手表机芯摆轮

没有直译英文原文的名字Balance Wheel，但是来回摆动的运动定名翻译。

机械表是否准确，一个很大的因素是摆轮的摆幅，即摆轮的摆幅。

测摆幅是机械表状态检测的基础工程。一般摆轮摆幅在270-315度之间。我们常说的手表振频，就是摆轮摆动的次数，比如振频是28800次/小时， 摆轮在一小时内来回摆动28800次，相当于14400次。，30年前的手表基本都是21600次/小时，现在的手表基本都是28800次/小时，很多真正的手表都是36000次/小时。

目前常见的摆轮俗称光摆摆轮， 英语叫smooth Glucydur balance。自20世纪60年代末以来，90%以上的瑞士手表都是光摆的。

现在常见的光摆轮是经过600年的技术进步发展起来的。

要了解摆轮的优点，我们必须知道摆轮几百年的发展在解决什么问题，或者哪些因素会影响摆轮的正常运行？

温度！

钟表最基本的要求是走时准确，而作为决定走时准确摆幅的第一责任人，摆轮有致命的弱点——温度变化。

摆轮是金属制成的圆形。温度变化导致零件尺寸变化，温度升高直径变大。同时，金属丝变软，表面会明显减慢。摆轮受温度影响非常敏感。经计算，最早的钢摆轮和游丝温度上升60华氏度，约33摄氏度，每天慢393秒，即6分半，这是计时工具无法接受的。

温度变化导致钟表误差，普通人生活在一起，但对早期航海定位有重大影响。

1707年英国政府推出经线奖金只是一个自学成才的木匠，而正因为这个伟大贡献，在BBC公众投票选出的100名杰出英国人中，都有他的纪念碑，上面自豪地刻着制表师，作为金属热胀冷缩的缓冲。这种摆轮的外层摆轮厚度的2/3，内层为钢，占1/3。

两种金属具有不同的膨胀系数。当温度升高时，铜的外膨胀系数大于钢的内层，迫使摆轮环向内弯曲，减少摆轮半径和惯性力 扭矩补偿了随温度升高而改变弹性和长度的游丝的变化。

当温度下降时，铜外层的收缩系数大于钢内层，迫使摆轮环向外弯曲， 有效半径增大，扭矩增大速度减慢，补偿了低温加速的游丝变化。简单来说就是温度升高，游丝变软时，摆轮直径变小，两者都进行了抵消补偿。这是对冷热温度的补偿（Cold and Heat Adjust)。

这是一项伟大的发明，在材料的限制下，成功地解决了温度补偿，是一个非常聪明的设计。哈里森古董市场也可以看到哈里森制作的怀表，摆轮尺寸巨大，有钻石盖石。哈里森的双金属截断摆轮上没有螺钉。

截断摆轮发明后，进一步发明是在摆轮外边缘增加螺钉，提高摆轮质量，增加旋转惯性，进一步提高温度补偿效果。这是另一位钟表巨匠约翰.阿诺德（John Arnold)的贡献。阿诺德是同宝鸡同名的钟表大师，他的发明也是他至今使用的跳框游丝。他将哈里森的设计原型实用化， 基于双金属摆轮原理，制造经济实惠的钟表产品，普遍推广准确的船钟。

随着科学技术的发展，温度问题的彻底解决是材料的改进。从此，摆轮不再有两个缺口。

双金属摆轮加上砝码摆，效果已经很不错了。这种结构的摆轮用于18世纪制造的船钟，在很大的温度变化下，日差一般可达3-4秒。这种设计有一个精度极限，即摆轮和温度补偿螺钉将设置在最高温度和最低温度之间，中间范围将不可避免地受到温度的影响，即中间误差，精度极限为1秒。结构改进无法克服这种误差极限。日常生 日差1秒没问题，但船钟上日差1秒，2个月累积，导航定位误差27公里。

只有通过材料的改进，才能更加精益求精。摆轮材料革命的第一个高峰是1896年因此获得诺贝尔奖的瑞士籍法国物理 学家纪务姆（Charles Edouard Guillaume)的 Invar因瓦合金，即含有35.4%镍铁合金在室温下具有较低的热膨胀系数(-20^ ~20t平均值约为1.6&