論手表的快擺與慢擺

摘要：機械手表擺頻即是手表的節(jié)拍頻率（振頻），它是手表常用的一個參數。節(jié)拍頻率越高走時越精準，在機械表制造上更加復雜、工藝難度更大。

關鍵詞：節(jié)拍；擺輪；頻率

何謂快擺與慢擺？即是手表的節(jié)拍頻率（振頻），它是手表常用的一個參數。手表擺輪由左邊的極限位置開始，轉過平衡位置到右邊的極限位置，然后再反方向轉過平衡位置又回到左邊的極限位置，我們稱擺輪完成了一個全擺動，此間擺輪兩次通過平衡位置，在平衡位置的附近，擺輪部件上的圓盤釘與擒縱叉碰撞，發(fā)出“嘀噠”聲。通常把完成一個全擺動的所用時間作為擺輪的振動周期。這樣在1個周期內發(fā)出2個表音，我們把在1小時（3600秒）內發(fā)出的表音次數稱為節(jié)拍頻率。單位：次/小時

擺輪共分為幾種：

節(jié)拍為18000次/小時稱為標準擺輪（慢擺擺輪）。

節(jié)拍為21600次/小時稱為中頻擺輪。

節(jié)拍為28800次/小時稱為高頻擺輪。

節(jié)拍為36000次/小時稱為超高頻擺輪。

在日常佩戴時，有運動就會造成震動，如果手表在一天中受到1000次震動，那么擺輪就有1000個擺動受到干擾，在一天中受到干擾的擺動數相對總的擺動數而言，總的擺動數越多，這1000次受干擾的擺動所占的比例就越少。如一塊節(jié)拍為18000次/小時的手表，一天24小時的擺動數為18000*24=432000次，其中只有1000/432000即1/432擺動受到干擾；對節(jié)拍為21600次/小時的手表，一天的擺動數為21600*24=518400次，其中約有1/518擺動受到干擾；如果手表節(jié)拍為28800次/小時，一天的擺動數為28800*24=691200次，其中約有1/691擺動受到干擾；以此類推，那么節(jié)拍為36000次/小時受到的干擾就更少。一天中一塊手表受到的震動干擾越少，對表的影響就越少，走時就更為精準。由于采用快擺，機械手表的精度提高了一個數量級。

那么在手表的制造中，快擺是怎樣設計出來的呢？

主要在三個方面：1、擺輪游絲系統(tǒng) 2、能源系統(tǒng) 3、齒輪的傳動比（傳動輪的齒數）

①擺輪：T=2丌

T為周期，J為擺輪組件的轉動慣量，M0為游絲剛度。

J是擺輪的轉動慣量，取決于擺輪的外形尺寸和擺輪的材料，擺輪外徑大則轉動慣量大。游絲的剛度取決于游絲的材料和幾何尺寸

M0= 即：T=2丌

E為游絲的彈性模數，b為游絲的寬度，h為游絲厚度，L為游絲的長度。

由上式可以得出：

⑴減少擺輪的轉動慣量（減少擺輪的外徑），振動周期減少，節(jié)拍就增大。

⑵增加游絲的寬度b或厚度h，或減少游絲的長度L，則增大游絲的剛度，即振動周期減少，節(jié)拍就增大。

⑶增大游絲材料的彈性模數，也可增大游絲的剛度，使振動周期減少，節(jié)拍就增大。

②原動系

由于快擺機心的級別高于慢擺機心，所以要求快擺機心的擺幅和走時延續(xù)時間都要高于慢擺機心，為了使振動系統(tǒng)的周期有較好的穩(wěn)定性，通常應使?jié)M條擺幅在270度—300度，為了使振幅在270度—300度之間，對于原動系就提出了較高的的要求，（主要是發(fā)條的力矩），發(fā)條力矩M= .n

E為發(fā)條材料的彈性模數，b為發(fā)條的寬度，h為發(fā)條的厚度，n為發(fā)條上滿的工作圈數，L為發(fā)條長度。

由上式可知：

<1>發(fā)條力矩與發(fā)條圈數成正比，上條時發(fā)條上緊的圈數增加，發(fā)條力矩隨著增加，滿條力矩就足夠大，也就是保證了機心滿條的擺幅要求（270°～300°），同時也就保證了機心的走時延續(xù)性。

<2>由上式可知，發(fā)條的滿條力矩還和發(fā)條的幾何尺寸有關。發(fā)條的力矩隨發(fā)條的寬度、厚度的增加或長度的減少而增加。發(fā)條力矩與發(fā)條厚度的三次方成正比，所以厚度有較少變化，就會引起發(fā)條力矩的較大變化。

<3>發(fā)條力矩與發(fā)條材料的彈性模數成正比。對于同一種材料的發(fā)條要求熱處理要一致，才能保證每批發(fā)條的力矩趨于一致。

○⑶齒輪的傳動比（傳動輪的齒數）

A款：（此款機心為中心式二輪傳輸）

=66*80*90*20*2 / 11*8*10

=21600次/小時

B款：（此款機心為偏中心式三輪傳輸）

=28800次/小時

通過以上傳動比對節(jié)拍頻率的計算，不難看出改變齒輪的齒數來得到綜上述：快擺與慢擺的區(qū)別設計主要在以上三方面。

參考文獻

[1]《手表結構原理及工藝概論》 陳昌山編

[2]《手表原理與裝配》 姚建民編

作者簡介：趙奔，1985年3月11，男，天津市人，本科，工程師。

（作者單位：天津海鷗手表技術有限公司）