|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
LỊCH SỬ CÔNG NGHỆ, CÔNG NGHỆ, ĐỐI TƯỢNG QUA CHÚNG TÔI
Đồng hồ cơ. Lịch sử phát minh và sản xuất
Cẩm nang / Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta Việc tạo ra đồng hồ cơ có tầm quan trọng lớn đối với lịch sử công nghệ. Vấn đề không phải là mọi người có sẵn một thiết bị tiện lợi để đo thời gian. Ảnh hưởng của phát minh này rộng hơn rất nhiều. Đồng hồ trở thành cỗ máy tự động đầu tiên được tạo ra cho mục đích thực tế và trở nên phổ biến. Trong suốt ba thế kỷ, chúng vẫn là thiết bị kỹ thuật phức tạp nhất và giống như nam châm, thu hút tư duy sáng tạo của cơ học. Không có lĩnh vực công nghệ nào lại được áp dụng nhiều sự khéo léo, kiến thức và trí thông minh như trong việc tạo ra và cải tiến cơ chế đồng hồ. Vì vậy, sẽ không quá lời khi nói rằng thế kỷ XIV-XVII trong lịch sử công nghệ được đánh dấu bằng đồng hồ. Đối với bản thân công nghệ và những người sáng tạo ra nó, đây là thời điểm trưởng thành. So với các thiết bị thô sơ trước đây, đồng hồ đã trở thành một bước tiến lớn về chất. Sự sáng tạo của họ đòi hỏi những tính toán phức tạp và công việc siêng năng, những công cụ đặc biệt và vật liệu mới; họ đã tạo cơ hội tuyệt vời để kết hợp khoa học và thực hành.
Nhiều ý tưởng thiết kế, sau này trở nên phổ biến trong các ngành công nghệ khác, lần đầu tiên được thử nghiệm trên đồng hồ và đối với nhiều cơ chế được tạo ra trong thời gian tiếp theo, đồng hồ đóng vai trò là hình mẫu. Nói chung, chúng là một mô hình thử nghiệm của tất cả các loại hình nghệ thuật cơ khí. Thật khó để kể tên bất kỳ thiết bị nào khác đã cung cấp một lĩnh vực phong phú cho hoạt động tư duy của con người. Nhiều thiết bị đo thời gian khác nhau đã được tạo ra từ thời cổ đại. Tiền thân trực tiếp của đồng hồ cơ, chuẩn bị cho phát minh của họ, là đồng hồ nước. Đồng hồ nước phức tạp đã sử dụng mặt số với kim chuyển động, trọng lượng làm động lực, bánh răng, cơ cấu đánh và các con rối diễn ra nhiều cảnh khác nhau. Ví dụ, một kiệt tác kỹ thuật thực sự vào thời đó là chiếc đồng hồ nước do Caliph Harun al-Rashid tặng cho Charlemagne. Được trang trí lộng lẫy, chúng có mặt số giờ và mỗi giờ được thông báo bằng âm thanh của một quả bóng kim loại bật lên trên lưới trang trí. Vào buổi trưa, các cánh cổng vào đồng hồ này mở ra và các hiệp sĩ bước ra ngoài. Biên niên sử thời Trung cổ có nhiều tài liệu tham khảo về các thiết kế đồng hồ nước khéo léo khác. Tuy nhiên, một cuộc cách mạng thực sự về công nghệ và đồng hồ bấm giờ đã xảy ra, như đã đề cập, chỉ sau sự ra đời của đồng hồ cơ có bánh xe.
Những đề cập đầu tiên về đồng hồ bánh xe tháp ở châu Âu xuất hiện vào khoảng thế kỷ 1 và 2. Những chiếc đồng hồ như vậy có thể xuất hiện sớm hơn? Để trả lời câu hỏi này, chúng ta hãy xem bộ máy đồng hồ bao gồm những thành phần chính nào. Có sáu bộ phận chính như vậy: 3) động cơ; 4) cơ cấu truyền động bằng bánh răng; 5) bộ điều chỉnh tạo ra chuyển động đồng đều; 6) nhà phân phối hoặc hậu duệ; XNUMX) cơ chế con trỏ và XNUMX) cơ chế di chuyển và lên dây cót cho đồng hồ.
Những chiếc đồng hồ đầu tiên được điều khiển bởi năng lượng của một trọng lượng giảm dần. Cơ cấu truyền động bao gồm một trục gỗ nhẵn và một sợi dây gai quấn quanh nó bằng một hòn đá và sau đó là một vật nặng bằng kim loại ở cuối. Nhờ trọng lực của trọng lượng, sợi dây bắt đầu giãn ra và làm xoay trục. Một bánh răng lớn hoặc bánh răng chính được gắn trên trục, được ăn khớp với các bánh răng của cơ cấu truyền động. Do đó, chuyển động quay từ trục được truyền tới cơ cấu đồng hồ. Chúng tôi đã đề cập trước đó rằng chu kỳ quay của các bánh xe trong một bộ truyền bánh răng phụ thuộc vào tỷ lệ đường kính của các bánh xe có trong nó (hoặc tương tự như tỷ lệ số răng). Bằng cách chọn các bánh xe có số răng khác nhau, không khó để đảm bảo rằng một trong số chúng quay hết một vòng trong đúng 12 giờ. Nếu bạn đặt một mũi tên vào trục của bánh xe này, nó sẽ quay hết một vòng cùng lúc. Rõ ràng là bạn cũng có thể chọn bánh xe quay hết một vòng trong một phút hoặc một giờ; Bạn có thể kết nối kim giây và kim phút với chúng. Nhưng những chiếc đồng hồ như vậy xuất hiện muộn hơn nhiều - chỉ vào thế kỷ XNUMX, và trước đó kim giờ mới được sử dụng. Mục đích của cơ cấu truyền động trong một chiếc đồng hồ như vậy là truyền và chuyển đổi tương ứng chuyển động từ bánh răng chính sang bánh xe giờ. Tuy nhiên, để đồng hồ có thể dùng để đo thời gian thì kim phải quay có cùng tần số. Trong khi đó, tải trọng, như mọi người đều biết, chuyển động dưới tác dụng của trọng lực với gia tốc. Nếu trọng lượng được hạ xuống tự do thì trục sẽ quay nhanh hơn và do đó mũi tên sẽ thực hiện mỗi vòng quay tiếp theo trong thời gian ngắn hơn vòng trước. Đối mặt với vấn đề này, cơ học thời trung cổ (mặc dù họ không có khái niệm về gia tốc) nhận ra rằng sự chạy của đồng hồ không thể chỉ phụ thuộc vào chuyển động của một vật nặng. Cơ chế cần được bổ sung bằng một thiết bị khác. Thiết bị này được cho là có “cảm giác về thời gian” độc lập, riêng và theo đó, điều khiển chuyển động của toàn bộ cơ chế. Đây là cách mà ý tưởng về bộ điều chỉnh ra đời. Nếu một người hiện đại được hỏi thiết bị đơn giản nào thích hợp nhất để sử dụng làm bộ điều chỉnh, rất có thể anh ta sẽ kể tên một con lắc. Thật vậy, con lắc thỏa mãn tốt nhất các điều kiện đã nêu. Bạn có thể xác minh điều này bằng cách thực hiện một thí nghiệm đơn giản. Nếu một quả bóng được buộc vào một sợi dây đủ dài nghiêng một góc nhỏ rồi thả ra, nó sẽ bắt đầu dao động. Được trang bị đồng hồ bấm giờ, bạn có thể tính toán con lắc sẽ thực hiện bao nhiêu dao động, chẳng hạn như cứ sau mười lăm giây. Tiếp tục quan sát trong một phút rưỡi đến hai phút, có thể dễ dàng nhận thấy tất cả các phép đo đều trùng khớp. Do ma sát với không khí, biên độ dao động của quả bóng sẽ giảm dần, nhưng (và điều này rất quan trọng!) Thời gian dao động sẽ không thay đổi. Nói cách khác, con lắc có “cảm giác về thời gian” tuyệt vời. Tuy nhiên, trong một thời gian rất dài những đặc tính đáng chú ý này của con lắc không được cơ học biết đến, và đồng hồ quả lắc chỉ xuất hiện vào nửa sau thế kỷ 17. Trong những chiếc đồng hồ cơ đầu tiên, bộ điều chỉnh là một chiếc rocker (bilyanets). Từ xa xưa, rocker đã được sử dụng trong một thiết bị phổ biến như cân. Nếu các vật nặng bằng nhau được đặt trên mỗi cánh của một chiếc cân lắc như vậy, và sau đó các cân được đưa ra khỏi trạng thái cân bằng thì cánh tay đòn sẽ tạo ra những dao động khá đều nhau giống như một con lắc. Mặc dù hệ thống dao động này kém hơn so với con lắc về nhiều mặt nhưng nó vẫn có thể được sử dụng trong đồng hồ. Nhưng bất kỳ bộ điều chỉnh nào nếu dao động của nó không được duy trì liên tục thì sớm muộn gì cũng sẽ dừng lại. Để đồng hồ hoạt động được thì một phần động năng từ bánh xe chính phải liên tục chảy vào con lắc hoặc máy đập. Nhiệm vụ này trong đồng hồ được thực hiện bởi một thiết bị gọi là bộ phân phối hoặc bộ thoát.
Bộ thoát luôn và vẫn là thành phần phức tạp nhất trong đồng hồ cơ. Thông qua đó, việc kết nối giữa bộ điều chỉnh và cơ cấu truyền động được thực hiện. Một mặt, việc đi xuống truyền các cú sốc từ động cơ đến bộ điều chỉnh, cần thiết để duy trì dao động của bộ điều chỉnh, mặt khác, nó phụ thuộc vào chuyển động của cơ cấu truyền động (và do đó, hoạt động của động cơ). theo quy luật chuyển động của bộ điều chỉnh. Chuyển động chính xác của đồng hồ phụ thuộc chủ yếu vào bộ thoát. Chính thiết kế của nó là điều khiến các nhà phát minh bối rối nhất. Lần đi xuống đầu tiên là một trục xoay có các mảng bám, đó là lý do tại sao nó được gọi là lần đi xuống trục chính. Các nguyên tắc hoạt động của nó sẽ được thảo luận chi tiết dưới đây. Những chiếc đồng hồ đầu tiên không có cơ chế lên dây đặc biệt. Do đó, việc chuẩn bị đồng hồ để làm việc đòi hỏi rất nhiều công sức. Người ta không chỉ phải nâng một vật nặng rất nặng lên một độ cao đáng kể nhiều lần trong ngày mà còn phải vượt qua lực cản rất lớn của tất cả các bánh răng của cơ cấu truyền động. (Rõ ràng là bánh chính nếu nằm cứng trên trục động cơ thì khi nâng trọng lượng lên sẽ quay cùng với trục, các bánh còn lại cũng quay cùng với trục đó.) Vì vậy, đã sang hiệp hai. của thế kỷ 14, bánh xe chính bắt đầu được gắn theo cách mà khi trục quay ngược chiều kim đồng hồ (ngược chiều kim đồng hồ), nó vẫn bất động. Trong số sáu thành phần chính của cơ chế đồng hồ mà chúng tôi đã mô tả, hầu hết chúng đều đã được sử dụng riêng lẻ từ thời cổ đại. Chỉ có hai phát minh mới là ý tưởng treo một vật nặng làm động cơ cho đồng hồ và ý tưởng sử dụng trục quay làm bộ thoát. Điều tò mò là truyền thuyết thời Trung cổ gán cả hai khám phá kỹ thuật này cho một người - tu sĩ uyên bác Herbert của Avrilak, người sau này trở thành giáo hoàng dưới danh hiệu Sylvester II. Được biết, Herbert suốt đời rất quan tâm đến đồng hồ và vào năm 996, ông đã lắp ráp chiếc đồng hồ tháp đầu tiên cho thành phố Magdeburg. Vì chiếc đồng hồ này không còn tồn tại nên câu hỏi vẫn còn bỏ ngỏ cho đến ngày nay - nó có nguyên lý hoạt động gì? Hầu hết các nhà nghiên cứu hiện đại đều chắc chắn rằng chúng sống dưới nước. Điều này cũng được hỗ trợ bởi thực tế là chiếc đồng hồ tháp tiếp theo, ít nhiều có lý do có thể được coi là cơ khí, chỉ xuất hiện ở châu Âu ba trăm năm sau. Tuy nhiên, mặt khác, nếu Herbert thực sự là một thợ cơ khí giỏi như người ta nói về anh ta, nếu anh ta thực sự đã phát minh ra bộ thoát trục chính và nếu anh ta thực sự nghĩ rất nhiều về thiết kế của một chiếc đồng hồ cơ, thì hoàn toàn không thể hiểu được điều gì có thể ngăn cản anh ta. anh ấy khỏi việc lắp ráp một chiếc đồng hồ như vậy, vì anh ấy có mọi thứ bạn cần cho việc này. Tuy nhiên, kỷ nguyên của đồng hồ cơ chỉ bắt đầu ở châu Âu vào cuối thế kỷ 1288. Năm 1292, một chiếc đồng hồ tháp được lắp đặt tại Tu viện Westminster ở Anh. Năm 1300, ngôi đền ở Canterbury có được một chiếc đồng hồ. Vào năm 1314, có thông tin cho rằng một chiếc đồng hồ tháp đã được chế tạo ở Florence (việc đề cập đến chiếc đồng hồ này đã được lưu giữ trong Thần khúc của Dante). Năm XNUMX đồng hồ đã có mặt ở Cannes, Pháp. Không có cơ chế ban đầu nào trong số này còn tồn tại cho đến ngày nay và tên của người tạo ra chúng cũng không được biết đến. Tuy nhiên, chúng ta có thể hình dung cấu trúc của chúng khá chính xác. Cơ chế đồng hồ đơn giản nhất (nếu không tính đến cơ chế tấn công) có thể chỉ bao gồm ba bánh răng. Rõ ràng, tất cả các đồng hồ được đề cập ở trên đều là ví dụ về cơ cấu ba bánh đơn giản với một mặt số bằng một kim. Từ bánh xe chính gắn trên trục động cơ, chuyển động được truyền đến một bánh răng nhỏ nằm cùng trục với bánh núm (hoặc bánh chạy), được trang bị các răng có dạng răng cưa và nằm vuông góc với trục của bánh xe. . Bánh xe này là một phần không thể thiếu của bộ thoát, hay bộ thoát trục chính, có nhiệm vụ điều chỉnh tốc độ chuyển động của bộ truyền bánh răng. Bánh răng vương miện, nhận năng lượng từ bộ truyền bánh răng, dành nó để quay trục chính, liên lạc thường xuyên với nó. Trục xoay được trang bị hai pallet đặt trên đó dựa vào răng dưới và răng trên của bánh răng vương miện. Các pallet được đặt ở một góc 90 độ so với nhau và lần lượt ăn khớp với các răng của bánh xe vương miện, làm cho trục xoay với các pallet quay theo hướng này hay hướng khác. Ví dụ, khi một răng của bánh xe nhô ra va chạm và đập vào pallet dưới, điều này làm cho trục chính quay trên trục của nó và do đó, pallet trên sau một thời gian đã đi vào khe hở giữa các răng nằm ở phía trên. của bánh xe. Áp lực do răng trên tác dụng làm đảo ngược chuyển động quay của trục chính. Với mỗi vòng quay của trục chính như vậy, một răng của bánh xe đang chạy sẽ được nhả ra. Nhưng bánh xe ngay lập tức tiếp xúc với một tấm pallet khác nên toàn bộ quá trình lại được lặp lại. Với mỗi vòng quay của trục chính, bánh xe chỉ có thời gian quay một răng. Tốc độ quay của trục chính được xác định bởi bộ điều chỉnh, như đã đề cập, là một cần lắc có các vật nặng di chuyển dọc theo nó. Nếu các vật nặng được di chuyển đến gần trục hơn, trục xoay bắt đầu quay nhanh hơn và đồng hồ cũng tăng tốc. Nếu tải được di chuyển đến gần mép hơn, đồng hồ sẽ chậm lại. Đây là khái niệm về đồng hồ cơ thời kỳ đầu. Nhưng rất nhanh thiết bị của họ trở nên phức tạp hơn đáng kể. Trước hết, số lượng bánh xe của cơ cấu truyền động đã tăng lên. Điều này là do với sự khác biệt đáng kể về số lượng răng giữa bánh chủ động và bánh dẫn động, thu được tỷ số truyền rất lớn, cơ cấu chịu tải nặng và nhanh chóng bị mòn. Tải trọng trong những chiếc đồng hồ như vậy giảm xuống rất nhanh và phải được nâng lên năm đến sáu lần một ngày. Ngoài ra, để tạo ra tỷ số truyền lớn, cần phải có bánh xe có đường kính quá lớn, điều này làm tăng kích thước của đồng hồ. Do đó, các bánh xe trung gian bổ sung bắt đầu được giới thiệu, có nhiệm vụ tăng tỷ số truyền một cách trơn tru. Ví dụ, chúng ta hãy xem thiết kế của đồng hồ de Vic, được lắp đặt vào năm 1370 trong cung điện hoàng gia ở Paris. Một sợi dây có trọng lượng B ở đầu được quấn quanh một trục gỗ A có đường kính khoảng 30 cm. Một vật nặng khoảng 500 pound (200 kg) được thả rơi từ độ cao 10 m trong 24 giờ. Cần có trọng lượng lớn do ma sát đáng kể khi gắn bánh xe và sự hiện diện của bộ điều chỉnh trọng lượng nặng. Tất cả các bộ phận của đồng hồ đều được thợ rèn chế tạo trên một chiếc đe. Trên trục A có một bánh xe chính E, truyền chuyển động quay đến các bánh xe khác của cơ cấu. Để cuộn dây dễ dàng, nó không được nối cứng với trục mà bằng một chốt F và một bánh cóc G. Do đó, quay theo chiều kim đồng hồ, trục đặt bánh xe E chuyển động và quay ngược chiều kim đồng hồ, để nó tự do. Để lên dây cót cho đồng hồ, người ta sử dụng bánh răng C kết hợp với bánh răng D. Giúp việc xoay tay cầm trở nên dễ dàng hơn. Bánh xe lớn chuyển động một bánh răng nằm trên trục nơi đặt bánh xe thứ hai - H, và bánh sau này chuyển động một bánh răng nằm trên trục nơi bánh xe thứ ba, hoặc đang chạy, tôi đặt. tay đòn N và các pallet K hoạt động ở đây giống như mô tả ở trên.
Đồng hồ tháp là một cơ chế khá thất thường cần được giám sát liên tục. Trong ngày chúng tôi phải nâng tải nhiều lần. Chuyển động của đồng hồ phụ thuộc vào lực ma sát nên cần được bôi trơn liên tục. Sai số trong chu kỳ hàng ngày của họ theo tiêu chuẩn hiện đại là rất lớn. Nhưng bất chấp điều này, trong một thời gian dài chúng vẫn là công cụ đo thời gian chính xác và phổ biến nhất. Qua mỗi thập kỷ, cơ chế đồng hồ trở nên phức tạp hơn. Nhiều thiết bị khác bắt đầu được liên kết với đồng hồ, thực hiện nhiều chức năng khác nhau. Cuối cùng, đồng hồ tháp đã phát triển thành một thiết bị phức tạp với nhiều kim, các hình chuyển động tự động, hệ thống nổi đa dạng và đồ trang trí lộng lẫy. Đây là những kiệt tác của công nghệ và nghệ thuật cùng một lúc. Ví dụ, bậc thầy nổi tiếng Giunello Turriano cần 1800 bánh xe để tạo ra một chiếc đồng hồ tháp tái tạo chuyển động hàng ngày của Sao Thổ, giờ trong ngày, chuyển động hàng năm của Mặt trời, chuyển động của Mặt trăng, cũng như tất cả các hành tinh trong phù hợp với hệ thống Ptolemaic của vũ trụ. Trong những giờ khác, các con rối biểu diễn những màn trình diễn sân khấu thực sự.
Vì vậy, trong Đồng hồ Tháp Praha (được xây dựng vào năm 1402), trước khi điểm chuông, hai cửa sổ phía trên mặt số đã mở ra và 12 tông đồ xuất hiện từ đó. Hình bóng khủng khiếp của Thần Chết, đứng bên phải mặt số, xoay lưỡi hái và sau đó là đồng hồ cát theo mỗi tiếng đồng hồ điểm, gợi nhớ về sự kết thúc của cuộc đời. Người đàn ông đứng gần đó gật đầu như muốn nhấn mạnh đến sự tất yếu chết người. Ở phía bên kia của mặt đồng hồ có thêm hai hình nữa. Một bức mô tả một người đàn ông với chiếc ví trên tay; Mỗi giờ nó kêu leng keng những đồng tiền nằm đó, chứng tỏ thời gian là tiền bạc. Một hình vẽ khác mô tả một du khách dùng cây gậy đập xuống đất một cách nhịp nhàng. Nó cho thấy cách một người di chuyển trên đường đời theo thời gian, hay sự phù phiếm của cuộc sống. Sau khi đồng hồ điểm, một con gà trống xuất hiện và gáy ba lần. Chúa Kitô xuất hiện lần cuối bên cửa sổ và ban phước cho tất cả khán giả đứng bên dưới. Việc tạo ra những cỗ máy như vậy đòi hỏi phải có những thiết bị phần mềm đặc biệt. Chúng được điều khiển bởi một đĩa lớn được điều khiển bằng cơ chế đồng hồ. Tất cả các bộ phận chuyển động của các hình đều có đòn bẩy riêng. Khi vòng tròn quay, chúng nâng lên và hạ xuống khi các đòn bẩy rơi vào các rãnh và răng đặc biệt của đĩa quay. Ngoài ra, đồng hồ trên tháp còn có cơ chế bấm giờ riêng biệt (nhiều đồng hồ đánh các giờ một phần tư, giờ, trưa và nửa đêm khác nhau), được điều khiển bằng trọng lượng của chính nó và bốn mặt số (ở mỗi bên của tháp). Nửa sau của thế kỷ 15 bắt nguồn từ những đề cập đầu tiên về việc sản xuất đồng hồ bằng động cơ lò xo, mở đường cho việc tạo ra những chiếc đồng hồ thu nhỏ. Nguồn năng lượng truyền động trong đồng hồ lò xo là một lò xo quấn được quấn lại và cố gắng bung ra, đó là một dải thép đàn hồi, được tôi cứng cẩn thận cuộn quanh một trục bên trong trống. Đầu ngoài của lò xo được gắn vào một móc ở thành trống, đầu trong nối với trục trống. Khi cố gắng bung ra, lò xo làm cho trống và bánh răng liên kết với nó quay, từ đó truyền chuyển động này đến hệ thống bánh răng lên đến và bao gồm cả bộ điều chỉnh. Khi chế tạo những chiếc đồng hồ như vậy, những người thợ thủ công phải giải quyết một số vấn đề kỹ thuật phức tạp. Vấn đề chính liên quan đến hoạt động của chính động cơ. Suy cho cùng, để đồng hồ chạy chính xác thì lò xo phải tác động lên cơ cấu bánh xe với một lực như nhau trong thời gian dài. Để làm điều này, bạn cần làm cho nó mở ra từ từ và đồng đều. Động lực cho việc tạo ra đồng hồ lò xo là việc phát minh ra một chiếc khóa không cho phép lò xo duỗi thẳng ngay lập tức. Đó là một chốt nhỏ được đặt vào răng của bánh xe và chỉ cho phép lò xo giãn ra theo cách mà toàn bộ thân của nó quay cùng lúc với nó và cùng với đó là các bánh xe của cơ cấu đồng hồ.
Vì lò xo có lực đàn hồi không bằng nhau ở các giai đoạn khai thác khác nhau, nên những người thợ đồng hồ đầu tiên đã phải dùng đến nhiều thủ thuật khéo léo khác nhau để làm cho chuyển động của nó đồng đều hơn. Sau này, khi họ biết cách chế tạo thép chất lượng cao cho lò xo đồng hồ thì không còn cần thiết nữa. (Ngày nay, ở những chiếc đồng hồ rẻ tiền, lò xo được làm đơn giản là đủ dài, được thiết kế để hoạt động trong khoảng 30-36 giờ, nhưng nên lên dây cót cho đồng hồ mỗi ngày một lần. Một thiết bị đặc biệt giúp lò xo không bị cong lại hoàn toàn trong quá trình quấn dây. Kết quả là hành trình của lò xo chỉ được sử dụng ở phần giữa, khi lực đàn hồi của nó đồng đều hơn.)
Những cải tiến đáng kể nhất đối với cơ chế đồng hồ được thực hiện vào nửa sau thế kỷ 17 bởi nhà vật lý nổi tiếng người Hà Lan Huygens, người đã tạo ra bộ điều chỉnh mới cho cả đồng hồ lò xo và đồng hồ trọng lượng. Cánh tay đòn đã được sử dụng từ nhiều thế kỷ trước có nhiều nhược điểm. Thật khó để gọi nó là bộ điều chỉnh theo đúng nghĩa của từ này. Suy cho cùng, bộ điều chỉnh phải có khả năng dao động độc lập với tần số riêng của nó. Nói chung, cánh tay đòn chỉ là một bánh đà. Nhiều yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến hoạt động của nó, ảnh hưởng đến độ chính xác của đồng hồ. Cơ chế trở nên hoàn hảo hơn nhiều khi con lắc được sử dụng làm bộ điều chỉnh.
Lần đầu tiên, ý tưởng sử dụng con lắc trong các dụng cụ đơn giản nhất để đo thời gian đến với nhà khoa học vĩ đại người Ý Galileo Galilei. Có một truyền thuyết kể rằng vào năm 1583, Galileo, XNUMX tuổi, khi đang ở Nhà thờ Pisa, đã nhận thấy sự lắc lư của một chiếc đèn chùm. Ông nhận thấy, khi đếm nhịp đập, thời gian dao động của một chiếc đèn chùm vẫn không đổi, mặc dù độ dao động ngày càng ít đi. Sau đó, khi bắt đầu nghiên cứu nghiêm túc về con lắc, Galileo đã chứng minh rằng với một dao động nhỏ (biên độ) dao động (chỉ vài độ), chu kỳ dao động của con lắc chỉ phụ thuộc vào chiều dài của nó và có thời gian không đổi. Những dao động như vậy được gọi là đẳng thời. Điều rất quan trọng là với dao động đẳng thời, chu kỳ dao động của con lắc không phụ thuộc vào khối lượng của nó. Nhờ đặc tính này, con lắc trở thành một thiết bị rất thuận tiện để đo những khoảng thời gian ngắn. Trên cơ sở đó, Galileo đã phát triển một số máy đếm đơn giản mà ông sử dụng trong các thí nghiệm của mình. Nhưng do các dao động bị suy giảm dần nên con lắc không thể dùng để đo những khoảng thời gian dài. Việc tạo ra đồng hồ quả lắc bao gồm việc kết nối một con lắc với một thiết bị để duy trì dao động của nó và đếm chúng. Vào cuối đời, Galileo bắt đầu thiết kế một chiếc đồng hồ như vậy, nhưng sự phát triển không tiến xa hơn. Những chiếc đồng hồ quả lắc đầu tiên được tạo ra sau cái chết của con trai nhà khoa học vĩ đại. Tuy nhiên, cấu trúc của những chiếc đồng hồ này được giữ bí mật tuyệt đối nên chúng không có bất kỳ ảnh hưởng nào đến sự phát triển của công nghệ. Độc lập với Galileo, Huygens đã lắp ráp một chiếc đồng hồ cơ có con lắc vào năm 1657. Khi thay thế cánh tay đòn bằng một con lắc, các nhà thiết kế đầu tiên phải đối mặt với một vấn đề khó khăn: như đã đề cập, con lắc chỉ tạo ra dao động đẳng thời với biên độ nhỏ, trong khi bộ thoát trục chính cần một dao động lớn. Trong chiếc đồng hồ Huygens đầu tiên, độ lắc của con lắc đạt tới 40-50 độ, ảnh hưởng xấu đến độ chính xác của chuyển động. Để bù đắp cho khuyết điểm này, Huygens đã phải thể hiện sự kỳ diệu của sự khéo léo. Cuối cùng, ông đã tạo ra một con lắc đặc biệt, khi lắc lư nó sẽ thay đổi chiều dài và dao động dọc theo một đường cong cycloid. Đồng hồ của Huygens có độ chính xác cao hơn rất nhiều so với đồng hồ có ách. Sai số hàng ngày của họ không vượt quá 10 giây (ở đồng hồ có bộ điều chỉnh rocker, sai số dao động từ 15 đến 60 phút). Khoảng năm 1676, thợ đồng hồ người Anh Clement đã phát minh ra bộ thoát neo-neo, rất phù hợp với đồng hồ quả lắc có biên độ dao động nhỏ. Trong thiết kế đi xuống này, một mỏ neo có các pallet được gắn trên trục con lắc. Đung đưa cùng với con lắc, các pallet lần lượt được gắn vào bánh xe đang chạy, chuyển động quay của nó phụ thuộc vào chu kỳ dao động của con lắc. Với mỗi lần rung, bánh xe quay được một răng. Nhờ cơ chế kích hoạt này, con lắc nhận được những cú sốc định kỳ không cho phép nó dừng lại. Lực đẩy xảy ra mỗi khi bánh xe đang chạy, được giải phóng khỏi một trong các răng phần ứng, tác động với một lực nhất định vào một răng khác. Lực đẩy này được truyền từ mỏ neo tới con lắc.
Bộ điều chỉnh con lắc của Huygens đã tạo nên một cuộc cách mạng thực sự trong công nghệ chế tạo đồng hồ. Sau đó, Huygens đã làm việc chăm chỉ để cải tiến đồng hồ lò xo bỏ túi. Vấn đề chính mà các nhà sản xuất đồng hồ phải đối mặt vào thời điểm đó là tạo ra bộ điều chỉnh riêng cho đồng hồ bỏ túi. Nếu cái ách được coi là không đủ phù hợp với đồng hồ tháp cố định, thì có thể nói gì về những chiếc đồng hồ bỏ túi liên tục chuyển động, lắc lư, lắc lư và thay đổi vị trí? Tất cả những biến động này đều ảnh hưởng đến đồng hồ. Vào thế kỷ 16, các thợ đồng hồ bắt đầu thay thế các bilyanets hai tay dưới dạng cánh tay đòn bằng bánh đà bánh tròn. Điều này đã cải thiện hiệu suất của đồng hồ, nhưng vẫn chưa đạt yêu cầu. Một cải tiến quan trọng trong bộ điều chỉnh xảy ra vào năm 1674, khi Huygens gắn một lò xo xoắn ốc - một sợi tóc - vào bánh đà. Bây giờ, khi bánh xe lệch khỏi vị trí trung lập, sợi tóc tác động lên nó và cố gắng đưa nó về vị trí ban đầu. Tuy nhiên, bánh xe khổng lồ đã trượt qua điểm cân bằng và quay theo hướng khác cho đến khi một sợi tóc cuốn nó trở lại. Do đó, bộ điều chỉnh cân bằng hoặc bộ cân bằng đầu tiên có đặc tính tương tự như con lắc đã được tạo ra. Ra khỏi trạng thái cân bằng, bánh xe cân bằng bắt đầu thực hiện những chuyển động dao động quanh trục của nó. Bộ cân bằng có chu kỳ dao động không đổi, nhưng không giống như con lắc, nó có thể hoạt động ở bất kỳ vị trí nào, điều này rất quan trọng đối với đồng hồ bỏ túi và đồng hồ đeo tay. Sự cải tiến của Huygens đã tạo ra cuộc cách mạng tương tự đối với đồng hồ lò xo cũng như việc đưa con lắc vào đồng hồ treo tường cố định.
Bộ điều chỉnh mới yêu cầu một thiết kế bộ thoát mới. Trong những thập kỷ tiếp theo, nhiều thợ đồng hồ khác nhau đã phát triển một số bộ thoát khéo léo. Bộ thoát hình trụ đơn giản nhất cho đồng hồ mùa xuân được Thomas Tompion phát minh vào năm 1695.
Bánh xe khởi động Tompion được trang bị 15 răng có hình dạng đặc biệt “ở chân”. Bản thân hình trụ là một ống rỗng, đầu trên và đầu dưới được buộc chặt bằng hai băng vệ sinh. Một bộ cân bằng có một sợi tóc được gắn vào băng vệ sinh phía dưới. Khi bộ cân bằng dao động sang phải và trái thì hình trụ cũng quay theo hướng tương ứng. Có một vết cắt 150 độ trên xi lanh, ngang với răng của bánh xe thoát hiểm. Khi bánh xe di chuyển, các răng của nó lần lượt đi vào khuôn hình trụ. Nhờ đó, chuyển động đẳng thời của xi lanh được truyền đến bánh xe thoát và qua nó đến toàn bộ cơ cấu, đồng thời bộ cân bằng nhận được các xung hỗ trợ dao động của nó. Tác giả: Ryzhov K.V.
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Bộ não của phụ nữ lão hóa chậm hơn ▪ Hyperloop được ép xung lên 1019 km / h ▪ Lò phản ứng trên muối nóng chảy và nơtron nhanh ▪ Pin nhiên liệu - công suất tăng gấp ba lần ▪ Điều khiển sét bằng tia laser
▪ phần của trang web Microphone, micro radio. Lựa chọn các bài viết ▪ bài viết Pilpe lưỡi đến thanh quản của tôi. biểu thức phổ biến ▪ bài viết Luật bóng đá ba bên là gì? đáp án chi tiết ▪ bài viết Công nhân nhà ga. Hướng dẫn tiêu chuẩn về bảo hộ lao động ▪ bài viết Âm thanh liên tục của guitar điện. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện ▪ bài Cắt ren (ba cách). bí mật tập trung
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này