钢琴调律中弦轴的受力度指数研究

摘  要：钢琴音准的调整是通过调音扳手对弦轴的作业来完成的，调整后的音高仍需要依靠弦轴来稳定。钢琴弦轴是对音准控制最为直接和有效的手段，准确的音高是音乐表现的必要条件，是激发音乐灵感和演奏激情的源泉。一架保养不好、音律不准的钢琴很难激发演奏者的灵感和演奏兴趣，可见弦轴在调音过程中的巨大作用。

关键词：钢琴调律；弦轴；音准

钢琴是我国最为普及的乐器之一，它的特色构造以及音乐学习中对音准的要求，需要每年进行专业的调律。而调律过程中，最重要的就是对钢琴弦轴进行调整，以期达到最佳音准效果。笔者基于自己在高校从事钢琴调律的实践与教学的基础，以及针对钢琴调律中弦轴的受力度进行的研究，将梳理两种调律方法的异同并论析其背后的原因及其影响，以及自身在实践中的一些思考，集中阐述如下，以就教于方家。

一、从国家标准与国际

标准看钢琴弦轴维度的不同

弦轴是指能固定琴弦且能调整琴弦松紧度的转轴，其作用是调整音的高低。国际标准钢琴弦轴长为65mm，直径6.9mm～7mm（另有直径7.2mm～7.4mm，为维修使用） ，前端在15mm处冲压成有锥度的方形，与调律扳子头配合，用来扭转弦轴， 达到调音的目的。在距轴顶端方头以下15mm处钻有1.5mm左右的穿弦孔，弦孔以下有8mm～10mm的轴作为缠绕琴弦和调整弦圈的部分，再向下42mm的部分栽入轴孔内，在弦轴尾端有7mm的倒角。而我国钢琴弦轴长度为62mm～65mm，直径7mm左右，另有大直径的为维修使用。前端15mm～18mm处冲压成有锥度的方形，用于配合调律扳手来扭转弦轴，在方形处距弦轴前端15mm有1.5mm左右直径的穿弦孔，弦孔往下有8mm-11mm作为缠绕琴弦和调整弦圈的部分，再向下是带有纹牙的33mm左右插入轴孔内，在弦轴尾部有6mm 左右的倒角。

据资料显示，从建国后的四大钢琴厂到现在的钢琴制造厂，所选用的弦轴材料有45中碳钢、60Si2mn合金弹簧钢、65碳素弹簧钢等金属弦轴材料。轻工部1975年颁发的钢琴部件标准（SG96-75）将弦轴材料定为65碳素弹簧钢。1985年9月提出的钢琴国标将弦轴材料规定为“用GB3206-82优质碳素结构钢丝中的45中碳钢，或与此性能相同或更好的材料”。直到《GB/T10159-2002》规定弦轴应符合GB/T3206中45#钢，或使用与此性能相同甚至更好的材料。

根据上述我们可以得知，弦轴在材料的选用上，随着科技的发展，虽然不同时期所用材料有所不同，但都具有一定的共性——强度和弹性。

二、弦轴在常态化

与调律中受力指数的变化

钢琴调律中弦轴受力是通过轴与轴孔壁的摩擦力来张紧琴弦，该摩擦力称为回转阻力矩。弦张力增大，回转阻力矩也相应增大。当弦张力很大、阻力矩亦很大时，弦的张力就产生了对弦轴的切向力（横向力或称剪切力）。

弦轴的受力变化表现在常态下和调律状态下，常态是指钢琴正常状态下的弦轴状态，调律状态是指在调律过程中弦轴的状态，通过常态下和调律状態下的弦轴分析，能让我们更清晰的认识到弦轴在调律中的重要性。

弦轴是最直接的受力部分，弦轴部分的受力变化受钢琴调律方法的影响最大，因此，当使用不一样的操作方法时，弦轴部分的受力情况就不可能一样，这样的变化会直接影响音高的稳定性。弦轴受力也因材料选择不合理，而导致弦轴断裂都发生在调音时。并且弦轴在受琴弦张力作用的情况下，有倾斜和转动的趋势，保持弦轴处于平衡状态的外力来自木圈和弦轴板，克服弦轴转动的摩擦阻力矩主要决定于弦轴与弦轴板间的挤压力和摩擦系数。

（一）常态下弦轴的受力变化

常态下的弦轴是指在调律进行之前，弦轴是处于静止状态的，也就是说弦轴在没有受到外力作用时，露在弦轴板外部的拉力是来自于琴弦的，同时弦轴还有一个向左方向扭转的力，与弦轴镶嵌入弦轴板内部的部分承受的相反方向的回转摩擦力共同作用，使弦轴的内部和外部保持平衡，处于静止的状态。

为了便于理解弦轴的受力原理，我们把弦轴分为A、B、C三段。

A段弦轴：从弦轴头到穿弦孔，是接受调音扳手外力作用的部分，也是调律过程中首先受力的地方。

B段弦轴：从穿弦孔到弦轴板外部，是固定缠绕的琴弦并承受张力的部分，也是弦轴受力最大的地方。

C段弦轴：没入弦轴板中的弦轴部分，主要是指带有纹牙的部分，它与弦轴板产生摩擦，也是音准稳定的重要轴体。

从以上可以得知，钢琴上的弦轴在静止状态时，弦轴会受到弦张力向下的力，但是没入弦轴板内的弦轴C段是静止不动的，因为C段弦轴与弦轴孔壁的摩擦力始终大于或等于弦的张力。在弦轴孔之外的弦轴，A和B段弦轴被两个力作用着：一个是垂直方向的张力，另一个是逆时针方向的扭转力。这两种力使A和B段弦轴出现向下弯曲和逆时针扭曲的两种变形，虽然变形极其微小，但它们确实存在，所以，弦轴的弯曲和逆时针的扭曲对音高会有影响，换句话说，正常的音高是在弦轴弯曲和弦轴逆时针扭曲下的音高。

（二）钢琴调律状态下弦轴的受力变化

钢琴调律状态下弦轴的受力变化是指在调整音高时，主要依靠转动弦轴来完成，有3种主要力在调律时作用于弦轴：扳子施加的外力、弦拉力、摩擦力。在此过程中，操作方式和运扳方向的不同使琴弦的弦轴常态下的受力状况也不同。当音升高时，扳手向右转动；当音降低时，扳手向左转动，施加的力量向左方向， 形成合力。

因琴弦受张力、气温的变化、弹奏钢琴、弦轴板、琴弦的质量、钢琴的质量、搬运、移动钢琴的影响，从而导致钢琴音准偏高或偏低。

所以在调律状态下弦轴有两种受力变化，一是将相对较低的音向高调动，另一种是将较高的音向低调动，这两种皆使琴弦的张力和扭转力有所改变，从而引起音高的变化。

1.音准变低往高调整

因受温度的影响和弦张力的下降，弦轴发生松驰会导致音准偏低，调整步骤如下。

步骤一：调音扳手插入A段弦轴顺时针转动，由于弦张力的作用，B段弦轴会出现抵抗的力，这时和A段形成相反的力，接着调音扳手的加力，A段的力逐渐大于B段的抵抗力，这时B段弦轴才会和A段相同方向转动。期间，A和B段弦轴先克服逆时针的扭转变形，后开始顺时针扭转变形，这时，听到的音也开始升高。

步骤二：随着A和B段顺时针转动的力度加大，C段弦轴和弦轴孔壁摩擦力的增加，来抵抗A和B段弦轴顺时针转动的力。但是A和B段弦轴的转动力度不断加大，A和B段的顺时针力大于C段和弦轴孔壁的摩擦力后，C段弦轴开始在摩擦状态下开始转动，这时A和B段弦轴扭转变形减小，甚至出现反方向变形。调音扳手顺时针作业的力停止后，A和B段弦轴会快速回归原始状态。

步骤三：弦轴C段虽然有一个逆时针方向的扭转力，但C段和弦轴孔壁产生摩擦力大于或等于扭转力，所以回归原始状态时间远远大于A和B段。

步骤四：听音，发现音准较调整前会升高。

2.音准变高往低调整，步骤如下：

步骤一：调音扳手插入A段弦轴逆时针方向转动，这时B段弦轴上的张力和A段弦轴转动用力的方向一致，它们开始一起转动，转动力量传到C段，C段弦轴与弦轴孔壁摩擦力产生阻碍。但随着A和B段转动力度不断加大，扭转的力度大于C段和弦轴孔的摩擦力，C段就开始和AB段一起转动起来。这时ABC段弦轴扭转变形加大，调音扳手逆时针作业的力停止后，A和B段弦轴会快速回归原始状态。

步骤二：C段因为和弦轴孔壁产生摩擦力，再加上逆时针方向的扭转力，回归原始状态的音高变为不可能。

步骤三：听音，发现音准较调整前会降低。

（三）常态下和调律状态下弦轴的受力比较

常态下弦轴的受力与调律状态下弦轴的受力存在有些许的不同，常态下弦轴的受力与调律状态下的受力的相同之处为在弦轴板内，都存在有一定的摩擦力。不同之处常态下弦轴的受力为弦轴板外的拉力、左扭转力和嵌入板内的回旋摩擦力共同完成，调律状态下的受力为在调整音高时，主要依靠转动弦轴来完成。

如果仅仅A和B段转动，C段不受力转动的情况下，A和B段在张力和扭转力的作用下，很快使升高或降低的音返回原始状态，只有C段转动，音才会从根本上改变音高。因C段弦轴与弦轴孔壁的摩擦力在没有人为的干预下，力是大于或等于弦的张力和扭转力的，所以得出弦轴C段的位置决定音的高低。

三、两种常规调律方法中弦轴的变化指数

（一）音准偏低到音准

1.方法

调律师在作业过程中，若琴音低于标准音时，调律扳手插入弦轴A段顺时针转动，弦轴C段在弦轴A、B段带动下转动到准点时停止作业，此时弦轴A、B段迅速回到常态下的受力状态。而C 段在弦軸孔壁对弦轴的摩擦力始终大于或等于弦的张力的情况下，会暂时稳定在准点音高上，这种摩擦力会让弦轴C段产生一种顺时针方向扭曲的力，在短时间内这种扭曲力确实可以改变音高。但因为弦轴尾端还没有顺时针扭转到准点，所以它反而增加了更多的逆时针方向的扭转力，以至于钢琴调律后稳定性较差，容易走音。

2.弦轴的变化指数

现在我们把C段分成两段，靠近B段的为C1，另一段为C2，C1是调律后达到准点的位置，C1的长度≥C2的长度。C1段的弦轴和弦轴板的摩擦力大于或等于C2的摩擦力后，音才会稳定到准点，但因C2没达到准点，也可以肯定地说还低于准点位置，所以，音的稳定性较差。

（二）设置“过拉”

1.方法

我们在调律作业琴音由低往高的时候，顺时针转动弦轴，当音准达到准点后，继续顺时针转动，当感觉到弦轴的转动后即停，这时音已高出标准音，再逆时针转动调律扳手，使音高降低到标准音高，这种方法为“过拉”调律方法。设置“过拉”的调律手法为大多数从业者使用，这种方法显而易见比前一种对音的稳定性更好。

因为这种方法充分考虑到了弦轴C段在弦轴板内的摩擦力，这种力会让弦轴C段扭转变形。顺时针设置“过拉”中的音适当高于准点再逆时针回到准点可看出，一是降低音高到标准音，二是释放弦轴C段变形的扭转力，弦轴的变形、扭转力越小，音准的稳定性就会越好。

弦轴C段的位置决定音的高低，为了清楚看到两次的调律后的弦轴C段变化，我们重点把弦轴C段（带有纹牙的33mm左右的部分）再次分段C1、C2。

2.弦轴的变化指数

C段弦轴在顺时针设置“过拉”过程中，音适当高于准点再逆时针回到准点能理解这样可以释放掉大多数的弦轴变形的扭转力，这样C段弦轴相对变形较小，整体保持在一个较好的音准位置，音准的稳定性大于第一种方法。

四、基于音准稳定目的

“过拉”操作中弦轴受力度的分析

现在我们来继续深入探讨弦轴因C段的变形对其音准稳定的影响。

（一）音由低往高略大于“过拉”调律

由音低到准点后继续顺时针上行略大于“过拉”的上行距离，这种大于“过拉”的距离之后再逆时针回到准点。

（二）弦轴变化

现在我们把弦轴C段人为地分成三段：距离B段由近到远分为C1、C2、C3，弦轴C1和C2为音准点部分，C3位置是适当高于准点音的部分。

因为C1、C2、C3在弦轴板握钉力相同的情况下，C1+C2的摩擦力面积大于C3，所以音还会稳定在准点。C3本身有一个逆时针方向的扭转力，这时候的C3高于标准音，它不但把逆时针方向的扭转力给抵消后，还产生一种顺时针向上的扭转力，虽然这种扭转力小，抵抗不了C1和C2的对弦轴板的摩擦力，但它对音准更长久的稳定起到了积极的作用。这种弦轴的微变形对音准的稳定高于前两种弦轴变化，它从理论上和实践上都值得大家探讨。但在调律过程中，弦轴C1和C2为音准点部分，C3位置如过高于准点音，它不但把逆时针方向的扭转力给抵消后，还会产生一种顺时针向上的扭转力，当这种扭转力大于C2对弦轴板的摩擦力后会带领C2顺时针向高音反弹。如果这种扭转力继续加大，这时顺时针向上的扭转力过大于C2时，也会带领C1同时向顺时针反弹，这样会使音高较快的高于准点音的位置，所以C3略高于标准音需要把握一个度。

此方法需要从业者不断摸索尝试，弦轴C1和C2为音准点部分，让C3位置略高于准点音，虽然它会产生一种顺时针向上的扭转力，但因为小于C1、C2对弦轴板的摩擦力，所以C3会保持准点音不变。但C3亦不可过高于音准点位置，否则会适得其反，只有操作方法得当才能让音准稳定持久。

五、结语

众所周知，弦轴在钢琴中是连接琴弦和稳定琴弦的重要载体，具有不可或缺的重要作用。对于钢琴调律师而言，钢琴弦轴是对音准控制最为直接和有效的手段，每次的实际操作都是通过钢琴调律运扳手法使弦轴运动，从而引起钢琴音高的变化。我们知道，准确的音高是音乐表现的必要条件，是激发音乐灵感和演奏激情的源泉，因此，一架保养不好的、音律不准的钢琴很难激发演奏者的灵感和演奏兴趣，这就体现出弦轴在调音过程中的巨大作用。所以，本文把弦轴C段的受力变化分成C1、C2、C3三段进行论述，更能清晰地说明怎么能够更好地稳定音准，以期引起广大钢琴调律师们在调律中对弦轴的重视，充分理解弦轴在受力变化时对音准的影响，从而达到在钢琴调律中更好地稳定音准的目的。

参考文献：

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作者简介：倪铁峰，河南师范大学教师。

编辑：刘贵增