論手表的快擺與慢擺

2019-04-23 06:49:52趙奔

科學(xué)與技術(shù) 2019年5期

摘要：機(jī)械手表擺頻即是手表的節(jié)拍頻率（振頻），它是手表常用的一個(gè)參數(shù)。節(jié)拍頻率越高走時(shí)越精準(zhǔn)，在機(jī)械表制造上更加復(fù)雜、工藝難度更大。

關(guān)鍵詞：節(jié)拍；擺輪；頻率

何謂快擺與慢擺？即是手表的節(jié)拍頻率（振頻），它是手表常用的一個(gè)參數(shù)。手表擺輪由左邊的極限位置開始，轉(zhuǎn)過平衡位置到右邊的極限位置，然后再反方向轉(zhuǎn)過平衡位置又回到左邊的極限位置，我們稱擺輪完成了一個(gè)全擺動，此間擺輪兩次通過平衡位置，在平衡位置的附近，擺輪部件上的圓盤釘與擒縱叉碰撞，發(fā)出“嘀噠”聲。通常把完成一個(gè)全擺動的所用時(shí)間作為擺輪的振動周期。這樣在1個(gè)周期內(nèi)發(fā)出2個(gè)表音，我們把在1小時(shí)（3600秒）內(nèi)發(fā)出的表音次數(shù)稱為節(jié)拍頻率。單位：次/小時(shí)

擺輪共分為幾種：

節(jié)拍為18000次/小時(shí)稱為標(biāo)準(zhǔn)擺輪（慢擺擺輪）。

節(jié)拍為21600次/小時(shí)稱為中頻擺輪。

節(jié)拍為28800次/小時(shí)稱為高頻擺輪。

節(jié)拍為36000次/小時(shí)稱為超高頻擺輪。

在日常佩戴時(shí)，有運(yùn)動就會造成震動，如果手表在一天中受到1000次震動，那么擺輪就有1000個(gè)擺動受到干擾，在一天中受到干擾的擺動數(shù)相對總的擺動數(shù)而言，總的擺動數(shù)越多，這1000次受干擾的擺動所占的比例就越少。如一塊節(jié)拍為18000次/小時(shí)的手表，一天24小時(shí)的擺動數(shù)為18000*24=432000次，其中只有1000/432000即1/432擺動受到干擾；對節(jié)拍為21600次/小時(shí)的手表，一天的擺動數(shù)為21600*24=518400次，其中約有1/518擺動受到干擾；如果手表節(jié)拍為28800次/小時(shí)，一天的擺動數(shù)為28800*24=691200次，其中約有1/691擺動受到干擾；以此類推，那么節(jié)拍為36000次/小時(shí)受到的干擾就更少。一天中一塊手表受到的震動干擾越少，對表的影響就越少，走時(shí)就更為精準(zhǔn)。由于采用快擺，機(jī)械手表的精度提高了一個(gè)數(shù)量級。

那么在手表的制造中，快擺是怎樣設(shè)計(jì)出來的呢？

主要在三個(gè)方面：1、擺輪游絲系統(tǒng) 2、能源系統(tǒng) 3、齒輪的傳動比（傳動輪的齒數(shù)）

①擺輪：T=2丌

T為周期，J為擺輪組件的轉(zhuǎn)動慣量，M0為游絲剛度。

J是擺輪的轉(zhuǎn)動慣量，取決于擺輪的外形尺寸和擺輪的材料，擺輪外徑大則轉(zhuǎn)動慣量大。游絲的剛度取決于游絲的材料和幾何尺寸

M0= 即：T=2丌

E為游絲的彈性模數(shù)，b為游絲的寬度，h為游絲厚度，L為游絲的長度。

由上式可以得出：

⑴減少擺輪的轉(zhuǎn)動慣量（減少擺輪的外徑），振動周期減少，節(jié)拍就增大。

⑵增加游絲的寬度b或厚度h，或減少游絲的長度L，則增大游絲的剛度，即振動周期減少，節(jié)拍就增大。

⑶增大游絲材料的彈性模數(shù)，也可增大游絲的剛度，使振動周期減少，節(jié)拍就增大。

②原動系

由于快擺機(jī)心的級別高于慢擺機(jī)心，所以要求快擺機(jī)心的擺幅和走時(shí)延續(xù)時(shí)間都要高于慢擺機(jī)心，為了使振動系統(tǒng)的周期有較好的穩(wěn)定性，通常應(yīng)使?jié)M條擺幅在270度—300度，為了使振幅在270度—300度之間，對于原動系就提出了較高的的要求，（主要是發(fā)條的力矩），發(fā)條力矩M= .n

E為發(fā)條材料的彈性模數(shù)，b為發(fā)條的寬度，h為發(fā)條的厚度，n為發(fā)條上滿的工作圈數(shù)，L為發(fā)條長度。

由上式可知：

<1>發(fā)條力矩與發(fā)條圈數(shù)成正比，上條時(shí)發(fā)條上緊的圈數(shù)增加，發(fā)條力矩隨著增加，滿條力矩就足夠大，也就是保證了機(jī)心滿條的擺幅要求（270°～300°），同時(shí)也就保證了機(jī)心的走時(shí)延續(xù)性。

<2>由上式可知，發(fā)條的滿條力矩還和發(fā)條的幾何尺寸有關(guān)。發(fā)條的力矩隨發(fā)條的寬度、厚度的增加或長度的減少而增加。發(fā)條力矩與發(fā)條厚度的三次方成正比，所以厚度有較少變化，就會引起發(fā)條力矩的較大變化。

<3>發(fā)條力矩與發(fā)條材料的彈性模數(shù)成正比。對于同一種材料的發(fā)條要求熱處理要一致，才能保證每批發(fā)條的力矩趨于一致。

○⑶齒輪的傳動比（傳動輪的齒數(shù)）

A款：（此款機(jī)心為中心式二輪傳輸）

=66*80*90*20*2 / 11*8*10

=21600次/小時(shí)

B款：（此款機(jī)心為偏中心式三輪傳輸）

=28800次/小時(shí)

通過以上傳動比對節(jié)拍頻率的計(jì)算，不難看出改變齒輪的齒數(shù)來得到綜上述：快擺與慢擺的區(qū)別設(shè)計(jì)主要在以上三方面。