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腕表课堂:机械手表内的发条工作原理

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2012-06-04  来源:www.guuoo.com
        发条通过上链的动作(无论是手动还是自动)聚集能量,然后通过传动系统把能量输送到擒纵系统,擒纵系统把能量均匀的分开,再通过传动系统和指针去显示时间。发条是为手表提供能量的零件.圈绕在条盒内。利用条轴上的铣方槽上紧发条。条轴的方槽是由上条机构驱动。手表在无复上条情况下,即能走时36到50小时左右。由于发条经受明显的应力,时常会导致断裂,因此,当前,采用合金材料,使发条几乎不断裂。发条储存一定的能量,以均匀小量地分配给振荡器。
 
        为此,提供的能量通过轮列组,由轮列组以相同比例缩减传输力的同时增加圈数。该轮列组包括4只轮和4只齿轮,后3只轮是铆压在前3只齿轮上。在该示意图上,斜线表示动件之间的啮合,而横线则表示动件铆接在相同轴上。第一只轮是圆周铣齿的条盒轮。最后一只轮是擒纵机构齿轮,擒纵轮铆压在该齿轮上。擒纵轮属于分配机构及计数器。条盒轮转一圈约6小时,在此段时间内,擒纵齿轮和擒纵轮转约3600圈。这数字代表第一只轮和最后一只轮之间的旋转频率比。该比例始终在此数值范围内。一般都设法使齿轮和分轮在手表的中心,并每小时转一圈。
 
         发条机制的机械结构发条的结构主要分为∶发条(Mainspring)、主发条盒(一番车,Mainspring Barrel)、发条轴心(Arbor),以及具防止齿轮倒转的大卷车(止逆棘轮,Ratchet)、止逆子(Click)与止逆弹簧(Click Spring)。其中收纳发条的主发条盒也是走时轮系的第一枚齿轮,所以又称为一番车(Main Wheel),与大卷车连接在同一轴心上,而收纳在主发条盒内的发条两端分别固定在轴心与发条盒内壁,止逆子则在止逆弹簧推动下与大卷车互相啮合。当我们 做进一步拆解时,只要将轴心的固定螺丝旋开,即可将主发条盒与大卷车分开,再进一步将主发条盒上的发条盒盖板撬开,就可以看到隐藏在里面的发条了。 从整个机芯排列来看,发条机构正介於上链机构与走时轮系的中间∶大卷车与上链系统的小卷车互相连接以传递上链的力量,而一番车则是与走时轮系中的中间轮 (二番车,Center Wheel)相连接以传递发条释出的动力至整个机芯。换句话说,发条机构的作用正是将所输入的力量储存在发条中,并且转化成机械能传输至齿轮系及擒纵系 统。
 
        发条机制的运作原理 当上链时,主发条盒停止不动,而受上链机制驱动的大卷车转动轴心,带动固定在轴心的发条内端将发条沿逆时针方向向内卷紧;而当机芯在运转时,大卷车停止不 动,而固定在发条盒内壁的发条外端在释放动力中的发条带动之下,将发条盒以及一番车沿顺时针方向转动,驱动以下的走时轮系。在上满链的情况之下,机芯轮系 的减速力量会阻止发条从连接在发条盒内壁的外端松开,同时大卷车则从发条盒轴心阻止发条由内端松开。当大卷车沿逆时针方向为发条上链时,止逆子藉由与大卷 车啮合的动作阻止大卷车逆转(顺时针),使发条不至松开。当大卷车受表冠带动向逆时针方向转动上链时,带动止逆子的齿脱离大卷车向顺时针移动,同时止逆弹 簧会给予止逆子一个持续的回位反向力;如图所示,当上链动作停止时,在止逆弹簧的反作用力作用下迫使止逆子自动回位,使止逆子的大小2齿与大卷车完全啮 合,以防止发条逆转松开以维持发条满链的状态。
 
       在手表结构中,提供动力的发条机构其核心地位完全不亚於擒纵系统,由於发条结构自古以来鲜少有过重大的改变,同时又牵涉到深奥的材料科学,因此重要性经常被人所忽略。前二期的钟表教室中,我们已经将钟表机芯的擒纵系统做过一般性的介绍,这一次,我们将针对钟表机芯的动力结构—发条,从结构及运作两方面来进行探讨。早期的人们发现当韧性强化的金属受到适当外力发生形变时,会同时产生一个反作用力来恢复原状的现象,於是将淬过火的钢簧加以卷曲,利用其恢复原状的力量带动其他机件的运转,这就是在电力还未发明之前,大多数小型机械所使用的动力来源,也就是我们所熟悉的发条。
 
         除了利用电力作为动力来源的石英机芯,以及极少数的特殊设计之外,钟表的机芯都是采用发条作为动力来源。最早期的钢质发条不仅容易生锈或因施力过大而断裂,同时也容易因为长期使用产生金属弹性疲乏,而造成簧力不足导致动力供输不均的问题,这也就是当初机械腕表最为人所诟病之处。尤其当在人们愈来愈倚赖腕表提供时间的讯息时,若是每天都会使用的腕表无法提供正确的时间资讯,甚至是故障连连时,所造成的不便也由此可知了。在那个时代,所有机械表所发生的使用问题之中,可以说超过三成都来自发条。在充分享受过石英表所带来的精准与便利之後,人们开始怀念起由发条带动一件件细小零件的机械表。
 
        当机械表顶著技艺结晶的光环重现世人面前,尤其是各大表厂开始在各种复杂功能上大做文章的同时,影响机械性能甚钜的发条动力稳定与持久成为重要的课题。过去为人所诟病的发条问题,随著材料科学的进步一一解决,不仅在断裂或是生锈等发条使用寿命的问题上都获得改善,而且动力供输的时间与品质也有所提升,因此表厂也能够将更多心力摆在其他创新功能的研发上。以下我们将从发条机制的机械结构及运作原理两方面来进行探讨。(本网http://www.guuoo.com/ 转自万表网)
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