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手表基础知识[步凡表业]

2009-02-10  虫二
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手表基础知识
钟和表是精密的计时仪器。

钟和表通常是以内机的大小来区别的。按国际惯例,机心直径超过50毫米、厚度超过12毫米的为钟;直径37~50毫米、厚度4~6毫米者,称为怀表;直径37毫米以下为手表;直径不大于20毫米或机心面积不大于314平方毫米的,称为女表。手表是人类所发明的最小、最坚固、最精密的机械之一。

现代钟表的原动力有机械力和电力两种。机械钟表是一种用重锤或弹簧的释放能量为动力,推动一系列齿轮运转,借擒纵调速器调节轮系转速,以指针指示时刻和计量时间的计时器。

公元1300年以前,人类主要是利用天文现象和流动物质的连续运动来计时。例如,日晷是利用日影的方位计时;漏壶和沙漏是利用水流和沙流的流量计时。

东汉张衡制造漏水转浑天仪,用齿轮系统把浑象和计时漏壶联结起来,漏壶滴水推动浑象均匀地旋转,一天刚好转一周,这是最早出现的机械钟。北宋元祜三年(1088)苏颂和韩公廉等创制水运仪象台,已运用了擒纵机构。

1350年,意大利的丹蒂制造出第一台结构简单的机械打点塔钟,日差为15~30分钟,指示机构只有时针;1500~1510年,德国的亨莱思首先用钢发条代替重锤,创造了用冕状轮擒纵机构的小型机械钟;1582年前后,意大利的伽利略发明了重力摆;1657年,荷兰的惠更斯把重力摆引入机械钟,创立了摆钟。

1660年英国的胡克发明游丝,并用后退式擒纵机构代替了冕状轮擒纵机构;1673年,惠更斯又将摆轮游丝组成的调速器应用在可携带的钟表上;1675年,英国的克莱门特用*瓦装置制成最简单的锚式擒纵机构,这种机构一直沿用在简便摆锤式挂钟中。

1695年,英国的汤姆平发明工字轮擒纵机构;1715年,英国的格雷厄姆又发明了静止式擒纵机构,弥补了后退式擒纵机构的不足,为发展精密机械钟表打下了基础;1765年,英国的马奇发明自由锚式擒纵机构,即现代*瓦式擒纵机构的前身;1728~1759年,英国的哈里森制造出高精度的标准航海钟;1775~1780年,英国的阿诺德创造出精密表用擒纵机构。

18~19世纪,钟表制造业已逐步实现工业化生产,并达到相当高的水平。20世纪,随着电子工业的迅速发展,电池驱动钟、交流电钟、电机械表、指针式石英电子钟表、数字式石英电子钟表相继问世,钟表的日差已小于0.5秒,钟表进入了微电子技术与精密机械相结合的石英化新时期。

钟表的应用范围很广,品种甚多,可按振动原理、结构和用途特点分类。按振动原理可分为利用频率较低的机械振动的钟表,如摆钟、摆轮钟等;利用频率较高的电磁振荡和石英振荡的钟表,如同步电钟、石英钟表等;按结构特点可分为机械式的,如机械闹钟、自动、日历、双历、打簧等机械手表;电机械式的,如电摆钟、电摆轮钟表等;电子式的,如摆轮电子钟表、音*电子钟表、指针式和数字显示式石英电子钟表 等。

机械钟表有多种结构形式,但其工作原理基本相同,都是由原动系、传动系、擒纵调速器、指针系和上条拨针系等部分组成。

机械钟表利用发条作为动力的原动系 ,经过一组齿轮组成的传动系来推动擒纵调速器工作;再由擒纵调速器反过来控制传动系的转速;传动系在推动擒纵调速器的同时还带动指针机构,传动系的转速受控于擒纵调速器,所以指针能按一定的规律在表盘上指示时刻 ;上条拨针系是上紧发条或拨动指针的机件。

此外,还有一些附加机构,可增加钟表的功能,如自动上条机构、日历(双历)机构、闹时装置、月相指示和测量时段机构等。

原动系是储存和传递工作能量的机构,通常由条盒轮、条盒盖、条轴、发条和发条外钩组成。发条在自由状态时是一个螺旋形或 S形的弹簧,它的内端有一个小孔,套在条轴的钩上。它的外端通过发条外钩,钩在条盒轮的内壁上。上条时,通过上条拨针系使条轴旋转将发条卷紧在条轴上。发条的弹性作用使条盒轮转动,从而驱动传动系。

传动系是将原动系的能量传至擒纵调速器的一组传动齿轮,它是由二轮(中心轮)、三轮(过轮)、四轮(秒轮)和擒纵轮齿轴组成,其中 轮片是主动齿轮,齿轴是从动齿轮。钟表传动系的齿形绝大部分是根据理论摆线的原理,经过修正而制作的修正摆线齿形。

擒纵调速器是由擒纵机构和振动系统两部分组成,它依*振动系统的周期性震动,使擒纵机构保持精确和规律性的间歇运动,从而取得调速作用。*瓦式擒纵机构是应用最广的一种擒纵机构。它由擒纵轮、擒纵*、双圆盘和限位钉等组成。它的作用是把原动系的能量传递给振动系统,以便维持振动系统作等幅振动,并把振动系统的振动次数传递给指示机构,达到计量时间的目的。

振动系统主要由摆轮、摆轴、游丝、活动外桩环、快慢针等组成。游丝的内外端分别固定在摆轴和摆夹板上;摆轮受外力偏离其平衡位置开始摆动时,游丝便被扭转而产生位能,称为恢复力矩。擒纵机构完成前述两动作的过程 ,振动系在游丝位能作用下,进行反方向摆动而完成另半个振动周期,这就是机械钟表在运转时擒纵调速器不断和重复循环工作的原理。

上条拨针系的作用是上条和拨针。它由柄头、柄轴、 立轮、离合轮、离合杆、离合杆簧、拉档、压簧、拨针轮、跨轮、时轮、分轮、大钢轮、小钢轮、棘爪、棘爪簧等组成。

上条和拨针都是通过柄头部件来实现的。上条时,立轮和离合轮处于啮合状态,当转动柄头时,离合轮带动立轮,立轮又经小钢轮和大钢轮,使条轴卷紧发条。棘爪则阻止大钢轮逆转。拨针时,拉出柄头,拉档在拉档轴上旋转并推动离合杆,使离合轮与立轮脱开,与拨针轮啮合。此时转动柄头便拨针轮通过跨轮带动时轮和分轮,达到校正时针和分针的目的。

钟表要求走时准确,稳定可*。但一些内部因素和外界环境条件都会影响钟表的走时精度。内部因素包括各组成系统的结构设计、工作性能、选用材料、加工工艺和装配质量等。例如,发条力矩的稳定性,传动系工作的平稳性,擒纵调速器的准确性等都影响走时精度。

外界环境条件包括温度、磁场、湿度、气压、震动、碰撞、使用位置等。例如,温度变化会引起钟表内润滑油和摆轮游丝性能的变化,从而引起走时性能的变化;环境的磁场强度大于60奥斯特时,会引起部分零件磁化而走慢;湿度大会引起部分零件氧化和腐蚀 等等。

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