探机械表结构与原理,品机械表之美

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滴答滴答。你有没有迷恋过手表指针行走的节奏和声音。精密机械表(摆动)每秒5个滴答,就像飞机发动机、汽车发动机、发电机或人的心脏一样。您的手表也是电源,必须在各种复杂条件下无故障运行。但和我们的心跳不同,这东西不能忽快忽慢。不像一个巨大的发电机,这个东西没有成吨的水泥和各种复杂的设施,以避免振动对精度的影响。手表不可能有一群维护人员、细心而有经验的驾驶员、复杂的仪器或控制器来维持它的运作和准确性。那么是什么让手表滴答作响?

  原动系

  储存和传递工作能的机构,通常由桶轮、桶盖、桶轴、发条和发条的外钩组成。主弹簧是自由状态下的螺旋弹簧或S形弹簧。它的内端有一个小孔,它被设置在杆轴的挂钩上。其外端通过主弹簧外钩钩挂在桶轮内壁上。上链时,发条盒轴由上链针系统带动旋转,将主发条紧绕在发条盒轴上。主弹簧的弹性作用使枪管转动,枪管带动传动系统。

  传动系

  将原动机的能量传递给擒纵机构调速器的一组传动齿轮。它是由两轮(中心轮),三轮(过轮),四轮(秒轮)和擒纵轮小齿轮。其中,轮板为主动齿轮,小齿轮轴为从动齿轮。传动比的计算公式是:对于有秒针装置的时钟,从第二轮到第四轮的传动比必须等于60。大多数钟表传动系统的齿廓是根据理论摆线原理修正后的摆线齿廓。

  擒纵机构调速器。

  由擒纵机构和振动系统两部分组成。它依赖于振动系统(平衡弹簧或摆)周期性的振动使擒纵机构保持精确而有规律的间歇运动,从而达到调速的效果。擒纵机构的种类很多,叉瓦式擒纵机构是应用最广泛的一种擒纵机构。

叉式擒纵机构示意图

  由擒纵轮、货叉、双盘、限位销等组成。其作用是将驱动系统的能量传递给振动系统,以保持振动系统作等幅振动,并将振动系统的振动次数传递给指示机构,以达到测量时间的目的。托盘式擒纵机构的能量传递功能是通过以下两部分的配合完成的:①擒纵轮从传动系统获得的能量转换成冲量,通过齿轮齿和托盘的作用传递给货叉。在交付过程中主要有5个动作。。即锁定、释放、冲击、跌落和拉动。2通过货叉的拨叉和双盘的盘钉相互传递冲量,工作过程有释放和冲击两个动作。

振动系统由摆轮、平衡轴、游丝、活动外桩环、速针等组成。

游丝

  平衡弹簧振动系统。

  振动系统。

  游丝的内外端分别固定在平衡轴和平衡桥上。摆轮受外力使其偏离平衡位置并开始摆动时,摆轮游丝受扭而产生势能,这就是通常所说的回复力矩。擒纵机构完成上述两部分动作的过程,就是振动系统完成半个振动周期的过程。在游丝势能的作用下,后者也会向相反的方向摆动,完成另一半的振动周期。这就是机械钟运转时擒纵调速器不断重复循环工作的原理。

  绕线针系统卷针系统的作用是将卷针和定针。

  上置针机构示意图。

  由冠部、手柄轴、竖轮、离合轮、离合杆、离合杆弹簧、拉锉、压缩弹簧、定位轮、跨轮、时轮、分轮、大钢轮、小钢轮、棘爪、棘爪弹簧等组成。针的卷绕和设置都是通过冠部来实现的。绕线时,立轮与离合轮处于啮合状态。天车转动时,离合轮带动竖轮,竖轮通过小钢轮和大钢轮使筒体收紧。棘爪防止大钢轮倒车。定针时,拔出表冠,拉轮在拉轮轴上旋转并推动离合杆,使离合轮与立轮脱离并与定针轮啮合。这时,转动表冠时,设定轮会通过十字轮带动时针和分针,从而达到校正时针和分针的目的。

  附加装置包括自动上链机构和日历,双日历机制。

  ①自动上链机构:带有自动上链机构的手表叫自动表。

自动上链机构平面图。

  一种自动机构。由砝码、砝码支撑、偏心轴、滚珠、自动摇板、棘轮、棘爪和自动上夹板等组成。当手表戴在手腕上时,随着人体手臂的随意运动,自动锤在惯性力和静力矩的作用下自动上链。自动络筒机构大致可分为摆动式单向或双向络筒和旋转式单向或双向络筒两大类。前者称为半自动,后者称为全自动。人们对自动手表的单向和双向上链性能有不同的看法。一般认为单向卷取自动机构的性能较好。

  (2)带日历,双日历。被称为日历的机构手表称为双日历手表

日历机制平面图。

  一种日历机构。它由日历环、日历定位杠杆、日历定位杠杆弹簧、日期刻度盘、日跨轮组件、刻度头和日历盖组成,并配有日期调整的拨动机构或快速刻度机构。其基本工作原理是由针轮系带动一个表盘日期轮,表盘日期轮与小时轮的传动比必须为1:2。然后通过拨号盘驱动拨号头,使日历环与日期标记每24小时移动一次。双历机构还通过表盘在定位件的协同作用下转动周历轮,以改变星期。根据改变日期所需时间的长短,日历机构可分为慢爬升式、快爬升式和瞬时跳升式三种。慢爬式改变日期需要1~3小时,快爬式一般不超过30分钟,瞬跳式每天零点瞬间改变日期。

  机械钟的报时精度。

  钟表的规律性和准确性。钟表需要准确、稳定、可靠的行程时间。但是,一些内部因素和外部环境条件会影响时钟的走时精度。

  内部因素包括各部件系统的结构设计、工作性能、材料选用、加工工艺和装配质量等。例如,弹簧扭矩的稳定性、传动系的稳定性、擒纵调速器的精度都会影响行程时间精度。

  外部环境条件包括温度、磁场、湿度、气压、振动、碰撞、使用地点等。例如,温度的变化会引起腕表中润滑油和摆轮游丝性能的变化,从而会引起走时性能的变化。周围环境的磁场强度大于的60奥斯特(Oe)时时候,它会导致一些部件被磁化,速度变慢。湿度会导致某些部件氧化和腐蚀。

  常用的表示走时准确性的参数有5个。

  ①示值差:时钟任一时刻的示值时间与标准时间之差,可以是正的,也可以是负的。2.日差:每隔24小时减去钟表所示的差。③电位差:发条完全上紧时,在每个位置测得的瞬时日差的极大值和最小值之间的差值。④等时差:在其他条件不变的情况下,当主弹簧完全缠绕24小时后,各对应位置瞬时日时差的极大值。5.日常变化:相邻两天之间的日差。

  机械表的工作原理是利用振动系统对其进行控制,使其产生稳定的循环。将循环乘以过程中的振动次数,以获得过程中所用的时间。即:时间=振动周期×损伤次数。

  机械手表零件的整个运转过程中,由于工作时振动系统不可避免的运动阻力,如:轴承摩擦、空气阻力、以及弹性件之间的摩擦等,使振动的振幅逐渐衰减。为了防止这种衰减,使振动系统连续工作,就必须定期为机械表补充因阻力而消耗的能量。手表在行驶时的机械能是由发条装置储存的,也就是说,机体传导和振动所需的力来自于发条。发条上紧时,会周期性地向机件供给原动力,以补充销轴消耗其机械能,防止上述衰减现象的发生。它的公式是:振动-一个补充,消耗两个能量。这三个过程不断循环,使运动连续工作。为了精确的行程时间,擒纵机构速度控制系统在控制速度。顺便说一句,上链和设置机构有两个功能:一个是上链和储存能量,另一个是设置指针时间,这是手表计时机构不可或缺的机构。

  当我们观察这些几乎看不见的部件,了解其背后的惊人技术时,我们就能体会到精密和准确的精髓。这是一个真正神奇的设备,有了它,你可以准确地测量时间的流逝,记录下来,并为自己使用。这个小侍从也是美丽而珍贵的,表现出荣耀和自信,日复一日,年复一年。




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