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  • 摆钟

    摆钟是时钟的一种。有摆锤控制机件均匀运转的一种时钟。用摆锤控制机件,使钟走得快慢均匀,一般能报点。

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    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 摆钟 英文名: pendulum clock
    用途: 计时

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    正文/摆钟 编辑

    摆钟摄影图摆钟摄影图
    以摆作为振动系统的。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C.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。
    摆钟的机芯结构通常包括走时和报时两大系统。走时系统(见机械钟表机构)包括走时原动系、传动系、擒纵调速系、上条拨针系和指针系5个部分,其中擒纵调速系由擒纵机构和摆锤振动系统组成,合称擒纵调速器;报时系统由报时原动机构、传动机构、控制机构、打点机构和调速器等5个部分组成。
    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

    摆钟

    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。
    摆钟是机械钟。有的石英电子钟虽然也装有摆锤或扭摆,但只起装饰作用。

    发展历史 /摆钟 编辑

    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C.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。
    摆钟的原理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。

    工作原理/摆钟 编辑

    德国摆钟德国摆钟
    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/r)^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。
    摆钟是机械钟。有的石英电子钟虽然也装有摆锤或扭摆,但只起装饰作用

    使用/摆钟 编辑

    (1)放置:摆钟不同于手表、怀表等,它的显著特点是要有一个比较固定的放置位置。放置不当或工作环境.低劣,都会对钟机运行构成影响。因此,一定应讲究放置环境。闹、摆钟一般应放置在温度不经常起变化,位置固定不易受震动,空气洁净干燥的地方。因为温度高低变化会使钟表产生热效应,引起走时精度降低、润滑油失效、断发条和摆簧等问题。由于摆钟的密封性不好,对空气灰尘和温度反应较灵敏,长期受污染会促使零部件腐蚀生锈、润滑油干涸而影响钟表的使用寿命。
    (2)上弦:一只表应有一个固定的上条时间。上条时间的固定,不但使钟的计时有规律,而还会使发条忍受的拉力有一定的规律,从而提高发条的利用率。一般摆钟一天上一次,十五天钟半月一次,由于现在这类钟表基本采用螺旋式发条,因此在上条时不必绝对上满。据发条力矩的输出特性知道,刚刚具有力矩和达到最大时力矩落差最大,落差越大,走时越不稳定。
    (3)走时校准和快慢调整:发现钟的走时与标准时间有一个较为固定的快慢误差时,就要进行校正和调节。调整方法为先调节钟的周期调速装置,然后校对时间。
    摆钟的周期调节是通过摆砣下面的调速螺母完成的。螺母上移为缩短周期,钟表走快,螺母下移为延长周期,钟表走慢。螺母每转一周(螺距调速范围)可调快慢三分左右。
    拨针时,如果需倒拨针,则应多拨一点,然后再顺拨指针至标准时间,以消除由于倒拨针出现的齿间啮合间隙。
    (4)摆钟的家庭保养:家庭养护对钟的使用起很重要的作用,保养得好,既能延长使用寿命,又能提高和保证走时稳定。使用闹钟时,最好用钟罩(或盒)罩住内机,增强密封性,实践证明在玻璃罩内放置闹钟,使用七年不经拆洗走时仍然正常,如果暴露放置一般三年左右甚至更短时间就要清洗。
    如果较长时间不用时,必须定期上条,以保持钟机润滑和避免零件生锈。存放时不要接触樟脑球,因为挥发的樟脑·气体能与润滑油起化学作用,使润滑油失效。

    天文摆钟/摆钟 编辑

    astronomical clock
    利用摆的机械振荡产生稳定频率,以此作为频率标准制成的计时仪器。16世纪中叶C.惠更斯根据伽利略发现的摆的等时性原理,发明了摆钟。摆钟是天文观测中的计时工具,也是时间服务中的守时工具。早期摆钟的走时误差约每天0.1秒;经过不断改进,到20世纪20年代误差约每天几毫秒,当时的天文学家曾依据天文摆钟指示的相对均匀的时间发现了地球自转的不均匀性。当钟摆在一定的幅度内摆动时,其周期只与摆长有关,摆长随温度的变化给走时带来误差。克服这一缺陷的途径在于稳定摆杆的长度,采取的措施有:摆杆用温度系数小的材料(如铟钢、石英等)制造或用两种膨胀系数不同的金属(如黄铜和钢)熔合在一起以补偿温度变化,而且将钟安放在恒温室内,罩入真空罩中,实行钟体(母钟)与钟面(子钟)分离,由母钟控制子钟指示时刻。20世纪50年代初期,天文摆钟已完全由精度更高的石英钟取代。

    相关文献

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    扩展阅读
    1闹钟和摆钟应当何如正确使用

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