时间的重要性不言而喻,古人很早就开始研究计时工具,古巴比伦王国发明了土圭,原理就是根据太阳投影长短和方位的变化来判断时间。
我国的古代也有类似的发明:日晷(如下图)、漏壶、沙漏等等,漏壶、沙漏是利用水流和沙流的流量计时。
上述这些虽然能让人对时间有个大概了解,但还是有缺点的:不够精准!如果想知道现在到底是几点几分,是没办法做到的。
钟表的出现解决了这一难题,钟表包括钟和表两类,是计量、指示时间的精密仪器。
有了钟表,人们可以既方便又精准地计算时间,那么最早的机械钟表是什么样子呢?我国最早出现的机械钟是东汉张衡发明的——漏水转浑天仪(如下图),齿轮将浑象和计时漏壶联结起来制作而成。
漏壶漏水推动浑象匀速旋转,转一周就是一天。
等到北宋时期,宰相苏颂和韩公廉等人创制的水运仪象台又多了一个小装置——擒纵器,号称是机械钟表的“心脏”。
欧洲古老的机械钟,出现在14世纪的欧洲,它是由挂在绳子一端的重锤所驱动,绳子的另一端绕在一个轴上,随着重锤的下降,轴相应地转动,再通过齿轮带动钟的指针旋转。
1510年,德国锁匠彼得·亨莱思首创用钢发条代替重锤,创造了用冕状轮擒纵机构的小型机械钟表,然而这种表的计时效果并不理想:发条若是上得太紧,指针就会走得过快;发条若是上得过松,指针就会运行得慢。
智慧的人类,让这一缺点很快得到了改进,捷克人雅各布·赫克设计出了一个锥形涡轮,再加上一卷发条组成表的驱动机构,发条卷紧,力作用于锥形涡轮的顶端;发条放松,拉力减弱,力作用于涡轮底部,涡轮的形状恰好能补偿发条作用的变化,这样一来,钟表机械就可以保持匀速地运转。
不会出现“发条不同的松紧导致时针走速不同”的现象。
约在1582年,伽利略发明了重力摆,1657年,惠更斯将重力摆引入到机械钟中去,制作出了世界上第一台精确的摆钟,这是机械时钟史上一大事件。
相较于以前的需要驱动机构来推动对称横壁的钟表,摆钟显然要省事得多,利用地球的重力来推动。
再到后来,单摆被应用于时钟,时钟也精度也因之越来越高。
到了17世纪中叶,钟表的误差每天只有10分钟。
近代西方的机械钟表是在明末时期传入中国的,1601年,意大利传教士利玛窦献给明代万历皇帝两把自鸣钟。
正是这两把钟对我国的机械钟制造产生了影响,据说,当时利玛窦还对其进行了改造,为了使其适应中国的计时习惯,将24小时改成了12时辰,将阿拉伯数字改成了中国数字,并且将一天分为一百刻,将每段又分为一百分。
1660年,英国人胡克发明了游丝(如下图),用来控制摆轮在等时的往复运动,这个钟表里弹性元件的出现让钟表向着更加精密的方向发展。
虽然机械钟有很多结构,但工作原理大同小异。
它的组成原件为原动系、传动系、擒纵调速器以及指针系上的条拨针系条等。
在18-19世纪时,钟表制造业已经逐渐实现了工业化生产,20世纪,电子工业的迅速发展,催生了机械时钟的发展,电池驱动钟、电机械表、数字式的石英电子钟等等产品逐一问世。
1969年,出现了石英表,石英表计时相当精准,误差在每日0.0001秒或者更少。
机械时钟发展史还曾出现不少有意思的花絮,航海钟便是其中之一。
航海钟,顾名思义,是用于远洋航海的精密钟。
航海钟,发明于17世纪的后半叶,当时船航行时没有技术手段来测量经度,利用的是航海钟记录本初子午线的时间,再和船只所在位置的正午时间对照,通过差值换算所在位置的经度。
欧洲各国为了争夺海上霸权,纷纷投入资金寻找测量经度的方法,英国自然是最活跃的一位,出台了法案,宣称只要有人能找到海上测量经度的方法,就能拿到2万英镑。
重金之下必有勇夫,约翰·哈里森,这位自学成才的时钟制作师历经纠结领取了这一奖项。
在钟表机芯齿轮和各类减速电机传动齿轮的应用上,苏州维本工程塑料Wintone Z33耐磨静音齿轮专用料可以帮助您解决以下问题:1.POM和PA66齿轮噪音比较大,耐磨耐疲劳性不够的问题。
2.PA12和TPEE齿轮,太软扭矩太小,耐磨性不够,在60摄氏度以上时,扭力下降比较快。
3.POM和PA66齿轮的耐腐蚀性不够,以及断齿的问题。
POM齿轮和注塑件易粉屑化的问题。
4.尼龙46齿轮的降噪性不够,尺寸受水份影响比较大。
Z33材料作为一款强韧耐磨型工程塑料,在齿轮应用上最显著的特点是:耐磨、静音、耐腐蚀、强韧且不受水份影响。
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中国古代计时器的演进早在商朝后期,中国就出现了把一昼夜分为一百等分的百刻计时制,而且历朝历代沿用不衰,一直到清末才废止。
因为出现了百刻计时制,因此,中国古代便拥有了统一的计时标准。
可以说,这是中国古代先人的一个伟大创举。
有了计时标准,我们的古人都发明了哪些计时器呢?日晷:日晷,本义是指太阳的影子,后来则指古代利用日影测得时刻的一种计时仪器,又称“日规”。
其原理就是利用太阳的投影方向来测定并划分时刻,通常由晷针和晷面组成。
利用日晷计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明,这项发明被人类沿用达几千年之久。
现在,我们到北京故宫、沈阳故宫、承德避暑山庄等地旅游时,在宫殿的前面,还可以看到日晷的身影。
圭表:圭表是我国最古老的一种计时器,古代典籍《周礼》中就有关于使用土圭的记载,可见,圭表的历史相当久远。
作为度量日影长度的一种天文仪器,圭表由“圭”和“表”两个部件组成。
直立于平地上,测日影的标杆和石柱,叫做表;正南正北方向平放的测定表影长度的刻板,叫做圭。
圭表是测定正午的日影长度以定节令,定回归年或阳历年。
在很长一段历史时期内,中国所测定的回归年数值的准确度斗居世界第一。
通过进一步研究计算,古代中国学者还掌握了二十四节气的圭表日影长度。
这样,圭表不仅可以用来制定节令,而且还可以用来在历书中排出未来的阳历年,以及二十四个二节令的日期,作为指导劳动人民农事活动的重要依据。
《汉书》《元史》中都对圭表的形制、构造、材质做了详尽的记述。
漏刻:日晷和圭表都是用太阳的影子计算时间的,一旦遇到阴雨天或黑夜便失去作用了,于是,一种白天黑夜都能计时的水钟,便应运而生,这就是漏刻。
漏,是指漏壶;刻,是指刻箭。
箭,则是标有时间刻度的标尺。
漏刻是以壶盛水,利用水均衡滴漏原理,观测壶中刻箭上显示的数据来计算时间。
作为计时器,漏刻的使用比日晷更为普遍。
我国古代诸多文人骚客留下了许多有关漏刻的富有诗情画意的章句。
如唐代诗人李贺诗曰:“似将海水添宫漏,共滴长门一夜长。
”宋代苏轼也写有“缺月挂疏桐,漏断人初静”的佳句。
在机械钟表传入中国之前,漏刻是我国使用最普遍的一种计时器。
中国古代从周代起,官方就已经开始懂得用漏刻来计时了,为此,朝廷还专门设有计时的专职机构。
秦朝时,就设有“太子率更家令”,专门负责管理漏刻,然后为皇家报时服务。
西汉时,漏刻甚至上升为一种天文计时仪器,由“太史待诏”掌管。
东汉时,朝廷设有“郎官”一职,也是负责管理漏刻的。
西汉时期的铜漏香篆钟:这种古代计时器,鲜为人知。
据宋代学者薛季宣著书记载,香篆钟是一种于十二世纪中叶在中国流行的古代计时器。
《狄仁杰断案传奇》中,也记述了唐代宫廷内用香篆钟计时的情形:香篆钟为梅花形黄铜盘子,盘内有梅花五瓣,每瓣梅花各缭绕一圈盘香,焚熏后,根据盘香的烧没程度来计时,时人谓之“五孕祥云”。
大明殿灯漏:公元1276年,元代著名科学家郭守敬创制了大明灯漏。
它是利用水力驱动,通过齿轮系及相当复杂的凸轮机构,带动木偶进行“一刻鸣钟、二刻鼓、三钲、四铙”的自动报时器。
因其造型似宫灯,又放置于皇宫的大明殿,所以称为大明殿灯漏。
沙漏:因漏刻冬天水易结冰,所以,明代时,发明了“五轮沙漏”,用流沙驱动漏刻。
同时加大了流沙孔,以防堵塞,改用六个轮子。
宋濂所著《宋学士文集》中记载了沙漏结构,有零件尺寸和减速齿轮各轮齿数,并说第五轮的轴梢没有齿,而装有指示时间的测景盘。
此外,中国古代还制造出了较大的计时器,如东汉张衡发明的制浑天仪,北宋苏颂、韩公廉等人发明的水运仪象台等。
1088年北宋苏颂和韩公廉发明水运仪象台。
它的结构已近似于现代钟表的结构,可称为钟表的鼻祖。
每天仅有一秒的误差。
而且,它有擒纵器,正是擒纵器工作时能发出嘀嗒嘀嗒的声音。
这就是钟表与计时器的区别。
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近代和现代欧洲钟表的演进历史14世纪初,为了提醒人们祷告的时间,意大利北部的僧侣建造了钟楼,这便是早期的机械式时钟,以秤锤做动力,每一小时鸣响附带的钟,自动报时,日误差为15~30分钟。
乔万尼·德·丹第被誉为欧洲的钟表之父。
他用了16年的时间制造出一台功能齐全的钟,被称为宇宙浑天仪,它能够表示出天空中一些行星的运行轨迹,还可以对宗教节日和每天的时间有所反映,它于1364年开始被使用。
1480-1511:早期之便携计时器。
德国NURNBERG的PETER HENLEIN 创造了第一只怀表,为蛋型,镀铜,单针表,只能指示大概的时间。
此表也就是“纽伦堡蛋”,HENLEIN的创意很快被模仿,随之产生了其他的‘纽伦堡蛋’。
1485:LEonARDO DA VINCI画了一幅有锥型摆的钟。
此结构被之后的钟所使用。
1575:在这时候桶型表越来越多,直到1600年椭型表的出现。
1635:这一阶段的历史主要围绕着锥型轮摆的变迁——从钟移植到表。
其作用是帮助发条把能量平均化,无论满链还是发条力几近用完都可以有一样的工作效果。
1657-1675:CHRISTIAN HUYGENS 在荷兰发明了叫“REMONTOIRE”的表,此表擒纵器的工作更加连贯。
同时平衡轮摆的螺旋形状游丝也产生了,此专利是归1664 ROBERT HOOKE 或 1675 CHRISTIAN HUYGENS 所有的,THOMAS THOMPION也在同年申请了此专利。
无论是谁发明的此结构,它都使钟表在精密程度上有了很大提高。
此时的表每天误差只在几分钟之内,也已有了分针。
1750:为了读识时间的方便清楚,珐琅工艺的刻度开始被使用。
即使今天制造珐琅表依然费时费力。
1759:THOMAS MUDGE 发明了英国式的杠杆擒纵器,其最大优点是可在不停表的前提下上发条。
1761-1762:JOHN HARRISON 的航海计时器是第一只测定经度的表,他也凭此获得了大笔的奖金。
1780:BREGUET的早期师傅ABRAHAM LOUIS PERRELET 发明了自动摆上链机芯。
此技术之后被BREGUET发扬。
1783:BREGUET开始制作著名的“QUEEN MARIE ANTOINETTE”。
此表有自摆,三问,万年历,独立计秒,天文时差,温度计等功能。
同时此表采用水晶表面以炫耀其华丽的机心。
可惜的是制表时间太长以至法国王后没有能见到此表的完成品。
1983年此表遗失于 JERUSALEM 博物馆,如今已下落不明。
1791:BREGUET 发明了陀飞轮,这也是他一生最大的成就之一,此物可使擒纵器抵消位置差。
此工艺至今仍是钟表机械制造的最高境地。
18世纪:秒针显示的技术出现。
1824:第一所钟表制造学校在瑞士成立。
1838:美国的Pitkin兄弟提出“钟表工业”的概念,瑞士掀起钟表工业化改造的潮流。
19世纪中后期,瑞士表开始支配世界钟表业市场,女士首饰表非常流行。
由于科技的发展,表被大量的生产,价格变得容易接受,精确度得到了很好的改善。
万年历,回返指示,跳字表和分段计时表也都被越来越多的使用。
瑞士的擒纵器因高准确率低磨损的原因其使用普及率已高于英国擒纵器。
1850S:桶型摆代替了锥型,钟表结构进一步紧凑。
腕表开始普及,尤其在军中,很多的怀表都被取掉表链而换上了相匹配的腕表带。
1892:丹麦制表师Bahne Bonniksen发明了卡罗素旋转擒纵机构,该机构至今仍是陀飞轮的一种简单且物美价廉的替代品。
1920:Charles Edouard Guillaume由于发明了Invar(不膨胀钢)和Elinvar(镍钢合金恒定弹性钢材)而获得诺贝尔奖,这种合成的金属其优点在于热膨胀性能优良,不易受温差变化影响。
这种金属可以被用在摆轮游丝上,由此提升了走时的精度。
1923:John Harwood是制造出自动上链腕表的第一人,这只表是由表圈设定时间,没有表冠。
1969:人类登月,NASA选择了Omega Speedmaster作为宇航员用表,Speedmaster是第一只登上月球的表。
1980s:机械表开始复苏,数字式手表渐渐衰退,人们重新开始关注由于传统工艺复兴而带来的真正的机械杰作。
1991:瓦特·朗格重建了朗格钟表公司,标志着德国制表业开始复兴。
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2.聚丙烯PP材料在喷片应用上,PP材料的尺寸稳定性和强韧性不够,在使用一段时间后,喷片的孔径会变化,以导致雾化效果不稳定,以及在极细雾的喷雾泵的应用上有局限。
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钟表史上的那些“第一”世界第一座时钟:中国宋朝水钟(水运仪象台),1088年。
世界第一只有名字的怀表:德国纽伦堡的「纽伦堡蛋」,1564年。
世界第一只手表:pp表厂为匈牙利王族夫人所制造的手镯表,1868年。
世界第一只飞行表:卡地亚山多士SANTOS飞行表 (亦是最早的皮带表),1904年。
世界第一只登月表:欧米茄超霸手上链计时码表,1969年。
世界第一只自动上链表:夏活HARWOOD(英国人John.Harwood) ,1923年。
世界第一只防水表:劳力士蚝式型OYSTER手表,1926年。
世界第一只有摆轮的电子表:汉密尔顿Ventura奇形电子表,1957年。
世界第一只音叉表:宝路华BULOVA ACCTRON音叉表,1966年。
世界第一只石英表:瑞士人发明的著名的BETA21,1966年问世,1968年发表。
世界第一只光动能表:星辰Eco-Drive表,1976年。
世界第一只动能表:珍达翡Jean D′Eve Samara,1988年。
世界第一只动能计时码表:SEIKO Kinetic Chronograph,1998年。
世界第一只横越大西洋的手表:浪琴林白飞行表Hour Angle Watch,1927年。
世界第一只最有名气的闹铃表:是VULCAIN,1947年。
世界第一只可以翻转表面的手表:积家,蕾葳索 Reverso ,1931年。
世界第一只最复杂的怀表:PP Cal.89怀表(具33种功能),1989年。
世界第一只大日历窗表:IWC Pal苏州维本工程塑料有限公司——您身边的工程塑料创新应用开发伙伴。
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