百利金钢笔活塞“空旋”的解释

collado

百利金钢笔的活塞是大家公认手感以及耐用性最好的活塞。 除了材料的使用以及制造精度，良好的设计也是不可或缺的。许多新接触百利金活塞笔的笔友经常会体会到，拧开活塞的时候总是旋钮先转出来而活塞不动（本文定义为“空旋”），从而误以为是钢笔故障继而担心，实际上这种担心是完全不必要的，因为这是故意设计的。 现在详细解释如下（以M200示范为例，现产百利金活塞除1931,1935以及M101n等特别版外，均为此种结构，插拔或者旋转属于活塞的固定方式，与本文无关）：
先了解一下钢笔活塞部分的组成：

按照编号依次命名：
1 活塞螺杆
2 固定套筒
3 螺杆套筒
4 旋钮
5 笔杆

活塞工作时，1套在3之中，3在2之中，4通过螺纹与2固定，4内部的凸起与3顶端的凹槽相互咬合联动，最后通过2与笔杆（5）固定于钢笔尾部。

下图是活塞在收紧状态与“空旋”状态的对比：


左为收紧，右为“空旋”。乍一看似乎没有什么不同，仔细看就会发现，相比收紧的状态，活塞“空旋”的时候，螺杆套筒（3）有一个明显的向上位移

（旋钮（4）的位移由于是旋转，故图片不明显），而此时活塞是不动的，由此可见大家遇到的“空旋”即和螺杆套筒的这段位移有关。下面具体分析：



如上图，当我们刚拧开活塞的一瞬间，由于旋钮和螺杆套筒有凹槽以及凸起相互咬合，螺杆套筒即随着旋钮在手指力量下旋转，此时螺杆套筒首受到两个力：首先是螺杆（1）通过螺纹给予的竖直向上的力F1，其次是其本身（3）顶端和旋钮（4）内壁之间的向下摩擦力F2。 而F1的来源是活塞帽与笔杆（5）内壁之间的静摩擦力F0, 2*F0=F1，显然这个静摩擦力要比F2大得多，螺杆套筒所受合力向上，发生向上位移. 所以，我们所感受到的“空旋”实际上是螺杆套筒在和旋钮发生相对位移，而螺杆本身和旋钮是没有相对运动的。此时，若继续旋转活塞，螺杆套筒的顶端便会顶住旋钮的底端，这两个部件所能承受的正压力显然大于之前提及的F0，于是螺杆开始向下运动，活塞开始工作。 看到这里，想必大家已经明白了“空旋”存在的原理以及意义： 假如没有螺杆套筒和旋钮之间的这小段相对位移，那么在松开活塞的一瞬间，所需的力量将是克服旋钮和笔杆旋紧径向静摩擦力Fr以及2*F0之和，这个力量将远远大于活塞正常运动的动摩擦力。这样会有什么结果呢，这将导致活塞会被以较大的初速度推射出去， 这时你的钢笔就基本变成水枪了，而这不是大家想要的效果。

看似扯了这么多，其实自己稍微想一下就明白了，很简单的道理，只不过我用了比较科学严谨的论证。 值得一提的是，老款百利金钢笔是没有这个结构的（旋钮和螺杆套筒是相对固定的，可以看成一个部件），取而代之的是活塞螺纹之间的“回程差”（感谢一个大神用他无与伦比的丰富姿势给我提供了一个如此炫酷的专业词汇），用过老款的笔友应该会有感触，老款鸟笔的“空旋”角度要小于现产，这也是原理不同导致。 而龙实现这个功能的方法则似乎一直没怎么变过（望远镜没研究过不做讨论），是通过将螺杆套筒和旋钮用非锁死的方法合成一体， 用非锁死的空转代替鸟的相对位移，比如楼主的这支海明威233333.

达拉内尔先知

空行程主要还是防止误操作，因为即使没有这个空行程，就那点拧活塞的力，想让墨水喷出来还是太难了。但误操作的危害性就大太多了

gtyer117

技术贴，学习一下

getta

simonxue21 发表于 2014-7-19 12:22
炫富，炫笔，炫技，炫酷

渣男

看到萌萌的薛叔了~

韦伯猫

空行程的必要性应该没什么疑问了。因为我用过没有空行程的（似乎是一支omas，送人了，记不清了），还是很容易误操作的。

而这段空行程怎么做出来，方法千千万，但说到底都是类似的原理。当然，现代工业设计必须要考虑：
能够用注塑工艺就不用车削工艺。
注塑必须一次成型，模具设计必须合理，成本必须尽可能低廉。
设计必须坚固可靠能够应付各种环境
当然更高的要求，就是尽可能手感好。再高的要求，就是，尽可能在越久的保养间隔中间，手感一直很好。

符合以上条件，则就是好设计。尤其是“成本必须尽可能低廉”这一步，这是优势。产品可以卖得很贵（这是品牌的价值），成本需要降低的地方绝对不该用更高成本更绕的工艺（这是设计的价值）。

舟舟

collado 发表于 2014-7-20 01:24
龙的螺杆所受扭矩较大，手感不如鸟

这倒是，我手上也是800活塞比146顺一些。不过一般不会太过细去感受，毕竟对多数人来说，写字多，上墨少，拆笔保养也不是很难。

舟舟

nausicaa314 发表于 2014-7-19 22:34
2的话，拧开的时候笔尖不是已经浸泡在墨水里了么……

如果您坚持小心规范使用当然没问题啦，可是有时也会有些例外
一，2的情况会加大1的风险，也就是说，因为2这种机制，活塞误启动时往往会严重到真的有墨水从笔尖渗出，而不是仅仅充满笔舌。
二，不可否认，还有一些人上墨和使用时不那么规范，试想一下，如果瓶中墨水比较满，而上墨者没把笔尖没入墨水，2这种情况是不是加大了墨水溅出的风险？
三，按照标准上墨流程，上满墨水后，还要挤出六到八滴，然后倒转笔身吸入空气。这个挤墨过程中笔尖往往露在瓶外以方便观察，如果第一次上满拧紧，再松开时就有可能因为2的情况引发不便。留一段空程，可控性会更好些。
总之，活塞笔从发明到如今已经非常成熟了，各家的设计大同小异，空程的必要性也是显然的。至于为什么要有这段空程，大家见仁见智，各抒己见即可，不要动气。制造空程的机制问题，我认为只要基本坚固耐用就好，事实也证明龙鸟奥罗拉等大厂牌耐用性都过得去。

collado

nausicaa314 发表于 2014-7-19 20:54
因为我不同意猫总的看法呀。要做出回程差挺简单的——增大螺纹间的空隙就好了嘛。

只不过我不像你看到异 ...

“我认可你这篇帖子提到的空旋的机械原因，但不认可你说这个结构“零件拆解图是个人都能看明白”，认可就完了，哪凉快哪呆着，喷的就是你认为空旋是因为回程差造成的， 你现在同意空旋不是回程差而是这个机械结构造成的，承认自己是错的，我的目的就达到了。对于你继续胡搅蛮缠并且把问题偷换成"这个机械结构存在的原因是降低成本还是故意设计"------------以你的认知水平我不想再多说了。

nausicaa314

wzzwzzz2 发表于 2014-7-20 09:27
出来一趟几天没怎么上网，笔坛啥时候学术氛围这么浓厚了

都是小生的错，请您务必原谅~

nausicaa314

其次哦，写essay论证一个东西的首要是要一个什么都不懂的人看完之后知道是怎么回事。虽然这个帖子不能算essay吧，但是……供参考。受众不懂的话，难免有哗众取宠之嫌。

nausicaa314

因为我不同意猫总的看法呀。要做出回程差挺简单的——增大螺纹间的空隙就好了嘛。

只不过我不像你看到异己意见就开喷了呀。所以我只是提出了我的个人看法而已喽。

你又把我喷做无赖——指出你的错误就是无赖么？？昨天忙着上油没来得及及时指出你帖子里的谬误还真是抱歉了呢~~

不过我本以为用你帖子里的自相矛盾的地方提醒一下你会明白呢。

我认可你这篇帖子提到的空旋的机械原因，但不认可你说这个结构“零件拆解图是个人都能看明白”
我认可你提出“水枪猜想”的举动，但对水枪猜测本身提出质疑，同时提出我的“工时猜想”。

今天我详细指出“水枪猜想”站不住脚的原因，你又开始喷我是个无赖。少年呦，我不是今天才在质疑你的水枪猜想，而是一开始就在质疑呀。今天只不过是抽出时间来把它完全驳倒罢了。

哎呀，继续看你打死不认错。

啊呀，不认错我也能理解嘛。

collado

nausicaa314 发表于 2014-7-19 20:17
你写了貌似专业分析的一大堆力学分析。把大家搞得云里雾里的。所以你觉得你的分析论证很严谨么？其实后半 ...

我发现和一个无赖讲道理就是一个失误，你现在开始质疑我把钢笔比作水枪是否正确了。 我不知道你为什么这么相信19楼的“前辈”，可是你既然相信前辈，为何不先看一看我一开始质疑你的帖子里韦伯猫的回复呢？——————“唉，这要多多少个零件多多少道工序才能设计出螺纹的这段空动，这么多人类智慧就直接被LZ无视了”

wzzwzzz2

出来一趟几天没怎么上网，笔坛啥时候学术氛围这么浓厚了

nausicaa314

collado 发表于 2014-7-20 01:56
与其在这不停秀下限，为何不好好想想自己的问题呢？

你写了貌似专业分析的一大堆力学分析。把大家搞得云里雾里的。所以你觉得你的分析论证很严谨么？其实后半段儿是你自己猜测脑补的对不对？你只是在自己脑子里塑造了一个拧旋钮的动作就得出结果了对不对？？

首先你承认无论M400M800，因为丝杠机构导致的回程差的存在么？？

不承认的话我也没必要跟你多啰嗦了。如果你连这个都不承认我还跟你扯那是我脑残。

我退一步跟你讲哦，如果真的只是靠这段空旋，能够吸收你“临门一脚”拧活塞的力么？？

你这扇卡住的门最终还不是会“咚”的一声巨响撞在墙上？

你拧旋钮的“大力”最终还不是会作用在活塞上？？这段空程有你想象的这么大作用么？？

我们假设一点儿回程差一点儿空旋都没有，而且旋钮拧的很紧。钢笔拧开的时候会变成“水枪么”

不会的。除非你拧钢笔的力能瞬间让你的手绕钢笔转三圈。

一般我们拧开某种东西的时候，因为手腕的作用结构，最多做“拧开120度”的这么一个动作。你想想你拧老干妈的时候什么时候靠着爆发力拧开一圈了？
而拧钢笔的话，因为只用到手指没用到手腕（你把活塞拧成罐头瓶另说）所以转动角度60-90就到顶了。

旋钮转120度会使活塞前进多少呢？大约3毫米——我们当5毫米好了。

你这是要给钢笔管多少墨水同时转旋钮转的多块才能用这5毫米行程把墨水像水枪一样喷出来啊？？即便我给我的钢笔灌满了墨水从无空程点开始拧120度，也只是有2滴墨水滴下来了呀。如果这个时候你用笔尖冲着脸，墨水也只会滴脏你的裤子而不会溅到你的脸。

至于滴墨水的问题：我们在钢笔里面还有水的时候笔尖冲下拧活塞难道不都是事先做好了充足的物质和思想准备——把笔尖塞到墨水瓶里了么？？

这不就是我刚才回复的内容么？？？？

如果笔尖朝上的话——这支钢笔得是灌得有多满才能拧一拧就喷出——实际上只会流出——一大滩墨水？？这种钢笔不需要你拧才变成水枪。笔尖贴在纸上就会像“水枪”一样了。

所以“没有回程差会造成锁死的钢笔在有些墨水的时候变成水枪”，完全是你没有实地实验仅凭脑补做出的异想天开的论断了。

我把您（这里用“您”表示我依然对您在本帖中向我们指出了那部分回程差而表示万分的敬意）指出的那段位移（其实最终结果也是一段回程差么）用双面胶封死之后，仅靠丝杠回程差大概在15度。而这点角度完全足够我日常用笔的缓冲了。

所以我认为这个机构存在的意义，降低成本多过机械改良。后面也有前辈指出是复杂零件向批量生产的妥协。你怎么就不愿意接受呢？？怎么就这么不尊重别人的思考和意见呢？？不是喷做“小孩子最求牛逼感”，就是喷做“是人都能看个明白你不看你却YY”，就是喷做“白痴结论”，就是喷做“不停秀下限”。
这位笔友，你做人的下限在哪儿？？？？
这位笔友，世界不是绕着你转，不是只有你才能发表意见，不是只有你的意见才是正确意见，你也不是永远不会犯错。

小贱贱

太专业了...来自: iPhone客户端

ymk8866

没看懂

doubtnot

线裤值+10086


说得太专业了，

以至于

我没看懂。。。。

collado

nausicaa314 发表于 2014-7-19 09:34
2的话，拧开的时候笔尖不是已经浸泡在墨水里了么……

与其在这不停秀下限，为何不好好想想自己的问题呢？

collado

舟舟 发表于 2014-7-19 04:11
留出一段空旋的意义有二：1，防止误启动。2，当笔尾旋紧时，旋钮螺纹处有较大的横向阻力，松开的一瞬间， ...

龙的螺杆所受扭矩较大，手感不如鸟