擺鐘基礎(chǔ)知識與工作原理
擺鐘發(fā)明于1657年,是時鐘的一種,用擺錘控制其它機件,使鐘走的快慢均勻,一般能報點。它是根據(jù)單擺定律制造的。以下是由學習啦小編整理關(guān)于擺鐘基本知識的內(nèi)容,希望大家喜歡!
擺鐘的簡介
擺動的鐘擺是靠重力勢能和動能相互轉(zhuǎn)化來擺動的,簡單的說,如果你把鐘擺拉高,由于重力影響它會往下擺,而到達最低位置后它具有一個速度,不可能直接停在那(就好象剎車不能一下子停一樣),它會繼續(xù)沖過最低位置,而擺至最高位置就往回擺是因為重力使它減速直到0,然后向回擺(就象往天上仍東西,它會在上升中減速到0,然后落下)。如此往復,就不停的擺動了。
按照上述,鐘擺可以永遠擺下去,但由于阻力存在,它會擺動逐漸減小,最后停止.所以要用發(fā)條來提供能量使其擺動。
擺鐘的結(jié)構(gòu)
擺鐘的結(jié)構(gòu)大體上可分為走時部分、打點部分、指針部分以及打點控制部分。
1、走時部分
走時部分由頭輪(即條盒輪,內(nèi)裝發(fā)條)、二輪、三輪(中心輪)、四輪、擒縱輪、擒縱叉、擺錘等組成。
條盒輪是機芯中最大的輪子,發(fā)條裝在輪片下面的盒里(以前生產(chǎn)的擺鐘大多不帶條盒),它是走時部分的能源。二輪、三輪、四輪都是傳動輪,其結(jié)構(gòu)由輪軸、輪片,銷輪等組成。擒縱輪的結(jié)構(gòu)與上述各輪相同,但它的輪片齒形是斜三角形的尖齒。擒縱叉也叫卡子,它的作用就是把擒縱輪齒接過來,送出去。
擺錘組件包括擺錘、擺桿及掛擺裝置。擺錘中間有透孔,擺桿從中通過,下面旋有螺母固定。此裝置可以將擺錘升高或降低,從而調(diào)節(jié)鐘的快慢。
2、打點部分
打點部分由打點條盒輪、打點二輪、打點三輪、打點四輪,打點五輪及風輪組成。在打點三輪上有一個星角輪,當輪系轉(zhuǎn)動時,它使打點軸上的抬止桿不斷地抬起落下,打點軸的一端固定著兩個打錘,錘頭敲擊一長一短兩根音簧,就發(fā)出悅耳的聲音。風輪主要是起調(diào)節(jié)輪系轉(zhuǎn)動速度的作用,使打點聲音有一個合適的時間間隔。
3、指針部分
指針部分由分輪、跨輪和時輪組成。結(jié)構(gòu)原理與鬧鐘基本相同。
4、打點控制部分
擺鐘每隔半小時打點一次,整點敲擊的次數(shù)必須與時針指示的時刻相同,因此,它的打點必須由走時來控制。在走時和打點之間有一個具有控制打點次數(shù)的機構(gòu),它由二角凸輪、十二角凸輪、扇形齒、抬閘杠桿、開關(guān)杠桿、撥齒凸輪等組成。
二角凸輪緊緊固定在走時部分的中心輪軸上,每小時隨中心輪轉(zhuǎn)一圈。二角凸輪齒尖半徑一長一短,長的打整點用,短的打半點用。十二角凸輪套在時輪管上,每十二個小時轉(zhuǎn)一圈,每小時轉(zhuǎn)過十二角凸輪的一個角。平時抬閘杠桿擋住打點五輪上止釘,使打點機構(gòu)不能運轉(zhuǎn)。當二角凸輪順時針方向旋轉(zhuǎn)時,慢慢將抬閘杠桿頂起,抬閘杠桿上端最后將止釘釋放(這個過程也叫抬閘),但打點五輪的止釘轉(zhuǎn)過一個角度后,又被開關(guān)杠桿的折角擋住,打點機構(gòu)又停止運轉(zhuǎn)。由于抬閘杠桿抬起的同時,頂起了開關(guān)杠桿,開關(guān)杠桿原來末端托住扇形齒板現(xiàn)在釋放,扇形齒板落下,齒板中段折角落在十二角凸輪的一個角的中部。當二角凸輪將抬閘杠桿推到最高點落下時,開關(guān)杠桿擋住打點五輪的止釘部位也同時脫離,打點機構(gòu)便開始轉(zhuǎn)動。打點三輪上的星角輪撥動抬止桿,帶動打錘敲擊音簧。緊固在四輪軸上的撥齒凸輪也隨著轉(zhuǎn)動,凸輪上的撥銷撥動扇形齒板向上運動,直至開關(guān)杠桿末端重新托住扇形鹵板,抬閘杠桿擋住打點五輪上的止釘,打點工作完畢。
擺鐘的工作原理
擺鐘是利用擺錘的周期性振動(擺動)過程來計量時間,時間=擺的振動周期×振動次數(shù)。而擺的振動周期 t=2π(L/g)^0、5
一般來說,擺的重量是確定的,調(diào)節(jié)擺的引用長度(l)即可調(diào)整擺的振動周期。擺的引用長度減短,時鐘變快;反之則變慢。對精密擺鐘,也有用附加重物法來微調(diào)擺的振動周期。擺鐘放置在不同的地理位置(不同的地球緯度和海拔高度)中,擺錘的重力加速度會發(fā)生變化從而影響其振動周期。擺鐘放置在不同溫度和氣壓的環(huán)境中,也會引起振動周期的變化。溫度變化會引起擺的各部分尺寸包括擺的引用長度的變化。一般是溫度升高,擺脹長而鐘變慢;反之則擺縮短而鐘變快。因此,精密擺鐘常用不同的線脹系數(shù)的材料制成溫度補償管,以補償溫度影響。氣壓的變化會引起空氣阻力和空氣密度的變化,從而引起振動周期的變化。因此,精密的擺鐘常將擺安裝在恒壓的殼體中,以消除氣壓影響。
擺的振動幅度影響到鐘的等時性。振幅愈小,振幅變化所造成的日差(見鐘表日差)變化愈小,即等時性愈好,因而精密擺鐘常采用長擺桿小擺幅。但是,小擺幅對外界來的震動和撞擊很敏感,因而對安裝環(huán)境要求很高。擺鐘的走時日差一般可以達到20秒/天以內(nèi),精密擺鐘達千分之幾秒。
擺鐘是機械鐘。有的石英電子鐘雖然也裝有擺錘或扭擺,但只起裝飾作用。
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