаимодействия с анкерной вилкой. Отсюда и произошел термин «свободный анкерный спуск». Свободное движение баланса продолжается до тех пор, пока импульсный штифт, войдя в паз вилки, ударится о правую стенку паза (рисунок 4.2, б). С этого момента начинается взаимодействие колебательной системы (баланса) со спусковым механизмом. Баланс, продолжая движение, поворачивает анкерную вилку и выводит входную палету из-под острия зуба 1 анкерного колеса, тем самым, освобождая анкерное колесо. В это время баланс является ведущим звеном, а вилка – ведомым, и происходит расход части запаса энергии колебательной системы на освобождение анкерного колеса. Благодаря наличию угла притяжки при освобождении анкерное колесо поворачивается на небольшой угол против хода часовой стрелки. Положение механизма к концу освобождения показано на рисунке 4.2, в. Угол поворота анкерной вилки во время освобождения называется углом освобождения, или полным углом покоя. Освобождение анкерного колеса закончится, когда баланс повернет вилку на столько, что острие зуба окажется на переднем ребре входной палеты. Колесо получило возможность вращаться в направлении хода часовой стрелки под действием усилия заводной пружины. Острие зуба скользит по плоскости импульса входной палеты, сообщая анкерной вилке подталкивающий импульс, который передается балансу. При передаче импульса ведущим звеном в паре баланс-анкерная вилка, является вилка. Запас энергии баланса пополняется за счет энергии пружинного или иного двигателя часового механизма. Положение спускового механизма во время передачи импульса давлением острия зуба на плоскость импульса входной палеты показано на рисунке 2, г. Во время передачи импульса баланс проходит положение равновесия, причем эллипс проходит линию центров анкерной вилки и баланса. После того как острие зуба до дет до заднего ребра палеты, передача импульса продолжается, но уже при скольжении заднего ребра палеты по плоскости импульса зуба (рисунок 4. 2, д). Таким образом, в рассматриваемом спусковом механизме передача импульса как бы распределена между плоскостями импульса на палете на зубе. Такие спусковые механизмы называются механизмами с распределенным импульсом. Существуют механизмы, где передача импульса осуществляется только за счет скольжения острия зуба по плоскости импульса палеты – это механизмы с острыми зубьями спускового колеса, а также механизмы с передачей импульса только на плоскости импульса – э о механизмы типа штифтового спуска, изображенного на рисунке 4.3. Угол поворота анкерной вилки во время передачи импульса называется углом импульса  _a. Он складывается из угла импульса на зубе aз и угла импульса на палете an (рисунке 4.3):