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摆钟_百度百科

发布时间:2019-07-25 07:09 来源:未知 编辑:admin

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  摆钟是一种时钟,发明于1657年,根据单摆定律制造,用摆锤控制其它机件,使钟走的快慢均匀,一般能报点,要用发条来提供能量使其摆动。

  摆动的钟摆是靠重力势能和动能相互转化来摆动的,简单的说,如果你把钟摆拉高,由于重力影响它会往下摆,而到达最低位置后它具有一个速度,不可能直接停在那(就好象刹车不能一下子停一样),它会继续冲过最低位置,而摆至最高位置就往回摆是因为重力使它减速直到0,然后向回摆(就象往天上扔东西,它会在上升中减速到0,然后落下)。如此往复,就不停的摆动了。

  按照上述,钟摆可以永远摆下去,但由于阻力存在,它会摆动逐渐减小,最后停止.所以要用发条来提供能量使其摆动。

  由公式知,摆长L和周期T的平方成正比,所以摆长越长,周期越长(钟摆是单摆的一种) 单摆周期公式只适用于摆幅小于5度的机械振动。

  由头轮(即条盒轮,内装发条)、二轮、三轮(中心轮)、四轮、擒纵轮、擒纵叉、摆锤等组成。

  条盒轮是机芯中最大的轮子,发条装在轮片下面的盒里(以前生产的摆钟大多不带条盒),它是走时部分的能源。二轮、三轮、四轮都是传动轮,其结构由轮轴、轮片,销轮等组成。擒纵轮的结构与上述各轮相同,但它的轮片齿形是斜三角形的尖齿。擒纵叉也叫卡子,它的作用就是把擒纵轮齿接过来,送出去。

  摆锤组件包括摆锤、摆杆及挂摆装置。摆锤中间有透孔,摆杆从中通过,下面旋有螺母固定。此装置可以将摆锤升高或降低,从而调节钟的快慢。

  由打点条盒轮、打点二轮、打点三轮、打点四轮,打点五轮及风轮组成。在打点三轮上有一个星角轮,当轮系转动时,它使打点轴上的抬止杆不断地抬起落下,打点轴的一端固定着两个打锤,锤头敲击一长一短两根音簧,就发出悦耳的声音。风轮主要是起调节轮系转动速度的作用,使打点声音有一个合适的时间间隔。

  摆钟每隔半小时打点一次,整点敲击的次数必须与时针指示的时刻相同,因此,它的打点必须由走时来控制。在走时和打点之间有一个具有控制打点次数的机构,它由二角凸轮、十二角凸轮、扇形齿、抬闸杠杆、开关杠杆、拨齿凸轮等组成。

  二角凸轮紧紧固定在走时部分的中心轮轴上,每小时随中心轮转一圈。二角凸轮齿尖半径一长一短,长的打整点用,短的打半点用。十二角凸轮套在时轮管上,每十二个小时转一圈,每小时转过十二角凸轮的一个角。平时抬闸杠杆挡住打点五轮上止钉,使打点机构不能运转。当二角凸轮顺时针方向旋转时,慢慢将抬闸杠杆顶起,抬闸杠杆上端最后将止钉释放(这个过程也叫抬闸),但打点五轮的止钉转过一个角度后,又被开关杠杆的折角挡住,打点机构又停止运转。由于抬闸杠杆抬起的同时,顶起了开关杠杆,开关杠杆原来末端托住扇形齿板现在释放,扇形齿板落下,齿板中段折角落在十二角凸轮的一个角的中部。当二角凸轮将抬闸杠杆推到最高点落下时,开关杠杆挡住打点五轮的止钉部位也同时脱离,打点机构便开始转动。打点三轮上的星角轮拨动抬止杆,带动打锤敲击音簧。紧固在四轮轴上的拨齿凸轮也随着转动,凸轮上的拨销拨动扇形齿板向上运动,直至开关杠杆末端重新托住扇形卤板,抬闸杠杆挡住打点五轮上的止钉,打点工作完毕。

  以摆作为振动系统的钟。通常都带有报时功能,所以又称自鸣钟。1582~1583年,意大利物理学家和天文学家伽利略发现了摆的等时性。1657年,荷兰物理学家和天文学家克里斯蒂安.惠更斯利用摆的等时性原理发明了摆钟。后经不断改进,沿用至今。摆钟可根据用途和要求制成座钟、挂钟、落地钟、子母钟的母钟、天文钟等型式。摆钟的报时方式通常为机械打点报时,也有用电子扩音报时的。近代帝王宫廷中使用的摆钟,常附有一套机械传动机构,以精工制作的人物、山水、飞禽、走兽等活动形象进行报时。

  是利用单摆的等时性。正是这种性质可以用来计时。而单摆的周期公式是:时间=圆周率的2倍乘以(根号下摆长除以重力加速度) 通过公式以及其推导可以看出来,单摆运动靠的是重力,和绳子的拉力。而摆动的周期仅仅取决于绳子的摆长和重力加速度。地球重力加速度固定,控制摆长可以调整周期来计时。

  摆钟是利用摆锤的周期性振动(摆动)过程来计量时间,时间=摆的振动周期×振动次数。而摆的振动周期 T=2π(l/g)^0.5

  一般来说,摆的重量是确定的,调节摆的引用长度(l)即可调整摆的振动周期。摆的引用长度减短,时钟变快;反之则变慢。对精密摆钟,也有用附加重物法来微调摆的振动周期。摆钟放置在不同的地理位置(不同的地球纬度和海拔高度)中,摆锤的重力加速度会发生变化从而影响其振动周期。摆钟放置在不同温度和气压的环境中,也会引起振动周期的变化。温度变化会引起摆的各部分尺寸包括摆的引用长度的变化。一般是温度升高,摆胀长而钟变慢;反之则摆缩短而钟变快。因此,精密摆钟常用不同的线胀系数的材料制成温度补偿管,以补偿温度影响。气压的变化会引起空气阻力和空气密度的变化,从而引起振动周期的变化。因此,精密的摆钟常将摆安装在恒压的壳体中,以消除气压影响。

  摆的振动幅度影响到钟的等时性。振幅愈小,振幅变化所造成的日差(见钟表日差)变化愈小,即等时性愈好,因而精密摆钟常采用长摆杆小摆幅。但是,小摆幅对外界来的震动和撞击很敏感,因而对安装环境要求很高。摆钟的走时日差一般可以达到20秒/天以内,精密摆钟达千分之几秒。

  Milham, Willis I. Time and Timekeepers. New York: MacMillan. 1945. ISBN 0-7808-0008-7., p.330, 334

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