机械钟科普展品介绍展品解说词校园社区科普互动设备科技馆展品制作厂家北京定致
资料来源:省科学技术协会
机械钟表一般由动力机构、传动机构、擒纵机构、指针机构等组成。动力机构为机械钟表提供动力,并经过传动机构来推动擒纵机构工作,再由擒纵机构反过来控制传动机构的转速,然后由传动机构带动指针机构指示时刻。
机械钟表利用重锤或弹簧释放的能量为动力,推动一系列齿轮运转,动力机构通常分为重锤和发条两种。重锤机构依靠重力提供动力。科普展品生产厂家北京定致提示大家发条机构一般包括发条盒轮、发条盒盖、发条轴、发条和发条外钩。发条是一个螺旋形或S形的弹簧,可以通过上条拨针系统使发条旋紧,旋紧后的发条具备的弹性能量可以驱动传动机构。
传动机构是将能量传至擒纵调速机构的一组齿轮,一般由二轮(中心轮)、三轮(过轮)、四轮(秒轮)和擒纵轮齿轴组成。
擒纵调速机构是由擒纵机构和振动机构两部分组成,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。擒纵调速机构能把能量传递给振动系统。
振动机构主要由摆轮、摆轴、游丝、快慢针等组成。摆轮受外力会偏离其平衡位置开始摆动,这时游丝便被扭转而产生恢复力矩,这就是机械钟表在运转时重复循环工作的原理。
机械钟表是人类智慧的结晶。早在北宋时期就出现了以齿轮运转模仿日月星辰周期的机械钟。欧洲的机械钟诞生于13世纪,有个叫维克的德国人,给当时的法国皇帝做了一个钟,历时八年,极为精美,可谓鬼斧神工。科普展品生产厂家北京定致提示大家最早传入我国的欧洲机械钟是在明朝万历年间,是用来专门献给万历皇帝的,万历皇帝收到此礼物后,极为欣赏,几乎日日观赏,夜夜抚摸。于是,马上发布召令,成立专门制作机械钟的宫廷造办作坊,专供他和皇亲国戚及心腹大臣使用。
机械钟表的走时精度受到很多因素的影响,一般来说,主要是以下几个因素:
1.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。
2.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。
3.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。
4.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。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。科普展品生产厂家北京定致提示大家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。
5.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。