【摘 要】机械手表由于内部结构中的特性，尤其是擒纵调速系的工作条件，很容易在外因的作用下引起走时性能的变化。在手表日差分析中我们了解的“温度系数”和“位差”，实质上也都是外部因素通过手表内部结构的特性而引起的走时变化。此外，在外界条件中，例如气压、湿度、磁场和振动等各种因素，也都会引起手表走时精度的变化。本文中就针对温度对走时的影响从润滑油和调速机构金属材料特性两个方面作深入分析。
【关键词】温度系数；机芯走时误差；润滑油；调速机构
影响机械手表计时精度发生变化的因素有很多，包含温度、湿度、气压、灰尘等。那么温度的变化是如何影响机械手表机芯计时精度的呢？
由于温度的影响，引起手表走时性能的变化，经过相应的分析及实验证明这种变化，是通过润滑油和调速机构金属材料特性的变化造成的。
1 润滑油引起的变化
潤滑是减小手表机构中运动部件的摩擦力和摩擦损耗的重要措施，通过润滑可以提高手表机构中的能量传递效率和工作效率。虽然近年来经过试验，手表行业中已采用了多种的润滑方法，例如固体润滑和气体润滑等，但目前使用的最普遍和最广泛的依然是润滑油。润滑油的作用决定于他们的分子结构，因为这类分子结构有一个奇妙的特性，在它的两端具有不同的凝聚力，一端和其他分子间有很强的吸引力，称为激活端；另一端和其他分子的吸引力却极小，称为惰性端。当润滑油处于两个固体摩擦面之间时，形成一层极薄的油膜，使抹茶面不致直接接触。在这层油膜中，分子的激活端和激活端相对，惰性端和惰性端相对，当摩擦面发生运动时，惰性端相对的位置就会互相滑动而产生润滑作用。当然，由于润滑油的分子体积极小，即使在厚度仅为0.1微米的油层中也具有大量的分子层，所以通过润滑油可以使摩擦力大为减小。
然而，润滑油的分子运动和温度变化有密切的关系，当温度变化时，润滑油的粘度会有显著的变化。图1-1是根据实验得出结果，对两种多数表厂目前所常用的润滑油在0℃-50℃之间粘度变化情况所作出的粘温曲线。其中曲线“a”是摆轴支撑所采用润滑油，“b”是传动系支承所采用的润滑油，纵坐标表示运动粘度v，其单位为厘沲，温度降低时粘度则逐渐增加，至10℃以后曲线的斜率即迅速上升。如果温度降低到-20℃以下时，这些表油都已接近凝固点，非但不能起到润滑作用，相反还会妨碍手表机构的工作；另一种情况，如果温度升高到50℃以上时，润滑油不但会因粘度降低而迅速扩散流失，还会氧化变质和挥发从而失去润滑作用。因此在外界高低温度条件下，都会导致润滑油的润滑性能变化，从而引起手表的走时性能发生相应地变化。
v—运动粘度（ccm）；t—温度（℃）
2 调速机构金属材料特性的变化
外界温度影响手表走时性能变化的另一个十分敏感的条件，是调速机构中摆轮游丝所应用的金属材料特性。当温度变化时，摆轮的转动惯量由于材料体积的热胀冷缩而发生变化；游丝的尺寸及游丝的弹性系数也发生变化。因此，必然会使手表走时日差产生变化。
这一变化可以采用下列公式计算：
ω=86400（ab-）t
式中： aa—游丝材料的线膨胀系数
ab—摆轮材料的线膨胀系数
β—游丝材料的热弹性系数
t—温度变化。
从式中可以看出，如果我们能够使
ab=
亦即
ab-=0
则日差
ω=0
根据上述推论，为了争取实现这一目的而采取的各种有效措施，即所谓“温度补偿”。在各种不同精度要求和不同类型的表机中，采用的温度补偿方法可以多种多样，例如采用双金属开口摆轮和温度误差（下转第97页）（上接第95页）调节螺钉等。但在目前大量生产的单金属光摆轮和平游丝调速机构的手表中，所能采取的唯一办法，只能是尽可能考虑与选用恰当的原材料，力求尽量地减少手表的温度系数。然而遗憾的是，在温度变化幅度较大的情况下，由aa所引起的摆轮转动惯量的变化，以及由aa和β变化所引起的游丝刚度的变化，相互不成线性。因此难以使（3aa+β）/2和ab在种不同温度变化条件下始终相等，所以仍然要产生如图1-2所示的误差。
ω—日差；t—温度变化；a—因aa和β变化导致游丝刚度变化而引起的日差变化；b—因ab变化导致摆轮转动惯量变化而引起的日差变化；c—手表实际走势变化
这种误差就是所谓二次温度误差，亦称为中间温度误差。对采用双金属开口摆轮和温度误差调节螺钉的手表来说，如果将手表调整成在0℃和30℃时误差为0℃，则在其他温度中必然仍有误差，在接近15℃时误差最大；如果调整在0℃和15℃时误差为0℃，则接近30℃时误差最大；同样如果调整成在15℃和30℃时误差为0℃，则接近0℃时误差最大。
但是对一般单金属摆轮的手表来说，这种误差却是很难调整的，即使采用了高质量的游丝以后，也只能使它在相对程度上略微减小。有些高精度的航海天文表，常采用双金属开口摆轮和温度补偿调节螺钉等作为温度补偿的手段，但是工艺上的复杂性却大为增加，不适宜于大批量生产，目前国产手表中都不采用。
综上所述，温度对机械手表机芯计时精度从润滑油、调速机构中摆轮游丝所应用的金属材料特性两个方面产生影响。润滑油受到温度变化其自身的粘度会发生变化，其润滑效果会直接影响到其工作效率从而影响计时精度。调速机构中的拜伦部件、游丝部件，摆轮的转动惯量由于材料体积发生变化；游丝的尺寸及游丝的弹性系数发生变化，使手表走时日差产生变化。
【参考文献】
[1]天津大学精仪系《机械计时仪器》编写，天津人民出版社 1974年.
[2]刘丽娟，等编.机械手表装配与检验，轻工业出版社，1982年.
[3]赵跃武，主编.机械手表装调技术，大连理工大学出版社，2015年.endprint
