没有电池,机械表如何准确⾛时?

作者: Ciechanowski

来源: 中科院物理所

发布日期: 2023-01-10 11:52:03

本文详细介绍了机械表的机芯组成和工作原理,包括主夹板、擒纵轮、擒纵叉、摆轮组等关键部件的安装和功能。同时,文章还探讨了机械表如何通过棘⽖等装置防止发条反向转动,以及如何通过传动⻮轮实现秒、分、时的显示。

上期我们介绍了机械表的发条、⻮轮、擒纵机构和摆轮组,本期我们继续介绍机械表的机芯。

我们先从主夹板开始,它构成了机芯的主体。主夹板有很多不同的开⼝,我们将在本节利⽤它们安装之前搭好的部件。图中的粉⾊部分也是红宝⽯,它们作为轴承,使各部件的轴可以旋转起来。

前两个我们要安装到主夹板上的零件是擒纵轮和擒纵叉。安装好这两个零件后,我们再⽤擒纵夹板盖住擒纵叉。夹板固定住擒纵叉转轴的另⼀端,并通过两个螺丝钉固定在主夹板上。

接着,我们可以把剩下的⻮轮安装进去。这四个⻮轮的位置都是精⼼安排的,这使得它们只会占据⼀⼩部分空间。注意看,第四个⻮轮穿过了⼿表的正中央,你可以在主夹板的另⼀⾯看到它穿过去的转轴。

核⼼零件中,只剩下摆轮组还没装上去了。它很特殊,需要专⻔设计的固定机构。让我们先把所有的部件装上摆轮组夹板。注意看,作为平衡弹簧的游丝⾮常精细,它的末端连接着摆轮。

安装摆轮组的最后⼀步,是装上防震机构,它包含⼀个套⼦,两块宝⽯和⼀个固定⽤的⼩弹簧。当⼿表突然被震时,这个机构能保护摆轮轴脆弱的尖端不会被震破。

经过这最后⼀步,我们终于把上期漂在空中的零部件完全地组装成了⼿表机芯。但是,你也许还记得我曾略过了如何把主发条上紧的问题。如果我们直接⽤发条轴⼼来上紧发条,那么它会发⽣什么呢?为了清楚地解答这个问题,下图我打开发条盒的盖⼦,让你能看清⾥⾯的发条。

为了防⽌主发条⾃发地反向转动,我们需要防⽌发条轴⼼逆时针转动,但与此同时还要允许它顺时针转动,这样我们才能上发条。这个问题看似复杂,但可以通过很简单的装置来解决,它就是棘⽖。

为了继续改进我们的装置,我们⾸先得装上⼀个发条盒上夹板作为牢固的基板,它能固定发条盒,并且为其他部件提供固定结构。由于这个夹板会遮住部分区域,我们先把⼀个⼩杠杆⼀起装进去,下期我们再回过来讲讲它的作⽤。

⼿表另⼀⾯的秒针展示了如何计秒,但⼀个完整的表应该同时显示分钟和时钟。让我们看看机械表是如何⽤⼀系列传动⻮轮完成这个⽬标。在我们的这个机芯⾥,秒针是装在第四个传动⻮轮上的,因为它正好每分钟精确地转⼀圈。

时针要转得⽐分针再慢12倍,但我们只⽤再加两个⻮轮就能实现它。将分针轮作为中介与轮管啮合,然后时针轮与分针轮上的⼩⻮轮啮合。

这个表的计⽇装置由四个主要部分组成——定位杆簧,指示⻮轮,⽇期夹板与附在上⾯的⻮轮,和印有所有可能的31个⽇期的⽇期环。为了解释它是如何⼯作的,我先把⽆关的零件隐藏掉。我还会去掉指示⻮轮的盖⼦,就能看到下⾯有⼀个⼩⼩的扭转弹簧。

为了解决这些问题,下⼀期我们将给机械表装上转柄,敬请期待。

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