Juvellager

Rubinjuvellager som används för ett balanshjul i ett mekaniskt urverk.

Tvärsnitt av ett juvellager i en mekanisk klocka. Denna typ av munkformade lager (röda) kallas en håljuvel , som används för de flesta vanliga hjulen i kugghjulet. Den är vanligtvis gjord av syntetisk safir eller rubin, presspassad i ett hål i urverkets stödplatta (grå). Den skålformade fördjupningen i toppen av juvelen är oljekoppen; dess syfte är att hålla smörjoljan (gul) i kontakt med lageraxeln genom kapillärverkan.

På hjul där friktionen är kritisk, läggs en slutsten på änden för att förhindra att axelns skuldra ligger an mot ytan på juvelen.

Ett juvellager är ett glidlager där en metallspindel vrids i ett juvelfodrat svänghål. Hålet är vanligtvis format som en torus och är något större än skaftets diameter. Juvelerna är vanligtvis gjorda av mineralet korund , vanligtvis antingen syntetisk safir eller syntetisk rubin . Juvellager används i precisionsinstrument där låg friktion, lång livslängd och dimensionell noggrannhet är viktiga. Deras huvudsakliga användning är i mekaniska klockor .

Historia

Juvellager uppfanns 1704 för användning i klockor av Nicolas Fatio de Duillier , Peter Debaufre och Jacob Debaufre, som fick ett engelskt patent på idén. Ursprungligen användes naturliga juveler, såsom diamant , safir , rubin och granat . År 1902 en process för att göra syntetisk safir och rubin (kristallin aluminiumoxid , även känd som korund ) av Auguste Verneuil , vilket gjorde juvelförsedda lager mycket billigare. Idag är de flesta juvellager av syntetisk rubin eller safir.

Historiskt sett tillverkades juveltappar genom slipning med diamantslipmedel. Moderna juveltappar tillverkas ofta med kraftfulla lasrar, kemisk etsning och ultraljudsfräsning .

Under andra världskriget var juvellager en av produkterna som begränsades av den amerikanska regeringens krigsproduktionsstyrelse som kritiska för krigsansträngningen.

Egenskaper

Fördelarna med juvellager inkluderar hög noggrannhet, mycket liten storlek och vikt, låg och förutsägbar friktion, bra temperaturstabilitet och förmågan att arbeta utan smörjning och i korrosiva miljöer. De är kända för sin låga kinetiska friktion och mycket konsekventa statiska friktion . Den statiska friktionskoefficienten för mässing-på-stål är 0,35, medan den för safir-på-stål är 0,10–0,15. Safirytor är mycket hårda och hållbara, med Mohs hårdhet på 9 och Knoop hårdhet på 1800, och kan bibehålla jämnhet under årtionden av användning, vilket minskar friktionsvariationer. Nackdelar inkluderar sprödhet och skörhet, begränsad tillgänglighet/tillämpbarhet i medelstora och stora lagerstorlekar och kapaciteter, och friktionsvariationer om belastningen inte är axiell. Liksom andra lager använder de flesta juvelförsedda pivoter oljesmörjning för att minska friktionen.

Används

Den dominerande användningen av juvellager är i mekaniska klockor , där deras låga och förutsägbara friktion förbättrar klockans noggrannhet samt förbättrar lagrets livslängd. Tillverkare listade traditionellt antalet juveler framträdande på urtavlan eller baksidan, som en reklampunkt. En typisk smycken har 17 juveler: två kepsjuveler, två pivotjuveler och en impulsjuvel för balanshjulet, två pivotjuveler och två palljuveler för pallgaffeln och två pivojuveler vardera för flykten, fjärde , tredje och mitthjul. I moderna kvartsklockor är tidtagaren en kvartskristall i en elektronisk krets som driver en liten stegmotor . På grund av den lilla mängden vridmoment som behövs för att röra händerna, finns det nästan inget tryck på lagren och ingen verklig vinst genom att använda ett juvellager, därför används de inte i en stor del av kvartsrörelser.

Den andra stora användningen av juvelförsedda lager är i känsliga mekaniska mätinstrument. De används vanligtvis för ömtåliga kopplingar som måste bära mycket små krafter, i instrument som galvanometrar , kompasser , gyroskop , kardanskivor , mätklockor , mätskivor och turbinflödesmätare. I sådana instrument används juvellager ofta som pivoter för sina nålar som måste röra sig tillförlitligt och med låg variation även vid mätning av små förändringar. Lagerhål är vanligtvis mindre än 1 mm och stöder belastningar som väger mindre än 1 gram , även om de är gjorda så stora som 10 mm och kan bära belastningar upp till cirka 500 g. Deras användning har minskat med populariseringen av digitala mätinstrument.

Se även

Incabloc stötskyddssystem
The Clock of the Long Now som kommer att använda keramiska lager utan smörjning vid låg hastighet

Baillie, GH (1947). Watchmakers And Clockmakers Of The World (2e upplagan). Nag Press.

Fotnoter

externa länkar