Vilka faktorer påverkar tidsprecisionen hos mekaniska klockor

Tidsprecisionen hos mekaniska klockor påverkas av många faktorer. Generellt sett är det främst följande 8 huvudfaktorer:

1, Externa påverkansfaktorer

Detta är olika influenser med ursprung utanför tjuven, beroende på dess arbetsmiljö. Vanligt förekommande åtgärder inkluderar: stötsäker design, vattentät design, antimagnetisk design och extra skyddande ytterhöljen. Kardangleder används ofta på marina precisionskronometrar för att hålla dem i våg under kraftiga rörelser.

2, Friktion  
   
Friktion har i allmänhet både positiva och negativa effekter. Den har positiva aspekter, såsom friktionspassade minutvisarhjul, friktion mellan den automatiska klockans fjäder och fjäderhusväggen samt skruvsjälvlåsning. Å andra sidan leder friktion till sämre överföringseffektivitet och slitage på komponenter, vilket därmed påverkar tidsvisningen. Vanliga lösningar inkluderar: att förbättra smörjförhållandena genom att välja olika smörjoljor efter olika krav; att använda stenlager eller shakers; samt att förbättra kuggflankernas förhållanden, inklusive antagandet av vetenskapliga konjugerade kuggprofiler och förbättrad ytfinish. Kuggflankerna är dock i allmänhet osmorda (i sådana fall kan det motstånd som genereras av smörjoljans viskositet vara högre än friktionen).

3, Regulator

Regulatorn är en ekonomisk struktur som underlättar tidsinställning, men både teori och praktik bekräftar att den påverkar systemets isokronism och även kan orsaka lägesfel. Dessa tidtagningsfel är relativt slumpmässiga och kan inte kompenseras för eller tas ut. Lösningar inkluderar: att minimera avståndet mellan de inre och yttre regulatorpinnarna; det bästa tillvägagångssättet är dock att inte ha någon regulator alls och att justera gången genom att ändra balanshjulets tröghetsmoment, såsom Rolexs Microstella-justeringssystem.

4, Gånghake

Inverkan av gånghaken är i första hand den effekt som utövas på spiral- och svängningssystemet under energiöverföringen. Svängningssystemet kan endast upprätthålla en fast svängningsfrekvens under fria svängningar; det är uppenbart att gånghakens energiöverföring kommer att påverka denna svängningsfrekvens. Teoriteten visar att när överföringsprocessen är nära balanshjulets nolläge minskar denna påverkan. Lösningar innefattar: att använda en precisionsgånghake, såsom en fristående gånghake (detent escapement), där energiöverföringen sker nära balanspunkten, impulsförskjutningen är mycket liten och påverkan är relativt liten. Dessutom ger dess enkla impuls svängningssystemet mer utrymme för fria svängningar (i detta avseende kan det relativa felet halveras!). Självklart har den schweiziska ankarspärren fördelarna av gediget hantverk och enkel justering, vilket gör den till den rådande gånghaken i internationella mekaniska klockor idag. Ändå bör impulsförskjutningen minimeras så mycket som möjligt vid konstruktionen. För att minska gånghakens inverkan på tidsmätningsreferensen har schweiziska Omega introducerat koaxialgånghaken, en uppfinning av dr George Daniels från Storbritannien, även om den ur ett funktionsprincipsperspektiv är en hybrid av ankarspärren och den fristående gånghaken.

5, Temperaturinverkan

Temperaturförändringars effekt visar sig på två huvudsakliga sätt: för det första förändrar temperaturförändringar spiralfjäderns arbetslängd samtidigt som de förändrar balanshjulets tröghetsmoment, vilket direkt påverkar tidsmätningsprecisionen; för det andra påverkar temperaturförändringar smörjoljans viskositet och överföringseffektiviteten, vilket därmed påverkar tidsmätningen. Metoder för att åtgärda detta inkluderar: att använda ett bimetalliskt, delat temperaturkompenserat svängningssystem; att använda speciallegeringsmaterial för att tillverka spiralfjädern och balanshjulet så att de ger en viss grad av temperaturkompensation inom driftstemperaturintervallet (8°–38°); samt att använda rörliga regulatorstift för temperaturkompensation. Standardiserade smörjoljor används, medan för extrema temperaturförhållanden, såsom Omegas Moonwatch, används oljefri eller fast smörjning.

6, Magnetfält

Magnetfält har störst inverkan på spiralfjädern, eftersom de förändrar dess elasticitetsmodul och gör att spiralfjädern deformeras under påverkan av magnetfältet, vilket skapar extra spänningar. I svåra fall kan magnetfält få spiralfjäderns varv att klibba ihop, vilket allvarligt påverkar tidshållningen. Lösningen är att använda antimagnetiska material.

7, Spiralfjäderns jämvikt

Med en standardmässig platt spiralfjäder ändras dess tyngdpunkt med balanshjulets svängningsvinkel, och under påverkan av tyngdkraften uppstår lägesfel. Lösningar inkluderar: att använda en upplyft kurva (Breguet-spiral) där centrum drar ihop sig och tyngdpunkten inte ändras med svängningsvinkeln; att använda cylindriska spiralfjädrar med Phillips-terminalkurvor applicerade symmetriskt upptill och nertill; att använda raka spiralfjädrar; historiskt har sfäriska spiralfjädrar använts som ger överlägsen prestanda, men deras tillverkningsteknik är bristfällig, så de tillämpas sällan i praktiken.  
 
    8, Balanshjulets jämvikt

Balanshjulets komponenter påverkar direkt lägesfelet, och statisk balans av balanshjulsmontaget är ett grundläggande krav.

Om ovan nämnda faktorer är relativt ideala och klockans tidshållning är någorlunda stabil, kan tidshållningsprestandan förbättras avsevärt genom dynamisk balansering av klockan. Det finns en mycket speciell metod: principen är att när balanshjulets amplitud når 220 grader har olika impulser som överförs till balanshjulet ingen inverkan på frekvensen. Någon använde en gång en konstantkraftsmekanism monterad på ankardrevet för att kontrollera att amplituden förblev nära 220, vilket också är en gångbar metod.