闹钟的构造之擒纵调速系

闹钟的构造之擒纵调速系

擒纵调速系由擒纵轮（骑马轮）、擒纵叉（骑马）和摆轮游丝三个组件组成。闹钟所以能以相等速度一秒钟一秒钟地不停走动，主要是依靠擒纵调速系的控制，所以擒纵调速系可以说是闹钟的心脏。

擒纵轮和销轮一起牢固地铆装在轴上。擒纵轮的轮齿和普通齿轮的轮齿不一样，它的轮齿呈梯形，向着一个方向倾斜。轮齿向内倾斜的一个侧面叫锁面，是为了在擒纵叉工作时引住叉销，即擒住叉销的作用。齿顶斜面叫冲面，当擒纵叉销脱出锁面时，立刻将发条传来的力矩给擒纵叉和摆轮一个冲量，使擒纵叉向前纵出，由此使摆轮游丝组得以克服各种摩擦阻力，在游丝的弹力作用下，使摆轮不停地来回走动。擒纵轮的名称亦由此而来。擒纵轮齿的齿根是一个同心圆，通常称为根圆，它是给擒纵叉的叉销在工作时的限位，根圆的过大过小都会影响叉头碰擦摆轴，造成摆轮游丝的非自由振荡，影响走时的稳定性。

常见的擒纵叉（骑马）见。它是由叉轴、又片和二根叉销组成。叉片铆装在叉轴上，叉销又铆装在叉片上。因为叉销是柱状式的，所以通常称为柱状式擒纵机构。擒纵叉的二根叉销用钢丝制成，所以也有叫做钢丝马或铁丝马的。叉片头部的向心位置有一个槽，摆钉就在这槽内来回转动，称为叉口。靠叉口的两侧有二个半圆槽，半圆槽和它两侧的叉角起防止反摆作用。当摆轮游丝在工作时，闹钟受到外力振动，有了半圆槽和两侧的叉角，擒纵叉就不致反摆到另一面去，起到保险作用。但是闹钟在正常走动时，叉角是不能碰到摆轴的，否则会造成摆轮游丝非自由振荡，会影响走时的稳定，甚至造成停摆。

摆轮游丝组件的零件有游丝、游丝内桩、摆轴（天心）、摆轮和摆钉。游丝里端铆在游丝内桩上。游丝内桩为一有切口的铜环，具有一定的弹性，依靠弹力铆装在摆轴上。在摆轮上铆装着一根钢丝，叫做摆钉；摆轮轮缘上往往钻有几个小孔，这是摆轮部件在校正静平衡时留下的痕迹。摆轴在正对摆钉一面切出一条槽口，使擒纵叉叉口能通过槽口左右摆动。摆轴的两端轴颈有两种形式：一种呈锥形，相应的摆轴承用高碳钢加工后经热处理制成，摆轴承的内孔呈V形。这种锥形摆轴颈加工方便，耐震，摩擦面小，摆幅大；缺点是不耐磨，使用寿命不长，走时精度也较差。另一种摆轴颈呈圆柱形，相应的摆螺钉内镶有宝石轴承。这种圆柱形轴颈较耐磨，走时精度高，但加工较困难。闹钟在受到剧烈震动后，轴承容易碎裂。目前，我国生产的闹钟多采用圆柱形摆轴颈。

现在再来谈谈擒纵调速系的工作原理。擒纵机构静止时的情形：擒纵叉的前叉销（靠近摆轮一方为前叉销）或后叉销抵在擒纵轮齿的冲面上，另一个叉销则不与擒纵轮齿接触，摆轮上铆有摆钉一方的摆梁和叉片呈重叠位置，即摆轴、摆钉和叉轴孔成一直线。这时的游丝呈自由状态。稍行上紧发条后，情况就变了，由于发条所产生的力矩，通过走系的各个齿轮副，把力矩传递给擒纵轮，擒纵轮上就产生一个圆周力矩。因为擒纵机构在静止时，一个叉销在擒纵轮的冲面上，当擒纵轮转动时，叉销无法在擒纵轮的齿顶斜面上停住，擒纵轮就给擒纵叉一个冲量，擒纵叉就纵过齿面。当擒纵叉纵过齿面的瞬时间，叉头的槽口打动了摆钉，这样摆轮就开始转动；同时另一个叉销在瞬时间落在相应一个擒纵轮齿的锁面上。

这时，游丝的螺距就出现收紧或增大，因为游丝是弹性元件，它具有恢复力矩的作用，它力图恢复自由状态，所以在游丝恢复力矩的作用下，带动摆轮往回转动，当摆钉回到叉口位置时，摆钉碰到了叉槽，摆轮就反过来给擒纵叉一个能量，擒纵叉又转过一个角度，在这瞬时间，原来锁在擒纵轮锁面上的一个叉销，从锁面上并经过冲面脱了出来，这时，擒纵轮齿的冲面又给擒纵叉以能量，叉头槽口再去碰撞摆钉，这样，摆轮就能不断地得到了擒纵轮给予的能量，摆轮就能不断地转动了。摆轮游丝的一个来回，闹钟就发出一个“滴——答”声。这样的来回一次，擒纵轮就走过一个轮齿，我们也就称之为摆轮游丝的一个周期。

在上发条时，因为传动系统得不到发条的能量，秒针会出现不走现象，甚至出现倒转，这是正常的。