Сапфир немесе рубиннен жасалған қымбат тас подшипниктері – механикалық сағаттардағы дәлдік пен ұзақ қызмет ету үшін қолданылады. Төмен үйкеліс, беріктік!
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Нақты аспаптарда, әсіресе механикалық сағаттарда қолданылатын қымбат таспен қапталған подшипник – металл шпиндель қымбат таспен қапталған айналу тесігінде айналатын жай подшипник. Тесік әдетте тор пішіндес болып келеді және шахта диаметрінен сәл үлкен болады. Қымбат тастар әдетте корунд минералынан, көбінесе синтетикалық сапфир немесе синтетикалық рубиннен жасалады. Қымбат тас подшипниктері төмен үйкеліс, ұзақ қызмет ету мерзімі және өлшемдік дәлдік қажет болатын нақты аспаптарда қолданылады. Олардың негізгі қолданылуы – механикалық сағаттар.
Jewel lined bearing used in precision instruments, particularly mechanical watches
A jewel bearing is a plain bearing in which a metal spindle turns in a jewel lined pivot hole. The hole is typically shaped like a torus and is slightly larger than the shaft diameter. The jewels are typically made from the mineral corundum, usually either synthetic sapphire or synthetic ruby. Jewel bearings are used in precision instruments where low friction, long life, and dimensional accuracy are important. Their main use is in mechanical watches.
Тарих
1704 жылы Николас Фацио де Дюйльер, Питер Дебауфре және Джейкоб Дебауфре сағаттарда қолдану үшін зергерлік подшипниктерді ойлап тапты, олар бұл идеяға Англияда патент алды. Бастапқыда алмаз, сапфир, рубин және гранат сияқты табиғи асыл тастар пайдаланылды. 1902 жылы Огюст Вернуил синтетикалық сапфир мен рубин жасау процесін (кристалл алюминий оксиді, сондай-ақ корунд деп те аталады) ойлап тапты, бұл зергерлік подшипниктерді едәуір арзанға түсірді. Бүгінде көптеген зергерлік подшипниктер синтетикалық рубин немесе сапфирден жасалады. Тарихи тұрғыдан зергерлік пішіндер алмаз абразивтерін пайдаланып ұнтақталып жасалған. Қазіргі заманғы зергерлік пішіндер көбінесе жоғары қуатты лазерлер, химиялық гравировка және ультрадыбыстық фрестеу арқылы жасалады. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде зергерлік подшипниктер АҚШ үкіметінің Соғыс өндірісі жөніндегі кеңесі соғысқа қажетті маңызды өнімдердің бірі ретінде шектеген.
Jewel bearings were invented in 1704 for use in watches by Nicolas Fatio de Duillier, Peter Debaufre, and Jacob Debaufre, who received an English patent for the idea. Originally natural jewels were used, such as diamond, sapphire, ruby, and garnet. In 1902, a process to make synthetic sapphire and ruby (crystalline aluminium oxide, also known as corundum) was invented by Auguste Verneuil, making jewelled bearings much cheaper. Today most jewelled bearings are synthetic ruby or sapphire. Historically, jewel pivots were made by grinding using diamond abrasive. Modern jewel pivots are often made using high powered lasers, chemical etching, and ultrasonic milling. During World War II jewel bearings were one of the products restricted by the United States government War Production Board as critical to the war effort.
Сипаттамалары
Жәшік подшипниктерінің артықшылықтары – жоғары дәлдік, өте кішкентай мөлшері мен салмағы, төмен және болжамды үйкеліс, жақсы температуралық тұрақтылық, сондай-ақ майлаусыз және коррозиялық ортада жұмыс істеу қабілеті. Олар төмен кинетикалық үйкелісімен және өте тұрақты статикалық үйкелісімен белгілі. Мыстың болатқа статикалық үйкеліс коэффициенті 0,35, ал сапфирдің болатқа статикалық үйкеліс коэффициенті 0,10–0,15 құрайды. Сапфир беттері өте қатты және берік, Моос шкаласы бойынша қаттылығы 9, Кнооп қаттылығы 1800-ге жетеді және ондаған жылдар бойы тегіс күйін сақтай алады, осылайша үйкелістің өзгеруін азайтады.
The advantages of jewel bearings include high accuracy, very small size and weight, low and predictable friction, good temperature stability, and the ability to operate without lubrication and in corrosive environments. They are known for their low kinetic friction and highly consistent static friction. The static coefficient of friction of brass on steel is 0.35, while that of sapphire on steel is 0.10–0.15. Sapphire surfaces are very hard and durable, with Mohs hardness of 9 and Knoop hardness of 1800, and can maintain smoothness over decades of use, thus reducing friction variability.
Қолданылуы
Бижутериялық подшипниктер ең көп механикалық сағаттарда қолданылады, онда олардың төмен және болжамды үйкелісі сағаттың дәлдігін арттырады, сонымен қатар подшипниктердің қызмет ету мерзімін ұзартады. Өндірушілер дәстүрлі түрде сағаттың бетіне немесе артқы жағына асыл тастардың санын жарнамалық мақсатта анық көрсететін. Әдеттегі, толыққанды асыл тастармен жабдықталған, тек уақытты көрсететін сағатта 17 асыл тас болады: екі қақпақ асыл тас, екі осьтік асыл тас және тепе-теңдік дөңгелегі үшін бір импульстік асыл тас, екі осьтік асыл тас және паллеттік бұранда үшін екі паллет асыл тасы, сондай-ақ құтылу тетігі, төртінші, үшінші және орталық дөңгелектер үшін әрқайсынан екі осьтік асыл тас. Қазіргі заманғы кварцты сағаттарда уақытты өлшеуші – электронды тізбектегі кварц кристалы, ол кішкентай қадамдық қозғалтқышты қуатпен жабдықтайды. Көлденеңдерді жылжыту үшін қажетті айналу күші аз болғандықтан, подшипниктерге түсетін қысым жоқ және бижутериялық подшипниктерді пайдаланудан ешқандай пайда көрілмейді, сондықтан олар кварцтық механизмдердің көп бөлігінде қолданылмайды. Бижутериялық подшипниктердің тағы бір маңызды қолданылуы – сезімтал механикалық өлшеу құралдарында. Олар әдетте өте кішкентай күштерді тасымалдауға тиіс нәзік байланыстар үшін қолданылады, мысалы, гальванометрлер, компастар, гироскоптар, карданды механизмдер, циферблатты көрсеткіштер, циферблатты штангенциркульдер және турбиналық ағым өлшегіштерде. Мұндай құралдарда бижутериялық подшипниктер көбінесе олардың инелері үшін ось ретінде қолданылады, олардың кішкентай өзгерістерді өлшеу кезінде де сенімді және тұрақты қозғалуы керек. Подшипник тесіктері әдетте 1 мм-ден кіші болады және 1 граммнан кем салмақты жүктерді көтереді, бірақ олар 10 мм-ге дейін жасалуы мүмкін және шамамен 500 г дейін жүк көтере алады. Цифрлық өлшеу құралдарының танымал болуымен олардың қолданылуы азайды.
The predominant use of jewel bearings is in mechanical watches, where their low and predictable friction improves watch accuracy as well as improving bearing life. Manufacturers traditionally listed the number of jewels prominently on the watch face or back, as an advertising point. A typical fully jeweled time only watch has 17 jewels: two cap jewels, two pivot jewels and an impulse jewel for the balance wheel, two pivot jewels and two pallet jewels for the pallet fork, and two pivot jewels each for the escape, fourth, third, and center wheels. In modern quartz watches, the timekeeper is a quartz crystal in an electronic circuit, powering a small stepper motor. Because of the small amount of torque needed to move the hands, there is almost no pressure on the bearings and no real gain by using a jewel bearing, hence they are not used in a large proportion of quartz movements. The other major use of jeweled bearings is in sensitive mechanical measuring instruments. They are typically used for delicate linkages that must carry very small forces, in instruments such as galvanometers, compasses, gyroscopes, gimbals, dial indicators, dial calipers, and turbine flow meters. In such instruments, jewel bearings are often used as pivots for their needles which need to move reliably and with low variability even when measuring small changes. Bearing bores are typically smaller than 1 mm and support loads weighing less than 1 gram, although they are made as large as 10 mm and may support loads up to about 500 g. Their use has diminished with the popularization of digital measuring instruments.