摆轮不平衡对机械手表机芯走时误差的影响分析

赵跃武

摘 要：手表摆轮不平衡是造成手表位差的主要原因之一，在摆轮不平衡的情况下，摆轮重力越大对日差的影响越大，游丝刚度越大对日差影响越小。因此从减小位差影响的要求来看，在产品设计中应该尽可能地采用直径适当、重量轻而惯量集中在轮缘上的摆轮，并配以刚度大的游丝。

关键词：摆轮；摆幅；日差；摆幅函数

在机械手表制造的过程中，不但要对摆轮组件（摆轴和双圆盘）作精密的静平衡而且还要对整个调速组件进行细致的动平衡调整，手表摆轮不平衡是造成手表位差的主要原因之一。那么摆轮的不平衡是如何造成手表位差的呢？在实际的制造装配工作中如何减小该影响呢？

手表摆轮不平衡是造成手表位差的主要原因之一，這是长期来手表制造和维修实践中所广泛接触到的现象。为了减小位差，不但要对摆轮组件作精密的静平衡，而且还要对整个调速组件进行细致的动平衡。

摆轮平衡的条件决定于摆轮重心的位置。摆轮不平衡时，摆轮的重心位置必然偏离摆轮的轴心。由于重心与中心的偏移，当摆轮处于垂直位置时，重心对摆轮的轴心就会产生一个附加作用力矩，称为偏心力矩。

这一情况可以通过图1来说明，图中S是假定的重心位置，r为重心；偏离摆轮轴心O的距离，也就是摆轮摆动时重心的作用半径， ？啄是重心与轴心连线和摆轮铅垂线的夹角，我们简称为重心偏角。其作用力矩的具体数值可以表示为：MB=P·r·sin？啄式中：

MB-摆轮偏心力矩；P-摆轮的重力；r-重心半径；？啄-重心偏角。

从物理学中我们知道，重力是物体质量和重力加速度的乘积，也就是：P=m·g。

式中：P-重力；m-质量；g-重力加速度。

假使进一步根据重心位置与摆幅的关系，通过上述公式进行分析，还可以发现两项极重要的日差变化规律：

“当重心在水平轴线上方，高摆幅时手表走快、低摆幅时手表走慢”。

应当指出，在上述各项摆轮重心对走时日差影响的关系中，可以看出，要r绝对等于0是不现实的；手表使用时位置要变化，要求？啄始终等于90°也不可能；而且也无法控制24小时内，手表的摆幅一直稳定在220°。所以要实现前述能使手表不发生日差的三种情况，事实上都是办不到的。在实际生产和修理中，我们主要是掌握以上两条变化的规律，来调整由于摆轮重心影响而产生的日差。

值得注意的是，当摆幅为220°时，日差虽然为零，但在220°左右的位置上，曲线的斜率很大，只要摆幅略有变化，日差就会有相当大的变化。如果不考虑游丝的重力作用等其他因素，看来还是在摆幅较高位置上的曲线比较稳定，有利于手表的等时性。

从上述公式中还可以看出，在摆轮不平衡的情况下，摆轮重力P和游丝刚度M0对日差的影响：摆轮重力越大，对日差的影响越大；游丝刚度越大，对日差的影响越小。因此从减小位差影响的要求来看，在产品设计中应该尽可能的采用直径适当、重量轻而惯量集中在轮缘上的摆轮，并配以刚度大的游丝。

参考文献

[1]陈昌山.手表结构原理[M].上海人民出版社.

[2]手表结构原理及工艺概论[M].

[3]手表装配工艺[M].