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影响机械钟表计时精度的几大主要因素

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2011-11-10  来源:


  机械手表的走时精度受到很多因素的影响,一般来说,主要是以下8大因素:

  外部影响

    

  就是来自钟表外部的各种影响,取决于钟表的工作环境。常采用的措施有:防震设计、防水设计、防磁设计、附加保护外壳等。精密航海钟上常采用万向节,使航海钟在颠簸中能够保持水平。

    

  摩擦力

    

  摩擦力通常有正反两方面的作用,它有积极的一方面,如摩擦分轮、自动表发条与条盒间的摩擦、螺钉自锁等;另一方面,摩擦会导致传动效率的降低和零件的摩损,从而影响计时。常用的解决方法:改善润滑条件,根据不同的要求,选用不同的润滑油;采用宝石轴承或垫片;改善齿轮的齿面条件,包括采用科学的共轭齿形和提高表面光洁度等,但一般齿面无润滑(在这种情况下,润滑油粘性所产生的阻力可能高于摩擦力)。

    

  快慢针

    

  快慢针是一种便于校时的经济结构,但理论和实践都证实它会影响系统的等时性,也可能产生位差,这些计时误差随机性比较大,无法补偿或抵消。解决方法有:尽量减少内外快慢针间距;但最好的办法是没有快慢针,通过调节摆轮的惯量来调节快慢,如劳力士公司的Mircro stella调节系统。

    

  擒纵结构

    

  擒纵机构的影响主要是能量传递过程中对摆轮游丝系统产生的影响,摆轮游丝系统只有在自由震荡的情况下,才能维持固定的震荡频率,显然,擒纵机构的能量传递过程会影响震荡频率。理论表明,传递过程接近摆轮平衡点时,这种影响会减小。解决方法有:采用精密擒纵机构,如爪式擒纵机构,它的能量传递过程发生在平衡点附近,传冲的角度也非常小,影响也比较小,而且,它的单向传冲使摆轮游丝系统有更多的自由震荡空间(就这一点,其相对误差可减小一半!)。当然,瑞士杠杆式擒纵机构有工艺性好、易于调整的优点,是目前国际机械表的主流擒纵机构,但在设计中,应尽量减小传冲的角度。瑞士欧米茄公司为减小擒纵机构对计时基准的影响,推出了同轴擒纵机构,这是英国乔治·丹尼尔博士的发明,但从工作原理来看,它是杠杆式擒纵机构和爪式擒纵机构的混合物。

    

  温度影响

    

  温度的影响主要表现在两个方面:首先,温度变化会游丝的工作长度,同时改变摆轮的惯量,可直接影响到计时精度;其次,温度变化会影响润滑油的粘度,影响传动效率,从而影响计时。对此可以采取以下方法:采用开口双金属温度补偿摆轮游丝系统;采用特殊合金材料制作游丝和摆轮,使之在工作温度区(8°-38°)有一定的温度补偿;采用移动快慢针温度补偿。采用标准的润滑油,对于极限温度情况,如欧米茄的登月表,采用无润滑或固体润滑。

    

  磁场

    

  磁场影响最大的游丝,可改变其弹性模量,也使游丝在磁场的作用下变形,产生附加应力,严重时,磁场可导致游丝粘连,严重影响走时。解决方法是:采用防磁材料。

    

  游丝平衡

    

  一般的荡框游丝,其重心随摆轮摆角的变化而变化,在重力作用下,它会产生位置误差。解决方法是:采用宝玑游丝,中心收缩,重心不随摆角改变;采用菲利普末端曲线的圆柱游丝并上下对称使用;采用直线游丝;历史上有人用过球形游丝,性能优越,但工艺性很差,很少实际应用。

    

  摆轮平衡

    

  摆轮元件的平衡问题直接影响位元差,摆轮元件的静平衡是一个基本要求。

    

  如果在上述因素都比较理想,手表的走时又比较稳定,通过手表的动平衡,可综合改善走时性能。有一种非常特别的方法:原理是当摆轮摆幅达220度时,各种传递到摆轮上的冲力对频率无影响,曾有人采用安装在擒纵轮上的衡力机构,来控制摆幅在220附近,这也不失为一种方法。

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