转动惯量到底用I还是J

转动惯量到底用I还是J

俗话说,机械表的核心在于机心,机心的灵魂在于擒纵,擒纵的精髓在于摆轮,而摆轮的表现则离不开微调装置。众所周知,机械表机心里有一种可以调节走时的装置,被称为有卡度式微调,也被表友们称为微调装置,行业内则称之为快慢针(Regulating Pins)。

实际上,快慢针是专门为钟表制造和维修而设计的专业机构,并非针对普通消费者。但作为钟表鉴赏者,我们可以通过快慢针来大致判断机心的档次。接下来,让我们深入剖析一下快慢针的原理。

传统的有卡度微调是指通过快慢针式微调结构来调节机械表。这种结构通过调整快慢指示针的位置,改变游丝的有效长度,从而调整摆轮游丝系统的振动周期。换句话说,游丝外桩环一端固定,中间有一个活动卡子,通过移动卡子来调整工作游丝的长度,以此实现手表走时的快慢调节。工作游丝越长,摆动周期增加,走时越慢;工作游丝越短,摆动周期减少,走时越快。

事物总是有两面性。在带来便利的也必然存在一些问题,其中之一就是“等时性”问题。即使是最优秀的微调机构也无法完全避免这一问题。那么,什么是等时性问题呢?

等时性问题是指手表因摆幅变化所引起的日差变化量,称为等时性误差,简称等时差。在等时差检验和评价钟表走时质量时,它是一个重要的技术参数。

具体的等时差定义是:手表满弦时的误差与24小时后的走时误差值之差。测量和计算方法是:上满发条后,在校表仪上检测手表四个位置的瞬时日差并记录下来;24小时之后,再次检测这四个位置的瞬时日差,然后计算出对应的差值,其中的最大值就是这只手表的等时性误差。

等时性误差的产生与钟表的振动系统密切相关。摆轮游丝的振动是手表产生标准频率以计量时间的核心部件,被称为手表的“心脏”。这个心脏的跳动次数决定了钟表的走时精度。

大家都知道快慢针的作用是调节钟表走时的快慢。以ETA机心为例,其附带快慢针微调结构,在摆轮夹板上标有“+”和“-”的记号。快慢针的尾部有一个偏心螺丝,通过旋转螺丝使快慢针产生微小变化,用于精细调整手表的快慢。这种微调装置在中档手表中广泛应用。

在这种快慢针设计中,摆轮夹板上有一条细长的指针,也是“快慢针”。它的另一头是游丝的内外夹,游丝从内外夹中穿过,中间是一个带有弹性的圆环。在没有受到外力时,快慢针固定不动;需要调整时,只需拨动细长的指针使其左右移动。进口手表的摆轮夹板上,经常用F或A表示加快,用S或R表示减慢。通过移动快慢针的位置改变游丝的工作长度,从而改变手表的快慢。因此被称为“快慢针”。

为了更清晰地说明这一原理,我们可以使用公式来解释(对数理化不感兴趣的读者可以忽略)。振动周期的计算公式为:T=2√J/M0。

公式中,T代表振动周期,是圆周率,M0代表游丝刚度,J代表摆轮的转动惯量。根据公式,我们可以知道,游丝变长,刚度M0会变小,振动周期变大,钟表会走慢;反之,游丝变短,刚度M0变大,振动周期变小,钟表会走快。

另一种调节快慢的方法是通过改变摆动惯量J的大小来调整振动周期。在讲到“无卡度游丝”结构时,就会应用这种方法。转动惯量J变小,振动周期也会变小,钟表会走快;转动惯量J变大,振动周期变大,钟表则会走慢。

在没有机械表校表仪的时代,调校手表的走时需要耗费大量时间和精力。需要使用一只精度很高的标准表进行比对,根据走时的快慢程度计算快慢针的调整方向和距离。这需要维修师傅具备高超的技术功力。而现在有了机械手表的校表仪后虽然方便了许多但调校机械表的走时仍然需要一定的技巧和经验如果心不静手还抖就很难完成这项工作在操作时要想将手表的走时精度控制在几秒以内没有微调装置仅凭手工操作是非常困难的。因此现在的机械表都设置了调整快慢的微调装置对于有兴趣的朋友可以尝试自己调一调感受一下其中的乐趣。


转动惯量到底用I还是J