钟表知识
钟表原理
   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、音叉电子钟表、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,它依靠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。叉瓦式擒纵机构是应用最广的一种擒纵机构。它由擒纵轮、擒纵叉、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,稳定可靠。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。
[编辑本段]影响机械钟表计时精度的八大因素
  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。 
  擒纵机构 
  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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蓝宝石表玻璃在什么样的情况下容易被磨损

       过去的手表很少有用蓝宝石做表玻璃的,而现在大多数手表都采用了蓝宝石玻璃。蓝宝石做表玻璃确实有很大好处,不容易被划伤和磨损,因为它的硬度是9级,仅次于金刚石。

   蓝宝石玻璃也是会被磨损的,早年雷达手表曾经在广告上说它的手表是“永不磨损”,明显是夸大其词,后来改为耐磨损,这还差不多。确实蓝宝石玻璃仅仅是耐磨损的,凡是坚硬的东西,往往都比较脆,所以,蓝宝石玻璃在剧烈的碰撞下,很容易碎裂或炸裂。

   另外,有尖锐的东西划蹭到玻璃表面的时候,也容易造成划痕,这个要看划蹭的力量和速度了,接触点越尖锐,速度和力量越大的,越容易被划伤。还有就是玻璃受力的角度,大约在45度左右受力角度的,比较容易造成较大的划痕。
   

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钟表中的纳米技术

   纳米是一种长度单位,1纳米是1米的十亿分之一,相当于十个氢原子一个挨一个排起来的长度。20纳米相当于1根头发丝的三千分之一。而纳米技术则是指在纳米尺寸范围内,通过直接操纵和安排原子、分子来创造新物质。 
  一纳米为一米的十亿分之一,是一个用肉眼无法感知的微观世界。自从扫描隧道显微镜发明后,世界上便诞生了一门以0.1至100纳米这样的尺为研究对象的新学科,这就是纳米科技。于细微处显神奇。纳米技术通过操纵原子、分子或原子团和分子团,使其重新排列组合,形成新的物质,制造出具有新功能的机器。 
  纳米科技以空前的分辨率为人类提示了一个可见的原子、分子世界。随关纳米技术的广泛应用,未来的某一天,现在像“银河”那样的巨型计算机小到可以被随手放进口袋;而某某国会图书馆的全部信息,将会压缩到一个糖块大小的设备中;通过纳米化,易碎的陶瓷可以变成富有韧性的特殊材料;世界上还将出现一微米以下的机器甚至机器人;纳米技术还能给药物的传输提供新的方式和途径,等等。 
  今天,纳米技术已经被 成功应用于能源、信息技术、生物医学等代表人类文明进步的先进领域。电池使用纳米技术,可使很小的体积容纳极大的能量,汽车就可以像玩具汽车一样以电池为动力水;用拌入纳米微粒的水泥建成楼房,可以吸收降解汽车尾气,能像森林一样深呼吸! 
  在钟表制造过程中,应用纳米技术,对高光洁度的手表外观件进行镀膜处理,使表层硬度提高到不锈钢硬度的2倍以上。大大增强了手表的抗磨损性,令手表经久耐磨,保持历久弥新的亮丽。