Drewniany zegar zębaty: 9 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:33

Dodałem wideo z zegarem. Będę pracował nad wycinaniem okien w tarczy zegara. Kiedy skończę, wrzucę zdjęcia i/lub film. Od kilku lat zajmuję się obróbką drewna. Uwielbiam pomysł tworzenia rzeczy, z których mogę korzystać. Kilka lat temu natknąłem się na zegar wykonany z drewna. Twarz, ramiona, rama i koła zębate były wykonane z drewna. Naprawdę zrobiło na mnie wrażenie i pamiętałem o tym w przyszłym projekcie. Postanowiłem zająć się drewnianym zegarem w tym Instruktażowym i mam nadzieję, że podzielę się tym, czego się nauczyłem, aby pomóc innym o podobnych zainteresowaniach. Jednym z moich celów było użycie wspólnych narzędzi, które są szerzej dostępne dla większości ludzi. Podczas projektowania nie używałem żadnych drogich, trudnych do znalezienia maszyn do obróbki drewna ani kosztownych pakietów oprogramowania. Użyte oprogramowanie jest otwarte lub bezpłatne, a używane maszyny są jednymi z najczęstszych, jakie miałaby większość stolarzy.

Krok 1: Czego będziesz potrzebować

Oto lista rzeczy, których będziesz potrzebować Do projektowania: OpenOffice Calc – Do obliczania przełożeń biegów free2Design – Do projektowania kół zębatychGimp – Modyfikowanie i edytowanie obrazówBlender – Do modelowania zgrubnych kół zębatych, aby upewnić się, że nie ma żadnych kolizji między kołami zębatymi a osiami.*Uwaga - Prawdopodobnie możesz używać Blendera do projektowania, ale moje umiejętności Blendera nie są na tyle szybkie. Łatwiej było narysować je z dokładnością wymiarową w pakiecie 2D i zaimportować do blendera. Do obróbki drewna:Scroll SawDrill PressMiter Saw (działa również piła stołowa lub taśmowa)Piła ręcznaZaciskiSpray Adhesive (3M Super77)

Krok 2: Jak to działa?

Zaprojektowany przeze mnie zegar to podstawowy zegar wahadłowy. Te istnieją od połowy 1600 roku. Wykorzystuje ciężar jako źródło energii i wahadło do regulowania szybkości ucieczki tej energii.

Ciężarek jest owinięty wokół jednej z osi. Gdy ściąga w dół, obraca koła zębate, powodując obracanie się wskazówek minutowej i godzinowej. Gdyby to był tylko ciężarek i biegi, to po zwolnieniu ciężarka biegi kręcą się przez kilka sekund i ciężarek uderza o podłogę. Nie jest to zbyt praktyczne, chyba że chcesz udawać, że jesteś w wehikule czasu. Umieszczenie ciężarka i sznurka jest trochę krytyczne. Chcesz go dalej w dół przekładni, aby nie nakręcać zegara co 4 godziny. Raz lub dwa razy dziennie nie jest źle. Im dalej na przekładni, tym wolniej się rozwija. Jeśli jest umieszczony na wskazówce godzinowej, możesz łatwo poradzić sobie z nawijaniem raz dziennie. Potrzebujemy jakiegoś sposobu, aby ta energia powoli uciekała. W tym miejscu wkracza „Ucieczka”. Słowo „ucieczka” pozwala energii ciężaru ulatniać się powoli, tak aby nie zużywać energii od razu. Ten mechanizm ucieczki tworzy również „Tik Tak”, który słyszysz z zegarów. Wychwyt jest zbudowany z mechanizmu ewakuacyjnego, dźwigni ewakuacyjnej i wahadła. Wahadło kołysze się w przód iw tył, przesuwając dźwignię wychwytu do środka i z niego, powodując, że koło przestaje się obracać. Pozwala to na rozłożenie energii ciężaru w czasie, dzięki czemu nie nakręcasz zegara co 2 minuty.

Krok 3: Wahadło

Ciekawym mechanizmem są wahadła. Są to obciążniki na końcu sznurka lub słupka, z osią na przeciwległym końcu obciążnika. Okres wahadła to czas potrzebny na przejście z jednej strony na drugą iz powrotem. Fajną rzeczą dotyczącą wahadeł jest to, że ten czas lub okres nie jest zależny od ciężaru ani długości łuku, jest zależny od długości wahadła. Tak więc, jeśli masz wahadło o długości 2 stóp i wadze 5 funtów, przesunięte w prawo pod kątem 90 stopni, zajęłoby to tyle samo czasu, co wahadło o długości 2 stóp i wadze 2 funtów w prawo pod kątem 30 stopni. Ciężar na końcu wahadła ma wpływ na to, ile razy wahadło będzie się kołysać. Tak więc wahadło z wagą 5 funtów będzie się kołysać przez dłuższy czas niż waga 2 funtów. Jest to pomocne, ponieważ chcemy, aby wahadło się kołysało. Możesz jednak mieć zbyt dużą wagę. Jak zobaczymy dalej, wychwyt pomaga pchnąć wahadło. Jeśli masz zbyt duży ciężar, nie będziesz miał wystarczająco dużo energii, aby utrzymać go w ruchu.

Dla naszego zegara chcemy mieć okres 2 sekund. W ten sposób wahadło przesunie się w jedną stronę przez 1 sekundę. Przy każdym zamachu wychwyt pozwoli, aby sprzęt ucieczkowy obracał się o jeden ząb na raz. Jeśli okres wynosi 2 sekundy, w zasadzie sprawi to, że sprzęt ucieczkowy będzie naszą drugą ręką, ponieważ obraca się o jeden ząb na sekundę. Na okres 2 sekund potrzebujemy, aby miał długość 1 metra. Ponieważ nasza dźwignia ucieczki będzie miała 2 zęby, jeden do zatrzymania mechanizmu ewakuacyjnego na każdym końcu wahadła wahadła, nasze wahadło będzie musiało mieć 30 zębów. Będzie wykonywał jeden obrót co 60 sekund. Wiele zegarów wahadłowych ma mechanizm ucieczkowy na drugiej osi. To właśnie zamierzamy zrobić. Gdy wahadło kołysze się do przodu i do tyłu, obraca dźwignię ewakuacyjną do i z mechanizmu ewakuacyjnego. To powoduje, że koła zębate zegara zatrzymują się i zaczynają się obracać co sekundę. Dźwignia została zaprojektowana w taki sposób, że gdy wysuwa się ze sprzętu ewakuacyjnego, mechanizm lekko go dociska. To pchnięcie wystarczy, aby wahadło się kołysało.

Krok 4: Pociąg zębaty

Ponieważ mechanizm wychwytujący obraca się raz na 60 sekund, kolejna oś może obracać się raz na 3600 sekund. To będzie nasza wskazówka minutowa. Następnie możemy obracać kolejną oś raz na 43 200 sekund (12 godzin). To będzie nasza wskazówka godzinowa. Kiedy to obliczymy, będziemy mieli działający zegar na papierze.

Arkusz kalkulacyjny pokazuje obliczenia potrzebnych przełożeń. Zacząłem z 3-osiową wskazówką minutową, ale przeniosłem się na 4-osiową, aby zmniejszyć rozmiar biegów. Aby zrobić wskazówkę minutową, potrzebujesz przełożenia 60 między osią wychwytu a osią wskazówki minutowej. W przypadku wskazówki godzinowej będziesz potrzebować przełożenia 12 od wskazówki minutowej do wskazówki godzinowej. Arkusz kalkulacyjny pokazuje wzór i obliczenia, aby uzyskać liczbę zębów dla każdego koła zębatego. Korzystając z arkusza kalkulacyjnego, mogłem podłączyć różną liczbę zębów dla każdego koła zębatego i zębnika, aby spróbować uzyskać potrzebne przełożenie.

Krok 5: Projektowanie kół zębatych

Przy projektowaniu kół zębatych istnieje wiele parametrów, które mogą mieć wpływ na rozmiar. Dokonując obliczeń, wziąłem kilka standardowych wartości zmiennych. Użyłem kąta nacisku 20 stopni i skoku średnicy 8. W połączeniu z liczbą zębów każdego koła zębatego mogłem obliczyć średnicę podziałową, średnicę korzenia, średnicę zewnętrzną i średnicę koła podstawowego.

Teraz, gdy mam już średnice kół zębatych, mogę zacząć je rysować. Znalazłem instrukcje dotyczące rysowania kół zębatych za pomocą CAD i postępowałem zgodnie z nimi, aby narysować te koła zębate. Został napisany przez Nicka Cartera. Link do jego strony znajduje się w ostatnim kroku w sekcji Referencje. Plik free2Design zawiera koła zębate i koła zębate z warstwą, która pokazuje linie narysowane w celu utworzenia zębów. Podczas badania zegarów natknąłem się na Zegary Gary'ego. Wspomniał, że istnieje duża różnica między tym, co można narysować za pomocą CAD, a tym, co można wyciąć za pomocą piły do przewijania. Nauczyłem się tego na własnej skórze. Nacinanie przełyku między zębami jest nieco żmudne. Aby spróbować przyspieszyć, postanowiłem dodać kółka między każdymi zębami do wywiercenia za pomocą wiertarki. To zaoszczędziło czas na zaokrąglenie doliny między zębami, ale myślę, że spowodowało to pewne problemy z zazębianiem się zębów. Wraz z zębatkami są wychwyt i mechanizm zapadkowy. Jak wspomniano wcześniej, Ucieczka jest mechanizmem, który pozwala energii powoli ulatniać się. Odbywa się to za pomocą przekładni, dźwigni i wahadła. To, o czym jeszcze nie mówiono, to Ratchet. Powiedzieliśmy, że obciążnik jest owinięty sznurkiem wokół osi i powoli pozwala na prowadzenie zegara. Potrzebujemy sposobu, aby to zresetować lub nakręcić zegar. Ratchet nam to umożliwi. Pasuje luźno na oś jednego z kół zębatych i dociska się do koła za pomocą sworznia i dźwigni. Gdy zegar wymaga nakręcenia, grzechotkę można obrócić w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara bez przesuwania koła zębatego. Następnie, gdy obciążnik ponownie ciągnie go zgodnie z ruchem wskazówek zegara, zaczepia się o kołek przymocowany do koła zębatego i kontynuuje zasilanie zegara.

Krok 6: Cięcie kół zębatych

Teraz nadszedł czas, aby przetestować trudny proces projektowania. Cięcie kół zębatych. Po wydrukowaniu rysunków w pełnym rozmiarze wycinam je i przyklejam do drewna. Świetnie sprawdza się klej w sprayu. Używam 3M Super77 i schnie dość szybko. Przynajmniej w ciągu kilku minut po sklejeniu jestem gotowy do cięcia bez odklejania się.

Najpierw wiercę wszystkie otwory. Łatwiej jest obsługiwać pełnowymiarową deskę za pomocą wiertarki niż próbować zacisnąć półfabrykat koła zębatego o średnicy zaledwie 1,5 cala bez jego rozłupywania. Ponadto, jeśli coś pójdzie nie tak, nie zmarnowałeś całego czasu na wycinanie go tylko po to, aby podzielić deskę. Po wywierceniu otworów wycinam koła zębate wokół średnicy zewnętrznej, następnie zaczynam wycinać zęby.

Krok 7: Umieszczenie sprzętu

Narysowałem szorstkie koła zębate w Blenderze z zewnętrzną średnicą i średnicą skoku, aby ustalić położenie w ramie. To powiedziało mi, czy będę miał kolizję między kołem zębatym a osią, i dało mi przybliżony pomysł, gdzie zostaną umieszczone moje osie. Po stworzeniu „szablonu” gdzie wywiercić otwory, wywierciłem pierwszy, zaczynając od osi wychwytowej. Po wywierceniu, wsunąłem koło zębate na oś, umieściłem je w otworze, umieściłem współpracujące koło zębate na osi i umieściłem je w przybliżonym miejscu. Następnie zmodyfikowałem położenie kolejnego koła zębatego, zaznaczyłem go i wywierciłem otwór. Następnie ponownie sprawdziłbym dopasowanie z obydwoma biegami na osi pasującej do otworu. Jeśli pasowało, robiłem to ponownie z następnym biegiem. Trwało to aż do wycięcia wszystkich otworów i dopasowania kół zębatych.

Trzy osie przechodzą przez całą ramę, a trzy osie będą miały ślepe otwory. Mam teraz wywierconą jedną stronę ramy, ale potrzebuję pasującej ramy. Aby uzyskać lustrzane odbicie otworów, wyciąłem pół cala kołka o długości 1/2 cala, aby umieścić go w każdym otworze. Wbiłem sztylet w środek każdego kawałka kołka i odciąłem koniec gwoździa z parą snajperów. Umieściłem podkładkę na gwoździach i mocno docisnąłem. Pozostawiło to wgłębienie, w którym należy wywiercić każdy środek otworów. Po wywierceniu otworów nadszedł czas na montaż zegara.

Krok 8: Montaż i wykończenie zegara

Wsuwam koła zębate na osie i umieszczam je w ich szczelinach. Umieść twarz na osiach i zabezpiecz ją kołkami 1/4". Mechanizm ucieczki i dźwignie idą z tyłu z wahadłem. Utworzyłem 2 kwadratowe pręty z tyłu, aby zawiesić je na ścianie. Są one podnoszone z dala od z tyłu zegara za pomocą kołków 1/4" i pozostaw miejsce na zamocowanie wahadła.

Oto kilka zdjęć zmontowanego zegara. Muszę trochę poszlifować tu i tam i dodać wykończenie oraz liczby, ale w większości jest to skończone. Ponieważ był to mój pierwszy zegar, nie komplikowałem się zbytnio i pozostawiłem wskazówkę godzinową i minutową na osobnej osi. Aby je połączyć, jak w większości zegarów, byłoby więcej przełożeń i osi, które ślizgają się po jednym i drugim. Jest kilka rzeczy, które planuję poprawić. Pierwszy to wygląd. Wiem, że nie jest to najbardziej atrakcyjny zegar, ale bardziej skupiłem się na funkcji. Jednym z pomysłów jest wymiana płyty czołowej na pleksiglas. Koła zębate wyglądają świetnie i chciałbym je jeszcze bardziej pokazać. Inną rzeczą, którą chciałbym poprawić, są moje umiejętności przewijania. Wyciąłem DUŻO kół zębatych, które trafiły do skrzynki na podpałkę.

Krok 9: Końcowe myśli i odniesienia

Zawsze lubię rozpoczynać projekty, które wymagają ode mnie prowadzenia badań, uczenia się nowych lub doskonalenia swoich umiejętności i zdolności. Z tymi projektami trafiłem w kilka obszarów. Kiedy przed laty zobaczyłem swój pierwszy drewniany zegar. Nigdy nie zdawałem sobie sprawy, że kiedy zacząłem je tworzyć, dowiedziałbym się tak wiele o tym, jak one działają. Teraz patrzę na zegary i zegarki z nowej perspektywy. Teraz zaczynam szukać wychwytu i podążać za biegami. Jak powiedziałem, dużo się nauczyłem i chciałem podzielić się stronami, w których mam kilka pomysłów. Myślę, że pomogli mi i mogą pomóc innym. Drewniane zegary Gary'ego - bardzo pomocna strona z kilkoma fajnymi projektami nadesłanymi przez różnych ludzi. How Stuff Works – porządny przegląd części zegarka PendulumNick Carter – szczegółowa instrukcja rysowania kół zębatych w programie CAD. Fajną rzeczą jest to, że nie jest on specyficzny dla żadnego programu. Jest na tyle ogólny, że zadziała każdy program CAD. Wreszcie, praca z kołami zębatymi nie byłaby kompletna bez użycia podręcznego, eleganckiego podręcznika Machinery's 24. edycja. To jest źródło moich wzorów i obliczeń.