钢琴结构浅说

编写 / 吴红江 马芮

 

第一编 平台钢琴

第四章 共鸣盘

 

第三节、共鸣盘的基本结构及作用

共鸣盘由弦列、铁板、音板、背架、弦轴板等构成。

 

I 、平台钢琴共鸣盘基本结构

 

图 1-51 :平台钢琴共鸣盘

1. 侧板 2. 顶盖铰链 3. 低音弦马 4. 挂弦钉 5. 铁板

6. 铁板支撑螺栓 7. 支棍轴架 8. 中高音弦马

 

图 1-52 :平台钢琴底部图

1. 后琴腿垫板 2. 小中盘 3. 音板垫圈 4. 肋木 5. 背柱 5. 背柱

6. 背框 7. 选择踏瓣传动杆 8. 中盘大档 9. 斜支棍 10. 踏瓣座板

11. 弱音踏瓣 12. 选择踏瓣 13. 延音踏瓣 14. 顶杆导板

15. 琴腿固定螺栓 16. 传动杆轴 17. 延音踏瓣传动杆 18. 传动杆轴架

 

图 1-53 :平台钢琴侧视图

1. 铁板螺钉 2. 弦轴 3. 弦轴衬圈 4. 弦轴板 5. 弦枕钮 6. 联动杆

7. 弦槌 8. 制音器 9. 音板框 10. 琴弦 11. 音板 12. 马钉

13. 背架横梁 14. 制音杠杆 15. 琴腿固定座 16. 键盘大簧

17. 键盘轴架 18. 键盖轴 19. 键侧木螺栓 20. 键盘导向板

 

I I 、平台钢琴共鸣盘部件基本作用

 

1 、弦列

弦列是指按一定规律排列起来紧绷在钢琴铁板上的琴弦,而每组琴弦的振动频率和该键的音名相符。琴键所对应的弦分别由一根、两根、三根或更多的弦组成。对应同一键的一组弦叫“同音弦组”。每一同音弦组中的弦振动的频率相同。弹奏者在弹奏时能够改变音色和音量,但每个键上的音高是固定的。因此,弦列的作用就是在琴弦受不同力度激发琴弦产生振动时,能发出具有固定频率、不同响度、不同音色的音。

 

琴弦

琴弦是钢琴的音源,当音不准时可用调整琴弦的张紧力,使其达到理想音的高度。琴弦的工业名称为琴钢丝,是专门为钢琴和其他弦乐器生产而制造的特殊钢丝。

由计算确定的琴弦长度,不是琴弦的全部长度,仅是琴弦的有效长度,这部分是按照一定的振动频率振动的。除这部分以外,还应有琴弦无效长度部分。琴弦被激发后,整根弦都会振动,虽然有支撑点可以阻断无效琴弦的部分振动,但这部分可能还会有余振,会产生共鸣。为防止无效琴弦部分共鸣,需要在无效琴弦部分采用消音方法。一般立式琴在上端弦轴的下面用毛毡垫在琴弦底下,下端在弦马和挂弦钉间用一呢条缠绕在弦上,阻止无效琴弦部分产生的共鸣。在大、中型平台钢琴中,弦马以下无效琴弦部分多配以双重共鸣器。“分割” 处于弦马和挂弦钉之间的琴弦,使其在振动时产生出与该琴弦基音相谐的音,以追求音准、音色的完满。
 

图 1-54 :双重共鸣器

 

琴弦的张挂采用两种形式。绕挂式,两个弦轴同用一根琴弦。琴弦的一端绕在弦轴上,再绕过反向弯曲的挂弦钉,另一端绕在排列好的另一弦轴上。单挂式一个弦轴对应一根弦,下端套在反向弯曲的销钉上,上端同样绕在栽人弦轴板的弦轴上。

钢琴弦列采用双层交叉排列的方式,排列在两个平面上。这种排列方式可以在外壳尺寸固定情况下,相对增加弦的长度。两个平面间的距离以弦振动时不互相干扰为准。琴弦的支撑物越坚固,琴弦的两端固定的越牢,弦振动时在支撑物上的摩擦消耗就越小。

 

2 、铁板

铁板又称铁骨。无论是平台钢琴还是竖式钢琴,其铁板的制作都是最为重要和关键的。铁板是琴弦张力的载体,承担着来自琴弦的全部张力,是整架钢琴的重要支撑架。

销钉板

一块固定挂弦钉的铁板。

弦轴铁板

弦轴铁板上的孔位与中高音、低音销钉板上的挂弦钉的位置,共同决定弦列的准确位置。在铁板的背后,还有一条方形背筋,是给弦轴板增加抵抗琴弦拉力的支撑架,为防止铁板向后弯曲变形。

铁板筋杆

作用主要是承担来自琴弦的压力。筋杆的特殊造型,尺寸和形状是以琴弦的平面布置和琴弦张紧的负荷力来决定的。为了减轻整个铁板的重量,采取筋杆结构支撑。

 

3 、音板

音板由共振板、肋木、弦马、音板框等部件组成。要使声音有延续性,音板必须呈弧面隆起。其凹面粘有肋木,凸面装有弦马。

弦马可以把琴弦的振动能量传递给共振板,同时对声音起过滤作用。弦马断开或接连的部位音质会有所差异。这也是在挑选钢琴时要关注音区分界部位的原因。

肋木可以加强共振板的强度,抵抗琴弦通过弦马施与的压力。此外,肋木在共振板上横越年轮方向粘接,使声波顺着肋木迅速传向整个音板,使音板整体充分振动。

弦马

双层交叉排列的琴弦有两个弦马:中高音弦马和低音弦马。

弦马受到琴弦的压力,并把压力传给音板,压力大小,取决于琴弦的张力、折角和弦马高出琴弦水平面的程度。
 

图 1-55 :琴弦固定在弦马上示意图

1. 弦马 2. 马钉 3. 琴弦 4. 马花

 

肋木

肋木是音板不可缺少的组成部分,它可以加强共振板的强度,抵抗来自弦马的压力。由于声波在木材中顺年轮和横越年轮时的传播速度不同,声波振动通过弦马上的任何一点,传到顺年轮方向要比传到横越年轮方向要快。因此,在音板上横越年轮方向要粘接肋木,它与共振板垂直胶粘,使声波从激发点顺着弦马传播,在遇到横越年轮的肋木时,声波就顺着肋木迅速把声波传向整块音板,使音板整体充分振动。

肋木在音板中承担着很大的拉应力。此力中间大、两端小,因此肋木两端设计成斜菱形,优点是增加了共振板的弹性。为使共振板成球冠状,肋木与共振板的粘接面设计成微微凸起的弧形。
 

附录:美森翰林的声学模型 1 音叉增鸣器

 

图 1-56 :美森翰林音板试验 1 音叉增鸣器

将音叉安置于底部两端带有托板的 3.5mm 厚的杉木板上。示范步骤如下:先敲击音叉使其发音振动,再将两托板向内略微压进,使带有音叉的杉板弯曲。此时音叉所发出的音量明显增大,延音也明显增加。这个试验证明了钢琴音板的弧度对钢琴的音量及延音起着举足轻重的作用。
 

4 、背架

在过去没有使用铁板之前,钢琴主要靠背架支撑来自琴弦的拉力,现代钢琴铁板可以作为琴弦拉力的主要支撑体,背架的作用只是重量的载体,承担钢琴全部零部件的重量,因此背架立柱的数量和尺寸都已减少。

音板框是用胶和木螺钉紧固在背架上,因此背架坚固是音板稳固的基础。

钢琴外壳的主要支撑件侧板也粘在背架上,所以背架的稳定也影响到外壳结构和相应部件的稳定。

 

5 、弦轴板

弦轴板的作用是保证钢琴音准的稳定。弦轴固定在弦轴板上,琴弦靠弦轴来张紧。弦轴与弦轴板的配合是靠摩擦力来维持的。如果弦轴和弦轴板的孔壁摩擦力小于弦的张力,弦轴就要松动。

弦轴板是由山毛榉或色木多层薄板按横纵交叉排列粘合在一起的,弦轴在弦轴板孔内四周都有轴向纤维支撑,使弦轴板有较好的握钉力。

 

图 1-57 :弦轴板示意图

1. 弦轴板 2. 铁板 3. 琴弦 4. 弦轴

 

6 、弦轴、马钉、挂弦钉、弦钮、弦枕、弦枕钉

弦轴

琴弦的一端通过弦轴孔绕在弦轴上,在调音时通过转动弦轴来提高或降低琴弦的张力,达到调定音高及音准稳定的目的。

马钉

为使琴弦牢固地落在弦马上不脱位,上下两排马钉以相反方向斜栽在弦马上,将琴弦卡在其下,使琴弦即使在强烈振动的情况下,也紧靠在弦马上,并使琴弦下端无效弦长部分不产生杂音。为了保持同一同音弦组内各弦的长度一致,马钉排列与同音弦组的中心线成直角。

挂弦钉

弦的一端是缠绕在弦轴上固定的,而弦的另一端是通过挂弦钉来固定的。为使琴弦的固定端紧贴铁板,挂弦钉要有向琴弦拉紧反方向的倾斜或弯折。

弦钮与弦枕、弦枕钉

弦枕、弦钮是用来支撑琴弦的装置,弦枕钉是用来定位琴弦的装置。弦钮的优点是能够非常准确地体现琴弦工作部分的长度和同音弦组各弦的位置以及相互间的距离。
 
 
原载《中外乐器信息》2008年4-12期