注:文中钟博士(Dr. Jon简称“DJ”),闯关硬汉(文中简称“NW”或Dee Bauhaus)。

2015年5月28日

发件人:Dee Bauhaus

收件人:Dr. Jon

主题:梦想中的机械时计

钟博士:

因为夏季学期也很紧张,我花了几周时间才给您发这封邮件。

我仍然记得,您指出机械表的最终极限是摆轴的轴尖摩擦,您曾试图为机械表创造一个磁悬浮摆轮轴尖系统,但结果宝玑用您的想法取得了成功。

众所周知,除了摆轴的枢轴摩擦,还有等时性、润滑、能量分布等问题。

那么,如果您仍然有机会设计和制造一个机械时计,您会应用什么样的设计?是否需要使用任何新材料和制造技术?

Dimitry

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发件人:JLWeber

日期:2015年5月30日星期六 上午11:46

你好,Dmitri:

我在很大程度上已经失去了对“为精度而制造机械时计”的兴趣。有太多更好的方法来制造现代时计,而我欣赏别人的工作已经足够,但不足以让我自己去买。

如我所写,极限在于轴承的摩擦,磁悬浮在很大程度上可以消除它。和许多其他问题一样,这只会暴露出其他问题,比如摆轮或游丝的振动模式。

振动模式是相当高级的力学。关于摆轮的“模式”,我指的是诸如轮缘因摆臂弯曲而上下摆动之类的问题。另一个问题是温度时间偏差,整个摆轮和游丝在环境温度变化时处于不同的温度。

我一直在运行一台精密摆钟,发现它也是一个非常敏感的倾斜计。它的日差随墙壁的弯曲而变化,我看到的变化约为1角分(1/60度)。这对我来说很有趣,我能看到雪堆积在屋顶上的日差变化。

等时性在19世纪末首先被Houriet解决,他确定了作用在摆轮游丝上的力必须精确地围绕轴心,后来Philips想出了如何做到这一点。

最近我一直在想,我对手表的设计会是让它“使用很长时间”。

对我来说,这就是机械时计的美丽和独特性。电子产品,尤其是现代的东西,寿命有限。70年代的石英表正在衰竭且无法修复,它们的芯片已经腐蚀了。具有讽刺意味的是,寿命最长的电子器件是相当古老的:真空管。它们的使用寿命有限,但不用时不会退化太多。没有办法用它们制造手表。

如果我要做一个设计,它会是一个杠杆擒纵,但我会使用非常适合其功能的异类材料。我做的任何改变都是为了最小化磨损。设计良好的齿轮齿不会磨损。摆线形状产生非常优雅的功能,接触点保持在轴承中心之间,表面滚动而不滑动,因此磨损非常小。

杠杆擒纵的感知极限在于其滑动表面。擒纵叉瓦是最知名的,也是它需要润滑的原因。这是英国杠杆表的一个磨损问题,它们的擒纵齿尖是尖的,会磨损。在我们的手表维修业务中,我们看到旧黄铜擒纵轮的磨损,我们从未见过磨损的钢制擒纵轮齿。我也见过断裂的齿。非常硬的擒纵轮齿在安装叉瓦时很容易断裂。我们见过磨损的枢轴,我会为擒纵轮使用钢或钛,并在其工作表面涂上钻石涂层。

另一个潜在的问题区域是杠杆的叉头。冲击销在擒纵叉的工作槽上滑动。这就是我认为“杀死”各种形式的Savage双销擒纵的原因。很多人认为19世纪初的样品幸存下来证明了它们的耐用性。我不同意,基于我拥有的一枚样品。这枚表有这个形式的一个整洁变体,但它被换掉了。这枚表从1852年到1970年一直在使用。原始的Savage杠杆出现在二流或三流表中,那是很多不同类型的擒纵被制造和销售的时代。我怀疑幸存下来的那些并没有怎么佩戴,在它们磨损之前,更好的表就取代了它们。

Chamberlain设计了一种滚动动作的杠杆形式,他造了一枚就放弃了,因为它的性能与标准版没什么不同。我当前的想法是:计时性能不是问题,而是寿命。我想在他的叉头设计用在丹尼尔斯式的擒纵中。

这留下了摆轮轴尖和轴承的问题。我对微型滚珠轴承很动心,但我怀疑它们容易受灰尘影响。我认为枢轴上的类钻碳涂层配合红宝石轴承可以使用非常长的时间。

寿命的另一个敌人是腐蚀,我认为不锈钢可能适用于轴榫。

综上,我认为机械表计时精度的上限已经相当定型了,而便携式时计的最新技术(温度补偿石英)远远优于陀飞轮、恒定动力擒纵和磁枢轴之类的东西,它们无法证明其成本的合理性,而且它们不会持久。后者实际上对它们的真实市场,炫耀性消费,是一个利好。

就目前而言,我认为设计目标是一枚具有竞争精度的手表,具备以下特点:

1)金属和宝石结构

2)滑动表面上的钻石涂层

3)表面涂层以保持合成润滑剂

4)无卡度(调节针太容易因弯曲而失去调节)

5)手动上链(自动上条磨损太快)

6)单日历功能

7)独立调节小时功能

8)超级防磁——通过材料使用或笼式屏蔽

9)使用大型Viton垫圈的防水

10)表面涂层以保持润滑剂——可能是美孚1号5W-30等级

11)表壳钻石涂层

12)蓝宝石水晶——内侧多层防反射涂层,外侧钻石层

13)低疲劳防锈发条

14)表盘和指针上的超级夜光

有些人在这一点上远远领先于我——千禧钟项目——其成员正在制造一枚期望运行1000年的钟。

Jon

下期预告:跨越十四载 钟表大师与技术大神的对话(十三)法国之旅