Принцип работы механических часов наручных

Из чего состоят часы? Наверняка, каждый человек задавался таким вопросом. В этой статье мы расскажем, про виды, устройство и принцип работы механизмов в наручных часах. Часовой механизм — это сердце устройства, питающее его энергией. Система работает, благодаря нему: движутся стрелки на циферблате, звонит будильник, функционирует календарь и хронограф.

На данный момент существуют два основных вида часовых механизмов: с использованием энергии спирали (механические) и электрических импульсов (кварцевые). Выпускаются и комбинированные варианты. Стоит отметить, что электронные часы работают за счет кварцевого механизма, разница только в реализации передачи энергии. Далее подробнее рассмотрим устройство и принципы работы обоих видов.

Устройство и принцип работы механизма с балансом

Принцип функционирования двух типов устройств, так же, как и количество деталей, кардинально отличается. Рассмотрим полностью механическое устройство.

Ниже приведена схема, как построен и из каких элементов состоит калибр. Если точней, то под калибром в часовом деле понимается размер механизма, особенности его месторасположения и конфигурацию составляющих его деталей.

Калибры включают в название буквы и цифры, в которых часто зашифрованы изготовитель и функциональные особенности. Диаметр механизма измеряется в миллиметрах или в линиях (1 линия — 2.255мм). Важный компонент механизма — камни. До 1902 года использовались настоящие драгоценные рубины, сейчас же искусственные. Они служат одной цели – уменьшить трение между деталями, возникающее в процессе работы. С увеличением функций механизма, возрастает количество камней.

Источник энергии в механических часах — спиральная пружина, находящаяся внутри заводного барабана. Когда часы заводят, она закручивается, и при раскручивании передает импульс на барабан, который, в ходе вращения, заставляет работать весь механизм.

По способу взвода заводной пружины можно понять тип разновидности механизма. В часах с ручным подзаводом пружина закручивается и накапливает кинетическую энергию с помощью вращения заводной головки. Это позволяет часам работать определенное время, в среднем, от 24 до 72 часов.

По причине того, что пружина в «механике» раскручиваться и отдает энергию неравномерно, это снижает точность хода (от 5 до 30 секунд в сутки). На корректность показаний часов влияют и другие факторы: положение часов, температура, степень износа деталей, удары и встряски процессе использования и др.

Для удобства эксплуатации был разработан автоматический подзавод. Альтернативой ручному постоянному заводу стал ротор, который под действием движений руки вращается вокруг центральной оси и через систему шестерней заводит пружину. Современные модели комплектуются особо чувствительными механизмами, и достаточно незначительных движений запястья, чтобы энергии для работы часов хватало каждый день без сбоев. Когда же длительное время часы носить не предполагается, их можно положить в тайммувер, специальную шкатулку для автоматического подзавода. Особой популярностью тайммувер пользуется у коллекционеров.

Устройство и принцип работы кварцевого механизма

Кварц появился относительно недавно с развитием электричества, но сразу массовым завоевал рынок за счет исключительной точности и удобства использования.

Как функционирует кварцевый механизм? Принцип его работы основан на преобразовании электрической энергии в кинетическую.

Кварцевый механизм состоит из двух составных частей. Первая, генератор, служит для выработки электрических колебаний, которые стабилизируются кварцевым кристаллом. Генератор вырабатывает 32768 колебаний в секунду. Это около 10000 раз больше, чем число колебаний баланса (пружины) в механических часах. Вторая часть схемы — делитель. Он преобразует колебания от генератора в импульсы с частотой 1 герц. которые далее передаются на обмотку шагового электродвигателя.

Двигатель состоит из статора, неподвижно закрепленной катушки с обмоткой и ротора (постоянного магнита на оси). Принципиально схема работы выглядит так: электрический импульс проходит через катушку и создает магнитное поле, поворачивающее ротор на пол-оборота, который, в свою очередь, вращает стрелки через систему шестеренок.

Одним из самых популярных кварцевых механизмов является японская Miyota. Японцы сделали Мийоту эталоном цены и качества во всем мире.

Кварцевый механизм для настенных часов

Принципиально механизм для настенных часов не отличается от экземпляра для наручных. Разница в размере и компоновки составляющих.

Возьмем, к примеру, кварцевые механизмы марки Grand Time для настенных часов. Они используются повсеместно по всей России. Кому и куда их можно применить? Компаниям для изготовления корпоративных подарков, любителям и часовые мастерские для ремонта. Идеальное соотношение цены-качества.

Типы механизмов часов – это традиционная механика, кварц, гибриды и набирающие всё большую популярность Smart Watch. Каждый из этих механизмов обладает своими преимуществами и недостатками, а также собственным шармом.

Кому-то ближе по духу безотказная механика швейцарских хронометров, кто-то предпочтет более точные кварцевые часы, а некоторые пожелают идти в ногу со временем, выбрав умные гаджеты. Из нашего материала вы узнаете о принципах работы разных типов механизмов и их особенностях.

Принцип работы традиционных типов механизмов наручных часов

Люди научились отличать типы наручных часов, взглянув на циферблат, тем не менее мало кто понимает, как именно устроена работа механизма, что заставляет стрелки двигаться. Выяснить это несложно, а разобравшись в схеме работы часов, будет легче подобрать те, что подходят вашему образу жизни.

• Классическая механика

У всех механизмов наручных часов есть три неотъемлемые детали: счетчик времени, источник питания и регулятор. В классических, традиционных часах все эти составляющие являются механическими, т. е. за питание отвечает барабан с заводной пружиной, регулятором является система спуска и баланса, а связи между деталями обеспечиваются колесной передачей.

Регулятор нужен для распределения энергии, которая поступает от заводного барабана на равномерную последовательность дискретных тактов. Чтобы понять принцип действия, можно визуально представить турникет в метро: человек делает шаг, двигает вперед поручень, который, в свою очередь, поднимает следующий поручень, останавливающий идущего сзади человека. В итоге получается, что система пропускного турникета регулирует поток пассажиров, заставляя людей проходить по одному примерно через равное количество времени.

Поняв этот принцип, легко представить, как работали балансиры с гирями первых часов в средние века (фолиоты). Разумеется, система не отличается особой точностью, если только не делать временные промежутки принудительно одинаковыми вне зависимости от внешных факторов.

Так появился осциллятор. Именно он отвечает за то, чтобы такты были равномерными. Сначала это был маятник, впоследствии усовершенствованный до сверхтонкого металлического волоса с сохранением принципа работы. Сейчас осциллятор имеет форму спирали Архимеда и помещен в центр балансового обода. Сжимаясь и разжимаясь, пружина влияет на баланс, меняя его направление вправо и влево, одновременно покачивая анкерную вилку (якорь) –она и играет роль турникета.

• Практичный кварц

Традиционная механика имеет два минуса: частота колебаний остается низкой, а зависимость от воздействий извне высокая.

В кварцевых часах этим проблемам нашли элегантное решение: убрали классическую баланс-спираль, а для источника колебаний создали электрический колебательный центр – к кварцевому кристаллу подвели электроды. Частота обычного резонатора на кварце – 32 768 Гц (при том что частота спирали в классических часах – 2,5–5 Гц). Понятно, что система, которая работала в механическом варианте часового механизма (наш турникет, он же анкер), сюда не применима. В кварцевом варианте часов ставят электронный делитель частоты (двоичный счетчик) – он преобразует резонансную частоту электрического колебательного центра в импульс 1 Гц и передает ее на шаговый двигатель секундной стрелки.

В кварцевых часах практически отсутствуют подвижные части: питаются часы от батарейки, передается энергия через транзисторы, а точность регулируется импульсным счетчиком. Но для приведения стрелок в движение используются колесные части, хотя модели с LED и LCD функционируют без колес. Такая схема (с минимумом подвижных устройств) значительно снижает вероятность поломки часов.

Главные компоненты механизма наручных часов

Часы – это не просто аксессуар, они отображают суть человека. Поэтому их следует подбирать в зависимости от вашего образа жизни, предпочтений и даже характера. От выбранного типа механизма наручных часов будет зависеть то, как обращаться с ними, как часто носить в сервисный центр, насколько они точны. Если вы уже сталкивались с вопросом подбора часов, наверняка вам знакомы понятия «калибр» и «количество камней». Давайте выясним, что конкретно они означают.

• Калибр

Для обывателей калибр и механизм – синонимы. Но, если разобраться в вопросе, будет ясно, что эти понятия имеют некоторые различия. Так, калибр для часовщиков – это размер механизма и схема расположения отдельных его частей. А механизм – это калибр, но с точки зрения имеющихся в нем функциональных особенностей. Грубо говоря, калибр – это что именно, а механизм – для чего.

Обознается калибр сочетанием букв и цифр, как правило, отражающим код производителя и механические функциональные особенности часов. Размер (диаметр) механизма выражается в миллиметрах, но в профессиональной среде часы измеряются линиями – это единица измерения, равная 2,255 мм.

• Камни

Много кто о них слышал, но мало кто понимает их истинное назначение в часах. На самом деле, все просто: камни помещают между деталями, чтобы снизить трение. На части механизма часов во время работы оказывается колоссальная нагрузка, функциональные камни призваны уменьшить эту нагрузку, продлив срок службы шестеренок. Соответственно, чем большим набором функций обладают часы, тем большее количество камней будет содержать механизм.

Когда мы слышим слово «камни», представляем себе драгоценности, так и было до 1902 года – в часы помещали настоящие рубины. Но сегодня в аксессуарах используются искусственно выращенные камни. Они не боятся окисления или коррозии и долго сохраняют форму после шлифовки.

Механические часы с ручным и автоподзаводом

Механические часы с ручным подзаводом

Самый древний тип механизма часов, который насчитывает уже несколько столетий. Как правило, такие модели имеют прозрачную заднюю крышку, за которой видно, как работает механика. Одна из причин, почему у механических часов так много ценителей, – возможность наблюдать работу устройства.

Подзарядка часов происходит таким образом: вы подкручиваете заводную головку несколько раз в день вручную (отсюда и название принципа работы), тем самым сокращаете ходовую пружину, придаете ей энергию. Разжимаясь, пружина высвобождает энергию, с помощью шестеренок и других пружин этот заряд питает весь часовой механизм и приводит стрелки в действие.

Частота завода регулируется производителями и зависит от того, насколько механизм способен накапливать энергию пружины. Подзавод может требоваться несколько раз в день или раз в неделю. На сегодня максимальное время без подзавода – 8 дней для отдельных моделей.

Среди владельцев часов с ручным подзаводом распространена привычка подкручивать их каждый раз при надевании на руку. Так делать не надо. Заводить часы следует с той частотой, которая рекомендуется компанией-производителем, в противном случае в механизме может наступить сбой.

Механические часы с автоподзаводом

Схема работы механизма наручных часов с автоподзаводом схожа с предыдущим вариантом. Разница в том, что заводятся они от естественных движений руки. То есть нет необходимости каждый раз подкручивать головку – надетые часы получают заряд, когда владелец просто занимается своими делами.

Принцип функционирования механизма примерно тот же, что у ручных часов. Единственное отличие в том, что в автоматические добавлен ротор. Это деталь, гениальная в своей простоте, она находится в свободном вращении, но имеет связь с механизмом, и каждый раз при движении руки ротор вращается, за счет этого получает энергию и крутит ходовую пружину.

Если часы носятся регулярно, каждый день, то постоянные движения руки и, соответственно, ротора, дадут достаточно заряда для функционирования механизма. Однако, если часы надеваются по особым случаям, а основное время лежат без автозаряда, они остановятся. Привести их в рабочее состояние можно, воспользовавшись функцией быстрого подзавода, предусмотренной на каждой модели.

Часовая индустрия не стоит на месте, и сегодняшние часы обладают сверхчувительсностью. Для приведения их ротора в движение достаточно минимальных колебаний рукой. А для хранения предусмотрены специальные футляры – тайммуверы. В них часы получают постоянный импульс и подзаводятся автоматически. Особенно ценят это изобретение коллекционеры часов.

Современные типы механизмов часов

Прогрессивные гибриды

Как только появились первые часы с ручным подзаводом, мастера стали искать возможность соединить механику и электромагнитную силу. Нужно было каким-то образом давать автоматический электроимпульс балансовому колесу – по такому принципу были сделаны часы «Слава-Транзистор». После массового выпуска часовых механизмов на кварце специалисты не оставляли попыток создать идеальный гибрид, который вберет в себя достоинства двух миров.

Продуктом многолетних усилий стала система автокварц – часы с кварцевым кристаллом и с автоматическим подзаводом. Первой, кто представил подобную модель на всеобщее обозрении, была корпорация Seiko в 1986 году (модель AGM, позже ставшая известной как Kinetic). Японская компания добилась того, что энергия, получаемая от ротора, заряжает генератор, который, в свою очередь, вырабатывает ток, поступающий к электродам. На полную зарядку таких часов требовалось две недели непрерывного ношения аксессуара.

Кроме Seiko Kinetic, которые считаются флагманом технологии, подобные модели были представлены Citizen, Tisson, Omega. Также интересная коллекция – Elegante by F.P.Journe от француза Франсуа-Поля Журна.

Пожалуй, единственный недостаток автокварца заключается в том, что у аккумулятора есть срок годности (в принципе, даже любая солнечная батарея имеет ограничения в периоде службы). О самом кварце в резонаторе можно сказать то же самое – он не вечен.

Умные часы

Сегодня технологии конкурируют с классикой и традициями везде, в том числе и в часовом бизнесе. Умные современные модели предлагают такое количество функций, которое недоступно даже самым усовершенствованным классическим экземплярам: например, счетчик пульса, подсчет расхода калорий, прогноз погоды, прием звонков и операции с банковскими картами.

Такие гаджеты сложно назвать часами – это многофункциональные устройства, как смартфон, которые вдобавок к остальным функциям отображают время. Единственное, что роднит умные часы с традиционными – способ их ношения на запястье.

По своей сути современные типы часовых механизмов являются компьютерами – у них есть операционная система, они обладают такими модулями, как GPS, Bluetooth, Wi-Fi, и работа всего комплекса обеспечивается небольшой по объему аккумуляторной батареей. Собственно, в этом и заключается один из основных недостатков устройства – его необходимо заряжать каждый день. В противном случае владелец часов останется с потухшим экраном на руке (ни SMS отправить, ни время посмотреть).

Второй недостаток микрокомпьютера на запястье – маленькая площадь экрана. Полезные по сути функции получаются довольно бесполезными – набирать текст или скроллить сайты на экране, размер которого меньше спичечного коробка, вряд ли удобно. Динамик, которым оснащены умные часы, тоже не отличается особой мощностью, что делает переговоры посредством аксессуара неудобными, хотя и возможными. И последнее – это дизайн аксессуаров. Как правило, умные модели имеют лаконичный экран, мало отличающийся один от другого, хотя изначально часы отражали статус и характер владельца.

Сейчас не совсем понятно, что лидирует на мировой часовой арене: классика или технологии. В любом случае у каждой модели есть свои ценители. Все-таки история традиционных типов механизмов наручных часов насчитывает века, они имеют свой яркий характер, и производители классических моделей пока не спешат оснащать их современными функциями.

Для большинства из нас устройство часов покрыто тайной: они тикают, есть стрелки, которые показывают время – вот, в общем-то, и все. Тем не менее за этим таинственным тиканьем и показаниями стрелок стоит сложнейший механизм, устройство которого нужно знать хотя бы в общих чертах.

В этой публикации мы назовем основные детали часов и вскользь упомянем принцип их действия. Мы постараемся сделать это простыми словами, дабы нас поняли читатели, далекие от часового искусства.

Устройство механических часов 

Начнем с наиболее классического варианта – механических наручных часов, которые сначала появились как карманные, а затем, уже значительно позже, достигли такой степени миниатюрности, что смогли переместиться на запястье.

Карманные часы были запатентованы голландским ученым и изобретателем Христианом Гюйгенсом. Именно ему принадлежит пальма первенства в изобретении баланс-спирали, которая является сердцем подавляющего большинства современных компактных механических часов. 

Итак, простейшие механические наручные часы состоят из:

• Главная спиральная пружина, сделанная из металла. В наручных часах она обычно закрытая (то есть, находится в специальном барабане). Пружина натягивается с заводом часов и передает им энергию для работы. В классическом варианте за завод часов отвечает специальная головка с рубчатой коронкой.
• Зубчатая передача. Это самая внушительная шестеренка, которой пружина сообщает энергию для движения. Зубчатая передает энергию на более мелкие шестеренки, входящие в механизм.
• Спусковой механизм. Он представляет собой колесо с зубцами, двигающееся с заданной периодичностью (по сути, счетчик). Спусковой механизм в нужный момент высвобождает стрелку, чтобы она могла перейти в следующую позицию.
• Колесо баланса. Это своеобразная платформа, на которой находится механизм. Она совершает поступательно-возвратные движения по принципу маятника и в нужный момент высвобождает спуск.

В строение часов с автоподзаводом входит еще один важный элемент, ротор. Это металлический полукруг с грузом, катающимся при движениях рукой и тем самым заводящим механизм. Если часы с автоподзаводом носить постоянно, то вручную их можно и не заводить.

Дополнительные элементы и механизмы

Выше мы рассмотрели устройство самого примитивного механизма, причем в самом приближенном виде. Но наручные часы могут иметь многочисленные усложнения и сотни деталей. Упомянуть все запчасти в часах в рамках небольшой статьи невозможно, да и незачем: неспециалисту немудрено заблудиться в обилии терминов.

Рассмотрим некоторые названия деталей, узлов и механизмов, которые вам могут пригодиться в разговоре с часовщиками:

Анкерный спуск. Это спусковой механизм, устанавливающийся в большинстве современных наручных часов. Он состоит из анкерного колеса, вилки и уже упоминавшейся связки баланс-спирали.

Камни. Нет, это не драгоценности, украшающие корпус часов. В характеристике часов упоминаются лишь функциональные камни, влияющие на работу механизма. Их основная роль – поддерживать элементы механизма и уменьшать трение. Поначалу в механизмы устанавливали натуральные рубины, сейчас для этой цели используют корунды искусственного происхождения.

Маркетологи выяснили, что потребители предпочитают покупать часы с большим количеством камней. Этим пользуются некоторые недобросовестные производители, устанавливая камни там, где без них легко можно обойтись, и взвинчивая за счет этого цену.

Калибр. Собственно говоря, это просто синоним к слову «механизм часов». Большинство современных производителей часов не выпускает собственные механизмы, а закупает их у специализирующихся компаний. Понятие «мануфактурный калибр» означает, что в часах установлен механизм, собранный собственно производителем с участием ручного труда. Это не значит, что он лучше и надежнее – просто люди любят эксклюзив и готовы за него платить.

Головка. Большинство механических часов без усложнений имеет всего одну головку: заводную. При ее выдвижении (нужно потянуть за коронку) заводная головка превращается в переводную и дает возможность установить стрелки в нужном положении.

Безель. Это вращающийся элемент на корпусе, окаймляющий циферблат. Благодаря нанесенным на него меткам, безель дает возможность сделать точную засечку времени. Например, в дайверских часах безель вращается только в одну сторону, чтобы случайно не повернуть его и не добавить время, что приведет к нехватке кислорода.

Хронограф. По сути, это усложнение, чаще всего использующееся в спортивных часах. Оно представляет собой секундомер, позволяющий отмечать небольшие промежутки времени. Хронограф работает независимо от основного механизма часов, то есть, показывает точное время и отмеряет промежутки одновременно. Сплит-хронограф позволяет делать замеры для двух движущихся объектов одновременно.

Не стоит путать хронограф с хронометром. Хронограф – это опция (усложнение), а хронометр – это особо точные часы, прошедшие соответствующую сертификацию.

Тахиметрическая шкала. Как правило, тахиметрическая шкала наносится либо на циферблат (по краю), либо на корпус вокруг него. Она позволяет рассчитать скорость движения, не прибегая к сложным вычислениям.

Репетир. Усложнение, позволяющее отбивать точное время в заданном интервале. Особой функциональной в наше время он не несет, но, как любое дорогостоящее усложнение, указывает на высокий статус владельца часов.

Турбийон. Во времена изобретения турбийона о наручных часах еще не мечтали, поэтому на тот момент это было революционное открытие, делающее ход часов более точным и независимым от гравитации. Часы с такими усложнениями были очень дорогими и выпускались в единичных экземплярах. Сейчас изобретены более продвинутые турбийоны, а себестоимость их изготовления существенно снизилась. Теперь можно найти часы с турбийоном даже в средней ценовой категории.

Календарь. Самые простые календари – это счетчики дней недели и календарных дат, не учитывающие длину месяца. Однако продвинутые календари механических часов способны на гораздо большее: они даже учитывают високосные года.

Каждое усложнение значительно увеличивает количество деталей и, соответственно, стоимость часов. Например, Swatch Sistem 51 состоят всего из 51 детали, а Franck Muller Aeternitas Mega с 36 усложнениями собраны из 1483 элементов!

Внешнее оформление часов

Все вышеописанное находится внутри часов и чаще всего недоступно нашему взгляду. Зато мы вполне можем оценить внешнее исполнение часов с точки зрения презентабельности, долговечности и декоративных изысков.

Корпус

Подавляющее большинство современных наручных часов выпускается в корпусах из нержавеющей стали. Некоторые модели имеют корпуса из латуни, но ввиду недолговечности этого сплава их обычно покрывают каким-нибудь устойчивым составом.

Кварцевые часы часто имеют корпуса из современных полимерных материалов. Их качество может быть самым разным и зависит преимущественно от добросовестности производителя.

Однако в среднем и высоком ценовом сегменте можно найти часы с корпусами из альтернативных материалов, например, ударопрочной керамики, титана или карбона. Некоторые производители предлагают даже часы в деревянных корпусах!

Ювелирные часы имеют корпуса из золота и серебра (реже – платины). Их часто декорируют драгоценными камнями и кристаллами «Сваровски».

Стекло

Среди всего разнообразия часовых стекол следует выделить три основные группы, причем ни одна из них не представляет собой стекло в привычном нам виде:

• Акриловое (плексиглас, оргстекло). По сути, это пластик, со всеми вытекающими. Он прочен, дешев, ему легко придать самую замысловатую форму. Однако оргстекло легко царапается, да и часы с ним выглядят бюджетно.
• Минеральное. Самый распространенный вариант в часах среднего ценового сегмента. Хорошая «минералка» выдерживает невероятные нагрузки и устойчива к царапинам.
• Сапфировое. Самое дорогое стекло, которое практически невозможно поцарапать. Оно невероятно прозрачное, но может пострадать от сильных ударов.

Циферблат

Большинство циферблатов в наручных часах – цельные, сплошные. Но если в часах имеется сложный механизм, который производитель желает продемонстрировать, циферблат может быть скелетонизированным, то есть частично открытым.

Все механические часы (за небольшим исключением в виде футуристичных дизайнерских моделей) имеют классические циферблаты со стрелками. А вот кварцевые часы могут иметь и электронную индикацию.

Подсветка в механических часах реализуется только в виде люминесцентного состава, нанесенного на стрелки и метки. Кварцевые часы могут иметь и электронную подсветку, в том числе, и интеллектуальную, включающуюся при повороте руки в условиях недостаточной освещенности. 

Как устроены кварцевые часы?

Кварцевые часы устроены гораздо проще механических. Но это не мешает им быть более точными, независимыми от внешних воздействий и, при прочих равных условиях, гораздо более доступными.

Внутри кварцевых часов находится сердце механизма – кварцевый генератор. Он заменяет собой баланс-спираль и существенно упрощает устройство механизма. Кварцевые часы не нуждаются в заводе: кварцевый генератор совершает колебания нужной частоты под воздействием тока. Головка в кварцевых часах – исключительно переводная, но может выполнять и дополнительные функции.

Источником энергии для большинства кварцевых часов является батарейка, рассчитанная обычно на 2-5 лет. Но сейчас в состав кварцевых механизмов не обязательно входят традиционные источники энергии: на рынке имеются модели, работающие от энергии солнца или движений человека (так называемые кинетики).

Законодателями мировой моды в отношении кварцевых механизмов являются японцы. Изобретение дешевых, неприхотливых и удивительно точных часов в 1969 году («Astron» от Seiko), положило начало «Кварцевому кризису», который вынудил швейцарцев искать новые подходы к потребителю.

«Начинка» кварцевых часов позволяет наделять их массой опций, недоступных механике. Она может интегрироваться как с классическим, так и электронным циферблатом (плюс плата, микросхемы и жидкокристаллический индикатор). Более того, существуют всевозможные гибриды, сочетающие несколько циферблатов одновременно.

Надеемся, сейчас устройство наручных часов стало вам немного понятнее. Хотя неважно, из каких деталей состоят ваши часы: главное, чтобы они исправно показывали время и были вам по душе!

18.01.23

По материалам сайта timeway.ru

Чтобы стрелки часов двигались, нужна энергия. 

В наручных часах в качестве источника энергии используют скрученную пружину, которая и движет колеса и стрелки часов.

Пружина в часах представляет собой ленту из стали или специального сплава, свернутую внутри металлического барабана. На корпусе барабана нарезаны зубья, и он является одним из зубчатых колес механизма часов. Барабан надет на вал, относительно которого может свободно вращаться. Внутренний конец пружины зацеплен за крючок на валу, а внешний — тем или иным способом закреплен на внутренней стенке барабана. 

 Общий вид двигателя наручных часов показан на рисунке 2, а детали — на рисунке 3.

 Если вращать вал при неподвижном барабане, пружина будет закручиваться. Если затем зафиксировать вал, пружина, раскручиваясь, будет стремиться вращать барабан. 

Это вращение передается на центральный триб, а через триб минутной стрелки, вексельное колесо и триб вексельного колеса — на часовое колесо, на втулке которого закреплена часовая стрелка. Число зубьев в этой колесной передаче подобрано так, что часовая стрелка вращается в 12 раз медленнее минутной. 

Система зубчатых колес, обеспечивающая нужное соотношение скоростей вращения минутной и часовой стрелок называется стрелочным механизмом.

По опыту с детскими заводными машинками каждый знает, что если пружину завести и отпустить, она раскрутится почти моментально. Но от часов мы хотим получить равномерный и точный ход в течение продолжительного времени.

Для точного хода часов необходимо устройство, которое за равные промежутки времени будет разрешать барабану (и соответственно стрелкам) поворачиваться на строго определенный угол. Устройство, задающие эти промежутки времени, в часах называют регулятором. В настенных часах им обычно является маятник. В наручных и карманных часах регулятором является система баланс-спираль (рис.4). 

      Баланс — это тяжелый круглый обод, маховик, закрепленный на оси с помощью нескольких спиц. Как и любой маховик, он обладает определенной инерцией. Винтами обод очень точно балансируют, добиваясь равномерного распределения массы по окружности. Отсюда и название — баланс.
      Спираль — это узкая полоска специальной пружинной стали, свернутая в форме спирали Архимеда. Из-за очень малой толщины ее иногда называют волоском. Внутренний конец спирали крепится на оси баланса, а внешний — к одной из деталей каркаса часового механизма.

Если баланс повернуть в какую-либо сторону, то в спирали возникнет напряжение, которое тем сильнее, чем больше угол поворота. Если теперь отпустить баланс, он под действием упругой спирали повернется обратно, в положение равновесия. В этом положении напряжение спирали исчезнет, но баланс по инерции повернется дальше почти на такой же угол, на который он был отклонен, снова напрягая пружину. Если бы не было трения и других внешних воздействий, то эти колебания повторялись бы бесконечно. Более того, теоретически, частота колебаний системы баланс-спираль не зависит от амплитуды, т.е. максимального угла, на который был отклонен баланс. Про такую систему говорят, что она изохронна. Время, за которое баланс совершает полное колебание, зависит только от упругости спирали, диаметра и веса самого баланса. 

 Таким образом, так же, как и маятник, система баланс-спираль совершает колебания с постоянной частотой. Следовательно, мы можем использовать ее для стабилизации скорости вращения колесной передачи. Предположим, за одну секунду баланс совершает три полных колебания. Если мы приспособим к балансу какое-либо устройство, которое за 180 колебаний будет передвигать минутную стрелку на одно деление, то в сумме со стрелочным механизмом мы получим часы. 

К сожалению, в реальной жизни возникает ряд проблем.
Во-первых, из-за трения и других факторов баланс со временем остановится. Для поддержания колебаний необходимо периодически «подталкивать» баланс, передавая ему энергию. 
Вторая проблема — колебательные движения баланса необходимо как-то превратить во вращательное движение колес. 
Для решения этих проблем служит устройство, называющееся спуском, или ходом.