什么是游絲
編輯游絲是機械鐘表中連接到擺輪上的彈簧。它使擺輪在鐘表運行時以共振頻率振蕩,從而控制鐘表輪的轉動速度,從而控制指針的移動速度。通常安裝一個調節桿,它可以用來改變彈簧的自由長度,從而調整鐘表的速率。游絲是一種精細的螺旋或螺旋扭力彈簧,用于機械表、鬧鐘、廚房計時器、航海計時器和其他計時機構,以控制擺輪的擺動速率。擺輪游絲是擺輪的重要附件,可使其來回擺動。擺輪游絲和擺輪共同構成一個諧振子,以精確的周期或節拍振蕩,抵抗外界干擾,負責計時精度。1657年左右,羅伯特·胡克和克里斯蒂安·惠更斯在擺輪上增加了游絲,極大地提高了便攜式時計的準確性,將早期的懷表從昂貴的新奇事物轉變為有用的計時器。自那時以來,對游絲的改進有助于進一步大幅提高精度。現代游絲由特殊的低溫度系數合金(如nivarox)制成,以減少溫度變化對速率的影響,并精心塑造以xxx限度地減少主發條運行時驅動力變化的影響。在1980年代之前,幾乎所有便攜式計時裝置都使用擺輪和擺輪游絲,但近幾十年來,電子石英計時技術已取代機械發條,
游絲的歷史
編輯關于它是由英國物理學家羅伯特·胡克還是荷蘭科學家克里斯蒂安·惠更斯在1660年左右發明的存在一些爭議,很可能是胡克首先提出了這個想法,但惠更斯制造了xxx款使用游絲的功能手表。在此之前,鐘表中使用的是沒有發條的擺輪或折頁,但它們對驅動力的波動非常敏感,導致時計在主發條松開時減速。游絲的引入極大地提高了懷表的準確性,從每天幾小時提高到每天10分鐘,使它們首次成為有用的計時器。xxx個游絲只有幾圈。一些早期的手表有一個使用蝸桿傳動的Barrow調節器,但xxx個廣泛使用的調節器是由ThomasTompion于1680年左右發明的。在Tompion調節器中,路邊銷安裝在一個半圓形齒條上,通過安裝一個齒輪來調節一個齒輪的鑰匙并轉動它。現代調節器是一個與擺輪同心旋轉的xxx,于1755年由JosephBosley獲得專利,但直到19世紀初它才取代了Tompion調節器。
調節器
編輯為了調節速率,游絲通常有一個調節器。調節器是安裝在擺輪夾板或橋板上的可移動xxx,與擺輪同軸轉動。由兩個向下突出的銷(稱為路緣銷)或由路緣銷和具有較重部分的銷(稱為靴子)在調節器的一端形成一個窄槽。游絲外圈的末端固定在一個螺柱中,螺柱固定在擺輪旋塞上。然后彈簧的外圈穿過調節器槽。螺栓和槽之間的彈簧部分保持靜止,因此槽的位置控制彈簧的自由長度。移動調節器使槽沿彈簧的外圈滑動,從而改變其有效長度。將槽從螺柱上移開會縮短彈簧,使其更硬,調節器會輕微干擾彈簧的運動,導致不準確,因此精密時計(如航海計時器和一些高端手表)是自由彈簧的,這意味著它們沒有調節器。相反,它們的速率是通過擺輪上的計時螺絲來調整的。有兩種主要類型的游絲調節器。
- Tompion調節器,其中路緣銷安裝在扇形機架上,由小齒輪移動。小齒輪通常配有帶刻度的銀色或鋼制圓盤。
- 如上所述的Bosley調節器,其中的銷安裝在與天平同軸樞轉的xxx上,xxx的末端能夠在刻度上移動。有幾種變體可以提高操縱桿的移動精度,包括蝸牛調節器,其中操縱桿彈靠在可以轉動的螺旋輪廓的凸輪上,千分尺,其中操縱桿由蝸輪移動,以及天鵝頸或簧片調節器,其中xxx的位置通過細螺釘調節,xxx通過彎曲天鵝頸形狀的彈簧與螺釘保持接觸。這是美國人GeorgeP.Reed于1867年2月5日發明并獲得專利的美國專利號61,867。
還有一種豬毛或豬鬃調節器,其中堅硬的纖維位于擺輪弧線的末端,并在將其放回之前將其輕輕停下來。通過縮短弧線使手表加速。這不是擺輪游絲調節器,在擺輪游絲發明之前用于最早的手表。還有一個Barrow調節器,但這實際上是給主發條設置張力的兩種主要方法中較早的一種。這需要保持芝麻鏈處于張力狀態,但不足以真正驅動手表。可以通過調整設置張力來調節Verge手表,但如果存在任何前面描述的調節器,那么通常不會這樣做。
游絲材料
編輯許多材料已用于游絲。早期使用鋼,但沒有應用任何硬化或回火工藝。結果,這些彈簧會逐漸減弱,手表會開始走時。一些制表師,例如約翰·阿諾德(JohnArnold),使用黃金,避免了腐蝕的問題,但保留了逐漸弱化的問題。硬化和回火鋼首先由約翰哈里森使用,隨后一直是首選材料,直到20世紀。1833年,EJDent(國會大廈大鐘的制造商)試驗了玻璃游絲。與鋼相比,它受熱的影響要小得多,減少了所需的補償,而且也不會生銹。用玻璃彈簧進行的其他試驗表明,它們制造起來既困難又昂貴,而且人們普遍認為它們很脆弱,這種脆弱性一直持續到玻璃纖維和光纖材料的時代。由蝕刻硅制成的游絲是在20世紀后期引入的,并且不易受磁化影響。
溫度的影響
編輯材料的彈性模量取決于溫度。對于大多數材料來說,這個溫度系數足夠大,以至于溫度變化會顯著影響擺輪和游絲的計時。最早的帶有游絲的手表制造商,如胡克和惠更斯,觀察到了這種效應,卻沒有找到解決辦法。哈里森在他開發航海天文鐘的過程中,通過補償限制解決了這個問題——本質上是一種雙金屬溫度計,它可以根據溫度調節游絲的有效長度。雖然這個方案運作良好,足以讓哈里森達到經度法規定的標準,但它并沒有被廣泛采用。大約在1765年,PierreLeRoy(JulienLeRoy的兒子)發明了補償天平,這成為手表和精密時計溫度補償的標準方法。在這種方法中,通過溫度敏感機構改變擺輪的形狀,或者在擺輪的輻條或輪緣上移動調整配重。這改變了擺輪的慣性矩,并且該變化被調整以補償擺輪游絲的彈性模量的變化。ThomasEarnshaw的補償擺輪設計,僅由一個帶有雙金屬輪輞的擺輪組成,成為溫度補償的標準解決方案。
埃林瓦爾
雖然補償擺輪可以有效地補償溫度對游絲的影響,但它不能提供完整的解決方案。基本設計存在中間溫度誤差:如果將補償調整為在極端溫度下精確,那么在這些極端溫度之間的溫度會略微偏離。為了避免這種情況,設計了各種輔助補償機制,但它們都存在復雜且難以調整的問題。大約在1900年,elinvar的發明者CharlesédouardGuillaume提出了一種完全不同的解決方案。這是一種鎳鋼合金,具有彈性模量基本上不受溫度影響的特性。裝有elinvar游絲的手表要么根本不需要溫度補償,要么只需要很少的補償。這簡化了機制,也意味著中間溫度誤差也被消除了,或者至少xxx減少了。
等時性
編輯游絲遵循胡克定律:恢復扭矩與角位移成正比。當這個性質完全滿足時,則稱游絲是等時的,并且擺動周期與擺動幅度無關。這是精確計時的基本屬性,因為沒有機械傳動系統可以提供xxx恒定的驅動力。在由主發條驅動的手表和便攜式時鐘中尤其如此,主發條在松開時提供逐漸減弱的驅動力。驅動力變化的另一個原因是摩擦,它隨著潤滑油的老化而變化。早期的制表師憑經驗找到了使擺輪游絲同步的方法。例如,阿諾德在1776年申請了一種螺旋(圓柱形)形式的游絲,其中游絲的末端向內盤繞。1861年,M.Phillips發表了對該問題的理論處理。他證明了重心與擺輪軸線重合的擺輪游絲是等時同步的。在一般實踐中,實現等時性最常見的方法是使用寶璣上圈,它將游絲最外圈的一部分放置在與游絲其余部分不同的平面上。這使得游絲呼吸更加均勻和對稱。發現了兩種類型的過卷-逐漸過卷和Z形彎曲。通過對游絲施加兩次逐漸扭轉來獲得逐漸過螺旋,從而在半圓周上形成第二平面的上升。Z形彎頭通過施加兩個互補45度角的扭結來實現這一點,在大約三個彈簧截面高度內完成到第二個平面的上升。第二種方法是出于美學原因,執行起來要困難得多。由于難以形成過卷,
振蕩周期
編輯游絲和擺輪(通常簡稱為擺輪)組成一個諧振子。游絲提供恢復扭矩,限制和反轉擺輪的運動,使其前后擺動。它的共振周期使它能夠抵抗擾動力的變化,這就是使它成為一個很好的計時裝置的原因。
內容由匿名用戶提供,本內容不代表www.gelinmeiz.com立場,內容投訴舉報請聯系www.gelinmeiz.com客服。如若轉載,請注明出處:http://www.gelinmeiz.com/144584/