论手表的快摆与慢摆

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　　摘要：机械手表摆频即是手表的节拍频率（振频），它是手表常用的一个参数。节拍频率越高走时越精准，在机械表制造上更加复杂、工艺难度更大。
　　关键词：节拍；摆轮；频率
　　何谓快摆与慢摆？即是手表的节拍频率（振频），它是手表常用的一个参数。手表摆轮由左边的极限位置开始，转过平衡位置到右边的极限位置，然后再反方向转过平衡位置又回到左边的极限位置，我们称摆轮完成了一个全摆动，此间摆轮两次通过平衡位置，在平衡位置的附近，摆轮部件上的圆盘钉与擒纵叉碰撞，发出“嘀哒”声。通常把完成一个全摆动的所用时间作为摆轮的振动周期。这样在1个周期内发出2个表音，我们把在1小时（3600秒）内发出的表音次数称为节拍频率。单位：次/小时
　　摆轮共分为几种：
　　节拍为18000次/小时称为标准摆轮（慢摆摆轮）。
　　节拍为21600次/小时称为中频摆轮。
　　节拍为28800次/小时称为高频摆轮。
　　节拍为36000次/小时称为超高频摆轮。
　　在日常佩戴时，有运动就会造成震动，如果手表在一天中受到1000次震动，那么摆轮就有1000个摆动受到干扰，在一天中受到干扰的摆动数相对总的摆动数而言，总的摆动数越多，这1000次受干扰的摆动所占的比例就越少。如一块节拍为18000次/小时的手表，一天24小时的摆动数为18000*24=432000次，其中只有1000/432000即1/432摆动受到干扰；对节拍为21600次/小时的手表，一天的摆动数为21600*24=518400次，其中约有1/518摆动受到干扰；如果手表节拍为28800次/小时，一天的摆动数为28800*24=691200次，其中约有1/691摆动受到干扰；以此类推，那么节拍为36000次/小时受到的干扰就更少。一天中一块手表受到的震动干扰越少，对表的影响就越少，走时就更为精准。由于采用快摆，机械手表的精度提高了一个数量级。
　　那么在手表的制造中，快摆是怎样设计出来的呢？
　　主要在三个方面：1、摆轮游丝系统 2、能源系统 3、齿轮的传动比（传动轮的齿数）
　　①摆轮：T=2丌
　　T为周期，J为摆轮组件的转动惯量，M0为游丝刚度。
　　J是摆轮的转动惯量，取决于摆轮的外形尺寸和摆轮的材料，摆轮外径大则转动惯量大。游丝的刚度取决于游丝的材料和几何尺寸
　　M0= 即：T=2丌
　　E为游丝的弹性模数，b为游丝的宽度，h为游丝厚度，L为游丝的长度。
　　由上式可以得出：
　　⑴减少摆轮的转动惯量（减少摆轮的外径），振动周期减少，节拍就增大。
　　⑵增加游丝的宽度b或厚度h，或减少游丝的长度L，则增大游丝的刚度，即振动周期减少，节拍就增大。
　　⑶增大游丝材料的弹性模数，也可增大游丝的刚度，使振动周期减少，节拍就增大。
　　②原动系
　　由于快摆机心的级别高于慢摆机心，所以要求快摆机心的摆幅和走时延续时间都要高于慢摆机心，为了使振动系统的周期有较好的稳定性，通常应使满条摆幅在270度—300度，为了使振幅在270度—300度之间，对于原动系就提出了较高的的要求，（主要是发条的力矩），发条力矩M= .n
　　E为发条材料的弹性模数，b为发条的宽度，h为发条的厚度，n为发条上满的工作圈数，L为发条长度。
　　由上式可知：
　　<1>发条力矩与发条圈数成正比，上条时发条上紧的圈数增加，发条力矩随着增加，满条力矩就足够大，也就是保证了机心满条的摆幅要求（270°～300°），同时也就保证了机心的走时延续性。
　　<2>由上式可知，发条的满条力矩还和发条的几何尺寸有关。发条的力矩随发条的宽度、厚度的增加或长度的减少而增加。发条力矩与发条厚度的三次方成正比，所以厚度有较少变化，就会引起发条力矩的较大变化。
　　<3>发条力矩与发条材料的弹性模数成正比。对于同一种材料的发条要求热处理要一致，才能保证每批发条的力矩趋于一致。
　　○⑶齿轮的传动比（传动轮的齿数）
　　A款：（此款机心为中心式二轮传输）
　　=66*80*90*20*2 / 11*8*10
　　=21600次/小时
　　B款：（此款機心为偏中心式三轮传输）
　　=28800次/小时
　　通过以上传动比对节拍频率的计算，不难看出改变齿轮的齿数来得到综上述：快摆与慢摆的区别设计主要在以上三方面。
　　参考文献
　　[1]《手表结构原理及工艺概论》 陈昌山编
　　[2]《手表原理与装配》 姚建民编
　　作者简介：赵奔，1985年3月11，男，天津市人，本科，工程师。
　　（作者单位：天津海鸥手表技术有限公司）
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