[心得] 钟表的动力来源 - 发条(main spring)

楼主: hank7444 (zxcv)   2016-06-10 23:07:40
钟表的动力来源 - 发条(main spring)
人要吃饭,表要上链,机械表的动力来源就在那卷的跟蚊香一样的发条,
透过上链将扭力储存起来再慢慢释放,由此驱动整个表的运行
[材料]
在20世纪以前,冶金技术还不发达,
大师们用来制作手表的发条还是简单的普通钢制发条。
这种发条是用钢条轧扁后淬火得来,因为表面为了防锈,
所以做了烤蓝防锈处理,所以我们也叫它蓝钢发条。
但是这种碳钢合金缺点非常多,
包括长期使用容易弹性疲乏,
弹性不够上链太紧容易断裂, 容易受到气温导致膨胀收缩等
过了1945年后,表匠们开始改用了运用铁,镍和铬与加入钴,钼,或铍的合金,
这种合金几乎不会弹性疲乏,而且有更高的弹性,有些还不受磁,因此之后就全面
取代了传统的碳钢合金作为发条的主要材料。
[能量释放不均的挑战]
早期的发条不像我们现在的松开呈S形的,
而是简单的盘绕像蚊香一样的形状,
当上紧发条它就会向中心收紧,但是这种发条会造成一开始扭力太大,
而发条快要完全松开时,扭力又急剧衰退,
造成满炼跟发条弹簧快将完全放松两种状态之间会出现很大的扭力差距。
http://i.imgur.com/MSTUJc9.jpg
http://i.imgur.com/ARPCI7B.png
当发条动力不足时, 摆轮的摆幅会变小, 导致行程变短而擒纵做动变快, 导致表走快.
相反的, 发条动力过大, 摆伦的摆幅会变大, 导致行程变长而擒纵做动变慢, 导致表走慢
当然这只是针对发条出力这个条件所得的结论,
影响走时的因素还有很多, 例如游丝与摆轮的状态, 温度导致零件热胀冷缩,
方位差, 震动, 快慢针, 有无受磁等等, 这边就不一一阐述。
于是表匠们对于如何令动力输出更平均,
尽量把满炼和无炼之间的扭力差距收窄这个难题,
做出了一些努力, 以下是各种改善的方法:
1. 宝塔形调速装置 学名为均力圆锥轮, 俗称芝麻链
发明于15世纪, 当发条上满弦时带动的是宝塔的最上端,牵动最小的那圈塔轮,
当发条块释放完能量时带动的是宝塔结构最下端的也是最大的那圈塔轮,
改变了传动比和力矩,因此实现发条能量的稳定输出。
讲简单点就同等于脚踏车的变速装置,
一开始力量大的时候我就转到1档,
力量小的时候转到3档, 用这样的方式保持出力平均
http://i.imgur.com/gtCKxyQ.png
http://i.imgur.com/PHjdnuX.jpg
http://i.imgur.com/Yxf8rVo.png
为何要叫芝麻链呢? 因为链子小的跟芝麻粒一样,故名芝麻链,
在当时这些链子可都是手工制作的。
很多都外包给家庭代工,一家子大大小小在那边串芝麻链。
要知道在当时可是没有电的时代,
在光线不足又做如此精细的工作,
当时有很多童工都因此瞎了眼,真是超级血汗的:(
http://i.imgur.com/kqhH7q0.jpg
现代钟表高级品牌如 A.Lange 与 宝玑也有出有芝麻链的手表,
但是主要是为了技术展现耍帅用,其实对走时影响已经不大了。
http://i.imgur.com/pqG9jhb.jpg
http://i.imgur.com/8vB482T.jpg
2. 马耳他十字装置, 学名为 Geneva stop 或 Geneva stop work
发明于17或18世纪, 如果前后端出力不均,那就截掉不使用好了,
马耳他十字就是这样的一种构造,
可防止过度上链, 并且将发条力量释放限制在稳定输出的范围内(最优段),
但是缺点是原本发条可能有30小时的储能,
用了马耳他十字可能只剩24个小时,
但是在当时时间准不准确可能攸关性命的年代(航海),
宁可频繁上发条也不要时间不精准,
算是一种折衷的办法
http://i.imgur.com/3TNxAL4.jpg
http://i.imgur.com/ewqqyH9.png
http://i.imgur.com/TB1pXDN.png
D.Dornbluth有马耳他十字运作过程的动画,
供大家参考: http://www.dornblueth.com/swf/malteserstellung.html
3. 合金发条
半扭转、反转, 简单说就是S型发条发明后,
力量的输出得到了优化, 因次上面两个装置其实就没有必要性了,目前现代的手表
几乎都是S行发条, 算是这个问题的普遍最佳解.
http://i.imgur.com/lMqmoK2.png
4. 擒纵系统恒动力装置
简单说就是在擒纵轮上在加一个力量卡放装置,
等于另一个擒纵系统专门稳定输出力量用,
所以等于一只表有两个擒纵系统, 一个从发条取得能量,
透过游丝吸收能量收缩,再透过游丝的弹性将力量释放给附加的擒纵叉控制,
让能量平稳输出给真正的走时擒纵。
这玩意成本高,一般都是高级品牌耍帅用, 基本上一只300万以上的表才有可能见到
http://i.imgur.com/0Cy2Ciq.jpg
[其他发条上的装置]
1. 上链保护器, 离合器打滑装置(slippingclutch device)
在1950年代自动手表发明后,最常发生造成手表维修的问题就是发条断裂,
因为早期没有上链保护器,
导致自动上链器一直上链一直上链直到发条断掉,
因为有了上链保护器的这项装置。
http://i.imgur.com/OikzL7A.png
这个装置跟汽车离合器很像,当上链的扭力超过上链保护器可承受的力量时,
上链保护器就会开始打滑将多余的力量释放掉,
在手上链时可以明显感受到龙头越来越紧,
突然龙头就松掉了,并且发出喀喀喀的声响,这就代表上链保护器发挥效用了。
[结论]
发条通常都藏在发条盒里面,但是它同等于一只机械表的发电厂,它停工了表也死了,
几百年来无数的钟表大师为它绞尽脑汁,为了是让表走得更精准,
让我们现在能够有一天误差不到3秒,天文台等级的机械表可戴,
也许每当上链的时候,我们可以感受到那些看不见装置的作动,
徐徐地传到手指,遥想过去这些大师智慧的结晶。
作者: wuAE   2016-06-10 23:11:00
先推再看
作者: jdlpings (____)   2016-06-10 23:19:00
推!!
作者: Jochum (荣耀归给上帝)   2016-06-10 23:20:00
再跪
作者: hellopiggy (巧笑倩兮..)   2016-06-10 23:29:00
推啊!
作者: justin80352 (justin80352)   2016-06-10 23:33:00
上课了
作者: jim606178428 (jim1142)   2016-06-11 00:09:00
这一定要推啊
作者: nvidiam (Taiwan)   2016-06-11 00:22:00
感谢分享
作者: adrienJPFR (☆ princess de Uæ–‡ ☆)   2016-06-11 00:26:00
作者: bibico0206 (卜鼻卜)   2016-06-11 00:44:00
帮推
作者: swanper (我还死不了)   2016-06-11 00:55:00
跪推啊
作者: swatch44 (史瓦奇)   2016-06-11 01:26:00
长知识推
作者: biaw (blue note)   2016-06-11 04:27:00
先推再看好了机械系毕业生 看了这个好有感动阿!
作者: ahsoo (做妳的男人)   2016-06-11 08:54:00
借转
作者: fento   2016-06-11 09:10:00
长知识,不推不行呀~
楼主: hank7444 (zxcv)   2016-06-11 09:15:00
谢谢大家的捧场:)
作者: gn02355346yi (luvangel)   2016-06-11 09:33:00
推 好棒啊 不知道有没有相关的书籍可以推荐呢
楼主: hank7444 (zxcv)   2016-06-11 09:45:00
网络上资料就很丰富了, 原文相关的书应该很多不过有些内容都非常深, 给专业制表师学习用的
作者: ko9204572002 (chuan)   2016-06-11 10:04:00
受教了,推
作者: jpqh0659 (油熊)   2016-06-11 10:15:00
期待更多好文
作者: vayeate (haha)   2016-06-11 12:18:00
感谢好文
作者: HsnuYutaka (Est amo)   2016-06-11 13:13:00
好文推 看了很过瘾
作者: show95175300 (绿豆沙)   2016-06-11 13:19:00
专业推
作者: x284yk6cjo5 (腦叮噹)   2016-06-11 13:33:00
大推~~~
作者: knczary74523 (Amarylis)   2016-06-11 14:13:00
作者: q9631r (Vingo)   2016-06-11 17:13:00
作者: breakryu (breakryu)   2016-06-11 18:08:00
对推
作者: timchen   2016-06-11 18:30:00
长知识了!
作者: Freeven (夏舞枫)   2016-06-11 19:08:00
跪着看完....专业啊!!!
作者: s610052003 (Kerry)   2016-06-11 20:31:00
长知识惹!!!!!
作者: ondo (老钟)   2016-06-11 20:35:00
精彩
作者: tumv (就这样吧..)   2016-06-11 21:05:00
专业知识文推~~~
作者: kwr1721 (发克游)   2016-06-12 00:51:00
这不能只看不推
作者: wwwpgdio   2016-06-12 13:25:00
好文! 推!
作者: shengyeh (shengyeh)   2016-06-12 16:35:00
专业人员

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