机械摆钟是怎样补充能量的

机械摆钟是怎样补充能量的
机械摆钟是怎样补充能量的

机械摆钟是怎样补充能量的
机械钟表中,利用带簧(发条)恢复变形所放出的能量或利用重物下降的重力作能源,以机械振动系统为时间基准,实现计量时间和时段的机械机构.机械钟表机构有多种类型,但一般都由原动系、传动系、擒纵调速系、上条拨针系和指针系组成,工作原理基本相同（图1）.此外,日历手表中还包括日历（或双历）机构,自动手表中还包括自动上条机构.
原动系 储存和传递工作能量的机构.分为重锤原动系和弹簧原动系两类.
重锤原动系 利用重锤的重力作能源.多用于简易挂钟（图2 ）和落地摆钟.重锤原动系结构简单,力矩稳定,但当上升重锤时,传动系与原动系脱开,钟表机构停止工作.
弹簧原动系 利用卷成螺线形的带簧（发条）恢复变形所放出的能量作能源.带簧一端与轴连接,另一端与一个不动的零件或发条盒的壳体连接.弹簧原动系用作携带式钟表的能源,也用于摆钟上.弹簧原动系有带固定条盒式、不带条盒式和带活动条盒式等3种类型.
传动系 将原动系的能量传给擒纵调速系的一组传动齿轮.通常由一系列轮片和齿轴组成（图3）,在主传动中轮片是主动齿轮,齿轴是从动齿轮.传动比按照以下公式进行计算：
i=Z1/Z2
式中Z1为主动齿轮齿数,Z2为从动齿轮齿数.对于有秒针装置的钟表,其中心轮的轮片到秒轮的齿轴的传动比必须等于60.钟表传动系的齿形绝大多数是专门设计的（见钟表齿形）.
传动系可按“二轮”（时轮和分轮）在表机芯的平面配置分为两类：①中心二轮式,二轮在表机芯的中央.它又包括直接传动式、秒簧式、短秒针和无秒针式、双三轮式.②偏二轮式,二轮不在表机芯中央.它又包括头轮传出式、二轮传出式、三轮传出式.
直接传动式是经常采用的传动系之一（图3）.在这种传动方式中,分轮上部有一凹槽,分轮依靠摩擦与中心轮管相配合；走针机构的运动由中心轮来带动.
擒纵调速系 由擒纵机构和振动系统构成.按振动系统的特点可分为两类：①有固有振动周期擒纵调速系.它具有可以独立进行振动的、有稳定周期的振动系统.手表、闹钟中的走时系统的擒纵调速系属于此类.②无固有振动周期擒纵调速系（图4 ）.它没有能够独立进行振动的振动系统.这种调速系中的所谓振动系统的往复振动,完全依靠擒纵机构的往复运动.机械闹钟中的闹时系统的擒纵调速系属于此类.这种调速系精度要求不高,结构简单,工作可靠,抗外界干扰能力强,在机械式定时器和钟表引信中大量采用.
擒纵机构 联系传动系和振动系统的一种机构.其作用是把原动系的能量传递给振动系统,以维持振动系统的等幅振动；并把振动系统的振动次数传给指针机构,达到计量时间之目的.擒纵机构种类很多,按其与振动系统联系的程度可分为两类.①非自由式擒纵机构：擒纵机构和振动系统经常保持运动上的联系.它包括直进式、后退式和工字轮式擒纵机构等.②自由式擒纵机构：只有在释放和传冲阶段,擒纵机构和振动系统才保持运动上的联系,其余阶段振动系统处于自由运动状态.它包括有销钉式、叉瓦式和天文钟式擒纵机构等.
①后退式擒纵机构（图5）:广泛用于低精度摆钟.它的叉瓦锁面和冲面是同一平面（工作面）；进瓦的工作面是一圆柱面,其圆心与擒纵叉的转动中心不重合；出瓦的工作面是一平面.叉瓦和擒纵叉作成一体.传冲后,叉瓦工作面将迫使擒纵轮后退一个角度.
②叉瓦式擒纵机构（图6）:应用最广的擒纵机构之一.工作时,擒纵轮由传动系取得能量,通过擒纵轮齿和叉瓦（进瓦或出瓦）的作用转变为冲量传送给擒纵叉；通过擒纵叉的叉口和双圆盘的冲击圆盘上的摆钉的相互作用,再将冲量传给振动系统.双圆盘的保险圆盘和叉头钉,摆钉和擒纵叉的喇叭口是保证机构正常工作的保险装置.
③销钉式擒纵机构（图7）:与叉瓦式擒纵机构的不同之处是,在擒纵叉上用两根圆柱销钉代替叉瓦,冲量只沿擒纵轮齿冲面传递.这种擒纵机构结构简单,精度要求低,制造方便,多在闹钟和低精度表中采用,俗称粗马结构.
振动系统 作为时间基准的机构.振动系统的振动周期乘以被测过程内的振动次数,即为该过程经历的时间.机械钟表常用的振动系统有摆、扭转摆和摆轮游丝振动系统.
①摆：由摆锤、摆杆、挂摆装置和周期调节装置等组成.用于固定式钟中(图2 ).当摆锤在外力作用下偏离铅垂线（平衡位置）任一角度而放开后,在重力作用下,摆锤将绕支点作往复运动.振动过程是摆的动能和位能交替转换的过程.
②扭转摆:主要由摆盘和悬丝组成（图8）.悬丝下端固定摆盘,上端固定在不动的支点上.悬丝的截面可为矩形或圆形.扭转摆常与后退式擒纵机构或叉瓦式擒纵机构构成擒纵调速系.扭转摆有较长的振动周期（几秒～几十秒）,多用于能量较节省而走时延续时间较长的固定式钟.
③摆轮游丝振动系统（图9）：游丝的内外端分别固定在摆轴和摆夹板上.摆轮受外力作用偏离其平衡位置开始摆动时,游丝就被扭转而产生位能,通常称为恢复力矩.该力矩促使摆轮向其平衡位置运动.
上条拨针系 卷紧原动系中的发条和拨动时针、分针以校正钟表所指示时间的机构（图10）.上条时,立轮和离合轮处于啮合状态.拨针时,离合轮和立轮脱开而与拨针轮啮合.

发条啊，上弦就可以了。
发条压缩吸收能量。钟摆摆动时，发条放松释放能量。

发条