Những yếu tố nào ảnh hưởng đến độ chính xác thời gian của đồng hồ cơ

Độ chính xác thời gian của đồng hồ cơ bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Nhìn chung, chúng chủ yếu bao gồm 8 yếu tố lớn sau đây:

1, Các yếu tố tác động từ bên ngoài

Đây là các ảnh hưởng khác nhau bắt nguồn từ bên ngoài chiếc đồng hồ, tùy thuộc vào môi trường làm việc của nó. Các biện pháp thường được áp dụng bao gồm: thiết kế chống sốc, thiết kế chống nước, thiết kế chống từ tính và vỏ bảo vệ bên ngoài bổ sung. Khớp Cardan thường được sử dụng trên các đồng hồ đo thời gian hàng hải chính xác để giữ thăng bằng trong điều kiện chuyển động dữ dội.

2, Ma sát  
   
Ma sát thường mang lại cả tác động tích cực lẫn tiêu cực. Nó có các mặt tích cực như bánh xe phút lắp chặt bằng ma sát, ma sát giữa dây cót đồng hồ tự động và thành ổ cót, cùng khả năng tự khóa của ốc vít. Mặt khác, ma sát dẫn đến giảm hiệu suất truyền động và mài mòn các linh kiện, từ đó ảnh hưởng đến độ chính xác thời gian. Các giải pháp phổ biến bao gồm: cải thiện điều kiện bôi trơn bằng cách chọn các loại dầu bôi trơn khác nhau tùy theo yêu cầu; sử dụng ổ chân kính hoặc thiết bị lắc; và cải thiện tình trạng mặt răng của bánh răng, bao gồm việc áp dụng các biên dạng răng liên hợp khoa học và nâng cao độ hoàn thiện bề mặt. Tuy nhiên, mặt răng thường không được bôi trơn (trong các trường hợp như vậy, lực cản tạo ra bởi độ nhớt của dầu bôi trơn có thể cao hơn ma sát).

3, Bộ điều chỉnh

Bộ điều chỉnh là một cấu trúc tiết kiệm giúp việc chỉnh giờ trở nên thuận tiện, nhưng cả lý thuyết lẫn thực tiễn đều khẳng định rằng nó ảnh hưởng đến tính đẳng thời của hệ thống và cũng có thể gây ra sai số theo phương vị. Những sai số thời gian này mang tính ngẫu nhiên tương đối và không thể bù trừ hoặc triệt tiêu. Các giải pháp bao gồm: giảm thiểu khoảng cách giữa các chốt điều chỉnh trong và ngoài; tuy nhiên, phương pháp tốt nhất là không dùng bộ điều chỉnh và điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi mô-men quán tính của bánh xe cân bằng, chẳng hạn như hệ thống điều chỉnh Microstella của Rolex.

4, Bộ thoát

Ảnh hưởng của bộ thoát chủ yếu là tác động đặt lên hệ thống dây tóc trong quá trình truyền năng lượng. Hệ thống dây tóc chỉ có thể duy trì tần số dao động cố định trong điều kiện dao động tự do; rõ ràng, quá trình truyền năng lượng của bộ thoát sẽ ảnh hưởng đến tần số dao động này. Lý thuyết chỉ ra rằng khi quá trình truyền động gần với điểm cân bằng của bánh lắc, ảnh hưởng này sẽ giảm đi. Các giải pháp bao gồm: sử dụng bộ thoát chính xác, chẳng hạn như bộ thoát mỏ neo có khóa, nơi quá trình truyền năng lượng diễn ra gần điểm cân bằng, góc tác động rất nhỏ và lực va đập cũng tương đối nhỏ. Hơn nữa, xung lực một chiều của nó mang lại cho hệ thống dây tóc nhiều không gian hơn để dao động tự do (về mặt này, sai số tương đối có thể giảm đi một nửa!). Tất nhiên, bộ thoát đòn bẩy Thụy Sĩ có ưu điểm là tay nghề tinh xảo và dễ điều chỉnh, khiến nó trở thành bộ thoát chủ đạo trong đồng hồ cơ quốc tế ngày nay. Tuy nhiên, góc tác động nên được giảm thiểu càng nhiều càng tốt trong quá trình thiết kế. Để giảm thiểu ảnh hưởng của bộ thoát đối với chuẩn thời gian, thương hiệu Omega của Thụy Sĩ đã giới thiệu bộ thoát đồng trục, một phát minh của Tiến sĩ George Daniels đến từ Anh Quốc, mặc dù từ góc độ nguyên lý hoạt động, đây là sự kết hợp lai giữa bộ thoát đòn bẩy và bộ thoát mỏ neo.

5, Ảnh hưởng của nhiệt độ

Tác động của nhiệt độ biểu hiện qua hai cách chính: thứ nhất, sự thay đổi nhiệt độ làm thay đổi chiều dài làm việc của dây tóc đồng thời làm thay đổi mô-men quán tính của bánh lắc, điều này tác động trực tiếp đến độ chính xác thời gian; thứ hai, sự thay đổi nhiệt độ ảnh hưởng đến độ nhớt của dầu bôi trơn và hiệu suất truyền động, từ đó ảnh hưởng đến việc đo thời gian. Các phương pháp giải quyết vấn đề này bao gồm: áp dụng hệ thống bánh lắc bù nhiệt lưỡng kim; sử dụng vật liệu hợp kim đặc biệt để sản xuất dây tóc và bánh lắc sao cho chúng cung cấp một mức độ bù nhiệt độ nhất định trong phạm vi nhiệt độ hoạt động (8°–38°); và sử dụng các chốt điều chỉnh di động để bù nhiệt độ. Dầu bôi trơn tiêu chuẩn được sử dụng, trong khi đối với các điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt, chẳng hạn như mẫu đồng hồ Moonwatch của Omega, người ta sử dụng phương pháp không bôi trơn hoặc bôi trơn thể rắn.

6, Từ trường

Từ trường có tác động lớn nhất đến dây tóc đồng hồ, làm thay đổi mô-đun đàn hồi của nó và khiến dây tóc bị biến dạng dưới tác dụng của từ trường, tạo ra ứng suất bổ sung. Trong các trường hợp nghiêm trọng, từ trường có thể làm cho các vòng dây tóc dính vào nhau, ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ chính xác thời gian. Giải pháp là: sử dụng vật liệu chống từ tính.

7, Sự cân bằng của dây tóc

Đối với dây tóc phẳng tiêu chuẩn, trọng tâm của nó thay đổi theo góc biên độ của bánh lắc, và dưới tác dụng của trọng lực, nó tạo ra sai số vị trí. Các giải pháp bao gồm: áp dụng dạng uốn cong đầu dây tóc (dây tóc Breguet) trong đó phần trung tâm co lại và trọng tâm không thay đổi theo góc biên độ; sử dụng dây tóc hình trụ với các đường cong đầu mút Philips được bố trí đối xứng ở trên và dưới; sử dụng dây tóc thẳng; trong lịch sử, dây tóc hình cầu đã được sử dụng mang lại hiệu suất vượt trội, nhưng kỹ thuật chế tác kém nên hiếm khi được áp dụng trong thực tế.  
 
    8, Sự cân bằng của bánh lắc

Sự cân bằng của các thành phần bánh lắc ảnh hưởng trực tiếp đến sai số vị trí, và cân bằng tĩnh của bộ phận bánh lắc là một yêu cầu cơ bản.

Nếu các yếu tố nói trên tương đối lý tưởng và việc đo thời gian của đồng hồ tương đối ổn định, hiệu suất đo thời gian có thể được cải thiện toàn diện thông qua việc cân bằng động của đồng hồ. Có một phương pháp rất đặc biệt: nguyên lý là khi biên độ của bánh lắc đạt 220 độ, các xung động khác nhau truyền đến bánh lắc không có tác dụng gì đến tần số. Đã từng có người sử dụng cơ chế lực không đổi lắp trên bánh thoát để kiểm soát biên độ duy trì gần mức 220, đây cũng là một phương pháp khả thi.