當(dāng)生活連貫順暢時,一切都會運(yùn)轉(zhuǎn)得更好。如果生活中的事物保持穩(wěn)定,那么就能輕松完成日?;顒?,相反倉促而飄忽的變化則會產(chǎn)生干擾。“像瑞士腕表一樣運(yùn)轉(zhuǎn)”是一種常見的說法,作為腕表愛好者,您一定很清楚這句話的蘊(yùn)意。機(jī)械表就像生活一樣,在事物保持不變的情況下,也即在流向擺輪的能量保持穩(wěn)定時,運(yùn)行更輕松、更精準(zhǔn)。
假設(shè)從發(fā)條經(jīng)擒縱到擺輪(通過齒輪系傳動)的能量流動均勻且一致,則腕表將更加精準(zhǔn)可靠,反之動力的變化會導(dǎo)致擺輪以不同的速率振動。那么,是什么阻礙了動力恒定呢?又如何確保動力保持恒定?答案就是恒定動力機(jī)制。
滿弦時,發(fā)條緊緊地纏繞在中心軸上,此時力量最大;隨著發(fā)條的釋放,力量逐漸變小。這種現(xiàn)象稱為胡克定律——“固體材料受力之后,材料中的應(yīng)力與應(yīng)變之間成線性關(guān)系”,也即力與發(fā)條的伸展成比例。
16至17世紀(jì)的懷表以螺旋碳鋼發(fā)條為主要動力來源,并裝配一種初級形式的擒縱機(jī)構(gòu),即機(jī)軸擒縱機(jī)構(gòu)(VergeEscapement)。機(jī)軸擒縱機(jī)構(gòu)深受發(fā)條傳動的影響,因?yàn)檫@是一種非自由式擒縱機(jī)構(gòu),擒縱輪、擒縱叉和擺輪始終保持運(yùn)動上的聯(lián)系,擺輪無法自由擺動,對精準(zhǔn)性產(chǎn)生不利影響。同時,機(jī)軸擒縱機(jī)構(gòu)還是一種后退式擒縱機(jī)構(gòu),叉瓦的運(yùn)作會導(dǎo)致齒輪系后退一個位置,這也影響了精度。
18世紀(jì)引入的工字輪擒縱機(jī)構(gòu)(CylinderEscapement),其運(yùn)作中齒輪系不會被迫后退,精度的變化小于機(jī)軸擒縱機(jī)構(gòu)。當(dāng)然,工字輪擒縱機(jī)構(gòu)還是會受到發(fā)條傳動的影響,因?yàn)檫@也是一種非自由式擒縱機(jī)構(gòu)。1754年發(fā)明的杠桿式擒縱機(jī)構(gòu)(LeverEscapement)是一種自由式擒縱機(jī)構(gòu),擺輪可以自由擺動,無需始終與擒縱輪和擒縱叉保持運(yùn)動上的聯(lián)系,因?yàn)檫M(jìn)一步降低了不均勻力的影響。
配備芝麻鏈機(jī)制的腕表發(fā)條盒外壁上設(shè)有切口,通過鏈條與均力圓錐輪(驅(qū)動齒輪系的錐形輪,其直徑由底部向頂部逐漸收窄)相連。當(dāng)腕表耗盡動力時,鏈條會纏繞在發(fā)條盒上。轉(zhuǎn)動柄軸,為盒內(nèi)發(fā)條上弦;隨著發(fā)條繞緊中心軸,鏈條也會由下向上纏繞在均力圓錐輪上。
滿弦后,發(fā)條的動力達(dá)到頂峰,此時均力圓錐輪上的鏈節(jié)也纏繞至頂層。當(dāng)發(fā)條滿弦運(yùn)作時,均力圓錐輪會在直徑較小的頂部拉動,平緩動力輸出;當(dāng)發(fā)條動力衰減時,均力圓錐輪會在直徑較大的底部拉動,補(bǔ)償動力損失。隨著發(fā)條動力的變化,傳動裝置也不斷調(diào)整。用一句話來說,芝麻鏈就是使發(fā)條動力輸出更平穩(wěn)的裝置。
另一種幫助平穩(wěn)能量流動的方法是日內(nèi)瓦截停裝置,也稱為馬耳他截停裝置。從某種意義上來說,它與芝麻鏈類似,都可以調(diào)節(jié)向擺輪傳輸?shù)膭恿?。日?nèi)瓦截停裝置由一個固定到發(fā)條盒軸上的棘爪和一個形狀為馬耳他十字的小輪組成,整個裝置安裝在發(fā)條盒蓋上。當(dāng)發(fā)條上弦或動力釋放達(dá)到極限時,棘爪會與馬耳他十字小輪聯(lián)動,截停發(fā)條盒軸。這樣做的目的,是為了避免在極端情況下使用發(fā)條,從而使能量流動更加一致。
那么,如何才能確保傳遞給擺輪的能量均勻且一致呢?唯一正確的方法是提供恒定動力,當(dāng)今最常見的范例就是Remontoir。Remontoir是英國傳奇制表師約翰·哈里森的創(chuàng)意結(jié)晶,實(shí)質(zhì)是一小段螺旋游絲,在擒縱機(jī)構(gòu)和齒輪系之間扮演“中間人”的角色。Remontoir通過齒輪系接收發(fā)條盒的動力,將其釋放給擒縱輪,然后再接收發(fā)條盒的動力重新繃緊,周而復(fù)始,確保能量的流動平穩(wěn)而均勻。向擒縱機(jī)構(gòu)傳遞的動力恒定,也就意味著恒定的擺輪振幅和走時精度。
Remontoir的制造成本極其昂貴,只有為數(shù)不多的制表商愿意嘗試進(jìn)行實(shí)踐。這其中最著名的當(dāng)屬FrancoisPaul-Journe,ChronometreOptimum腕表和TourbillonSouverain腕表都是利用恒定動力機(jī)制的典范佳作。IWC萬國表是該領(lǐng)域的最新參與者,其代表作為大型飛行員恒定動力陀飛輪腕表“小王子”特別版,朗格(ge&S?hne)RichardLange萬年歷腕表是另一個至今仍在生產(chǎn)的范例。
既然提供給擺輪的能量需要保持恒定,那為什么沒有更多的制表商將這種類型的機(jī)制投入生產(chǎn)呢?首先,Remontoir的制造成本高昂,通常只見于具有多種復(fù)雜功能的高級腕表,例如上文列舉的那些表款。
然后,這也與當(dāng)今腕表使用現(xiàn)代合金發(fā)條有關(guān)。螺旋碳鋼發(fā)條、機(jī)軸擒縱機(jī)構(gòu)和工字輪擒縱機(jī)構(gòu)的時代早就一去不復(fù)返了,以鋼合金制成的新型發(fā)條(比碳鋼發(fā)條具有更好的彈性)通過巧妙設(shè)計(jì),使動力輸出更加一致。動力耗盡時,發(fā)條看起來就像是反轉(zhuǎn)的“S”形。這樣在上弦時,發(fā)條的外半部分比內(nèi)半部分角度更大,整體彈性變形圈數(shù)更多,從而幫助平衡動力輸出。除此之外,瑞士杠桿式擒縱本身受不均勻力的影響也要小得多。
假設(shè)有一枚采用現(xiàn)代合金游絲和瑞士杠桿式擒縱機(jī)構(gòu)的腕表,先在滿弦狀態(tài)下測試精度,接著24小時后再次測試精度,兩相比較很可能會出現(xiàn)走時誤差。但由于擺輪是等時的,而誤差很小,所以這對腕表整體精度的影響并不明顯。理論上,恒定動力機(jī)制確實(shí)可以消除誤差,并在任何階段(滿弦、半弦、耗盡)都保持一致。
這是否意味著當(dāng)今制表行業(yè)不再需要恒定動力機(jī)制呢?當(dāng)然不是。與其討論需不需要,倒不如說正因如此恒定動力機(jī)制反而愈發(fā)引人入勝。這種機(jī)制就如同蛋糕上的櫻桃,值得為后代鐘表愛好者延續(xù)留存。(圖/文修表在線許朝陽編譯)
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《恒定動力是什么,為什么如此重要?》來源:修表在線專注手表維修保養(yǎng)服務(wù),為各品牌手表提供專業(yè)高端的維修保養(yǎng)服務(wù)!