金先斌、谭汉立：论钢琴弦轴的松紧2-1弦轴板 230605

论钢琴弦轴的松紧2-1弦轴板

文/ 金先斌，谭汉立（北京中加合资海资曼钢琴有限公司）

来源/ 《演艺科技》

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琴弦的发音要素之一即必须张紧琴弦。当弦的直径、长度不变时，音高取决于弦的张力，而调整琴弦张力的手段即是扭转弦轴。换言之，音准的调校是通过扭转弦轴，继而改变琴弦张力来实现的。由此可见，弦轴松紧是否适度是衡量钢琴质量的重要指标之一。弦轴过松，导致调律无法进行，故当前市场上弦轴松动的钢琴已基本绝迹。而对于弦轴过紧或有“跳进”现象的钢琴尚可调试，故弦轴过紧的钢琴在市场上普遍存在，大家多是认为“新琴的弦轴紧点好，调试几年后，弦轴过紧的问题自然消失”，这是认识上的误区。

本文针对弦轴松紧的问题，从理论到实践，再到实验进行了实物操作研究。尽管笔者有从事钢琴调律工作半个多世纪的职业经历，但得出的实验结论亦让笔者感到吃惊。这个结论即是：调律的次数多少对弦轴松动的影响近乎为“零”。立式钢琴的弦列设计在“钢琴铁板”上呈现交叉分布，近20t的弦张力通过弦轴板作用在铁板上。由220多根琴弦组成的弦列，竟然通过弦枕悬浮在铁板的表面（离开铁板约10mm)。这不但使铁板产生了向前弯曲的力，还由于弦列交叉排布形成两边向中间弯曲的力，弦轴板不但起到稳固弦张力的作用，还起到防止铁板横向变形的“龙骨”作用。

1弦轴板

弦轴板是音准和音准稳定的核心部件。

弦轴板由密度大的优质木材制成。现代钢琴300多年的发展历史证明，再优质的木材，也不能承受近20t的琴弦张力，以及弦轴扭转产生的回转阻力矩。在早期的钢琴制造业，曾试用过金属、塑料、层压胶布板作弦轴板原料，但均未获得成功。迄今，还没找到比多层木质胶合板更具优势的替代品。上世纪五、六十年代，国内钢琴生产均采用5～7层的胶合弦轴板。由于出材率过低以及材料受气候温湿度的影响，导致因弦轴板出现质量问题而致弦轴松动现象屡屡发生。自上世纪70年代后期，钢琴生产开始采用多层(19层)胶合板轴板，因其出材率高、环保、不变形、较少受温湿度影响的优势，而被钢琴制造业普遍采用。自上世纪80年代以来，我国主要钢琴厂均已采用此类型胶合轴板，但由于轴与孔的配合未做调整，致使弦轴出现过紧现象。虽然多层胶合轴板具备诸多优点，但由于胶液充塞了木材的毛细管孔，导致木材弹性下降。

弦的张力通过弦轴作用到弦轴板上形成三种力：一是沿琴弦方向产生的拉力；二是直径大于轴板孔径的弦轴栽入轴板后产生的压力；三是由于琴弦缠绕在弦轴上，弦的张力使弦轴形成回转阻力矩。回转阻力矩的大小，不仅与弦的张力有关，还与轴和孔之间的摩擦力有关。而摩擦力又与轴板木材的密度，轴表面纹牙的状态、清净程度，轴板钻孔时孔壁是否焦糊，以及弦轴的直径与轴孔径的配合、轴栽入孔内的深度等因素有关。这些材质、工艺问题并非复杂问题，假设以上问题均达标的前提下，调律时松紧适度的弦轴回转阻力矩相关力学参数是可以计算出来的。前苏联学者H·A·捷亚科诺夫在其所著《钢琴制造》一书中指出：“现代钢琴弦的最大张力可能相当于175kg①。当弦轴直径为7mm，弦直径为1.2mm时，最大张力矩（回转阻力矩见图1）为

显然，此张力矩是弦张力与弦轴回转阻力矩的临界点。如此看来，在实际应用中，这个回转阻力矩需加以修正。根据实践及实测数据，将回转阻力矩增加50％较为适宜：

71.75×1.5kg=107.6kg(100kg~120kg)

当轴的直径加大或轴孔过小时，回转阻力矩必然加大，弦轴即呈现过紧状态。这不但不利于调律，也不利于钢琴的音准稳定。且轴径过大时，轴孔壁易出现“跳进”

现象（孔壁焦糊时亦会出现跳进问题），继而孔壁的木材纤维被破坏，反而在后期更易出现弦轴松动的问趣。因此，如何使轴径与孔径达到合理配合状态，成为弦轴松紧适度的关键所在。

在钢琴生产企业，对于轴径与孔径的配合工艺多加以保密。其实，轴径与孔径的配合与轴板密度、钻孔工艺、空气湿度密切相关，即使达到最佳配合状态的轴、孔配合，也不是一劳永逸和一成不变的。不同批次的轴板，材料密度亦或不同，钻头磨削不当及更换都可能导致阻力矩的变化，故经常使用力矩扳手进行测定应作为工艺规程(有外国著名厂家透露，轴孔配比以7：6.8为宜)。有一点应统一认识：弦的张力与弦的回转阻力矩有直接关系，但两者并不相等。因为，若弦从弦轴中心通过，顶端用螺丝固定，则其回转阻力矩必为零，而只存在琴弦张力作用在弦轴上的“切向力”。

注：①通常“张力”、“力矩”均应以“牛顿”为单位，因上世纪50年代出版的ί《钢琴制造》为我国最早的钢琴技术文献。文中的张力、力矩均以kg为单位，故延用至今，1kgm=9.866Nm。