鋼琴調律中弦軸的受力度指數研究

摘? 要：鋼琴音準的調整是通過調音扳手對弦軸的作業來完成的，調整后的音高仍需要依靠弦軸來穩定。鋼琴弦軸是對音準控制最為直接和有效的手段，準確的音高是音樂表現的必要條件，是激發音樂靈感和演奏激情的源泉。一架保養不好、音律不準的鋼琴很難激發演奏者的靈感和演奏興趣，可見弦軸在調音過程中的巨大作用。

關鍵詞：鋼琴調律；弦軸；音準

鋼琴是我國最為普及的樂器之一，它的特色構造以及音樂學習中對音準的要求，需要每年進行專業的調律。而調律過程中，最重要的就是對鋼琴弦軸進行調整，以期達到最佳音準效果。筆者基于自己在高校從事鋼琴調律的實踐與教學的基礎，以及針對鋼琴調律中弦軸的受力度進行的研究，將梳理兩種調律方法的異同并論析其背后的原因及其影響，以及自身在實踐中的一些思考，集中闡述如下，以就教于方家。

一、從國家標準與國際

標準看鋼琴弦軸維度的不同

弦軸是指能固定琴弦且能調整琴弦松緊度的轉軸，其作用是調整音的高低。國際標準鋼琴弦軸長為65mm，直徑6.9mm～7mm（另有直徑7.2mm～7.4mm，為維修使用） ，前端在15mm處沖壓成有錐度的方形，與調律扳子頭配合，用來扭轉弦軸， 達到調音的目的。在距軸頂端方頭以下15mm處鉆有1.5mm左右的穿弦孔，弦孔以下有8mm～10mm的軸作為纏繞琴弦和調整弦圈的部分，再向下42mm的部分栽入軸孔內，在弦軸尾端有7mm的倒角。而我國鋼琴弦軸長度為62mm～65mm，直徑7mm左右，另有大直徑的為維修使用。前端15mm～18mm處沖壓成有錐度的方形，用于配合調律扳手來扭轉弦軸，在方形處距弦軸前端15mm有1.5mm左右直徑的穿弦孔，弦孔往下有8mm-11mm作為纏繞琴弦和調整弦圈的部分，再向下是帶有紋牙的33mm左右插入軸孔內，在弦軸尾部有6mm 左右的倒角。

據資料顯示，從建國后的四大鋼琴廠到現在的鋼琴制造廠，所選用的弦軸材料有45中碳鋼、60Si2mn合金彈簧鋼、65碳素彈簧鋼等金屬弦軸材料。輕工部1975年頒發的鋼琴部件標準（SG96-75）將弦軸材料定為65碳素彈簧鋼。1985年9月提出的鋼琴國標將弦軸材料規定為“用GB3206-82優質碳素結構鋼絲中的45中碳鋼，或與此性能相同或更好的材料”。直到《GB/T10159-2002》規定弦軸應符合GB/T3206中45#鋼，或使用與此性能相同甚至更好的材料。

根據上述我們可以得知，弦軸在材料的選用上，隨著科技的發展，雖然不同時期所用材料有所不同，但都具有一定的共性——強度和彈性。

二、弦軸在常態化

與調律中受力指數的變化

鋼琴調律中弦軸受力是通過軸與軸孔壁的摩擦力來張緊琴弦，該摩擦力稱為回轉阻力矩。弦張力增大，回轉阻力矩也相應增大。當弦張力很大、阻力矩亦很大時，弦的張力就產生了對弦軸的切向力（橫向力或稱剪切力）。

弦軸的受力變化表現在常態下和調律狀態下，常態是指鋼琴正常狀態下的弦軸狀態，調律狀態是指在調律過程中弦軸的狀態，通過常態下和調律狀態下的弦軸分析，能讓我們更清晰的認識到弦軸在調律中的重要性。

弦軸是最直接的受力部分，弦軸部分的受力變化受鋼琴調律方法的影響最大，因此，當使用不一樣的操作方法時，弦軸部分的受力情況就不可能一樣，這樣的變化會直接影響音高的穩定性。弦軸受力也因材料選擇不合理，而導致弦軸斷裂都發生在調音時。并且弦軸在受琴弦張力作用的情況下，有傾斜和轉動的趨勢，保持弦軸處于平衡狀態的外力來自木圈和弦軸板，克服弦軸轉動的摩擦阻力矩主要決定于弦軸與弦軸板間的擠壓力和摩擦系數。

（一）常態下弦軸的受力變化

常態下的弦軸是指在調律進行之前，弦軸是處于靜止狀態的，也就是說弦軸在沒有受到外力作用時，露在弦軸板外部的拉力是來自于琴弦的，同時弦軸還有一個向左方向扭轉的力，與弦軸鑲嵌入弦軸板內部的部分承受的相反方向的回轉摩擦力共同作用，使弦軸的內部和外部保持平衡，處于靜止的狀態。

為了便于理解弦軸的受力原理，我們把弦軸分為A、B、C三段。

A段弦軸：從弦軸頭到穿弦孔，是接受調音扳手外力作用的部分，也是調律過程中首先受力的地方。

B段弦軸：從穿弦孔到弦軸板外部，是固定纏繞的琴弦并承受張力的部分，也是弦軸受力最大的地方。

C段弦軸：沒入弦軸板中的弦軸部分，主要是指帶有紋牙的部分，它與弦軸板產生摩擦，也是音準穩定的重要軸體。

從以上可以得知，鋼琴上的弦軸在靜止狀態時，弦軸會受到弦張力向下的力，但是沒入弦軸板內的弦軸C段是靜止不動的，因為C段弦軸與弦軸孔壁的摩擦力始終大于或等于弦的張力。在弦軸孔之外的弦軸，A和B段弦軸被兩個力作用著：一個是垂直方向的張力，另一個是逆時針方向的扭轉力。這兩種力使A和B段弦軸出現向下彎曲和逆時針扭曲的兩種變形，雖然變形極其微小，但它們確實存在，所以，弦軸的彎曲和逆時針的扭曲對音高會有影響，換句話說，正常的音高是在弦軸彎曲和弦軸逆時針扭曲下的音高。

（二）鋼琴調律狀態下弦軸的受力變化

鋼琴調律狀態下弦軸的受力變化是指在調整音高時，主要依靠轉動弦軸來完成，有3種主要力在調律時作用于弦軸：扳子施加的外力、弦拉力、摩擦力。在此過程中，操作方式和運扳方向的不同使琴弦的弦軸常態下的受力狀況也不同。當音升高時，扳手向右轉動；當音降低時，扳手向左轉動，施加的力量向左方向， 形成合力。

因琴弦受張力、氣溫的變化、彈奏鋼琴、弦軸板、琴弦的質量、鋼琴的質量、搬運、移動鋼琴的影響，從而導致鋼琴音準偏高或偏低。

所以在調律狀態下弦軸有兩種受力變化，一是將相對較低的音向高調動，另一種是將較高的音向低調動，這兩種皆使琴弦的張力和扭轉力有所改變，從而引起音高的變化。

1.音準變低往高調整

因受溫度的影響和弦張力的下降，弦軸發生松馳會導致音準偏低，調整步驟如下。

步驟一：調音扳手插入A段弦軸順時針轉動，由于弦張力的作用，B段弦軸會出現抵抗的力，這時和A段形成相反的力，接著調音扳手的加力，A段的力逐漸大于B段的抵抗力，這時B段弦軸才會和A段相同方向轉動。期間，A和B段弦軸先克服逆時針的扭轉變形，后開始順時針扭轉變形，這時，聽到的音也開始升高。

步驟二：隨著A和B段順時針轉動的力度加大，C段弦軸和弦軸孔壁摩擦力的增加，來抵抗A和B段弦軸順時針轉動的力。但是A和B段弦軸的轉動力度不斷加大，A和B段的順時針力大于C段和弦軸孔壁的摩擦力后，C段弦軸開始在摩擦狀態下開始轉動，這時A和B段弦軸扭轉變形減小，甚至出現反方向變形。調音扳手順時針作業的力停止后，A和B段弦軸會快速回歸原始狀態。

步驟三：弦軸C段雖然有一個逆時針方向的扭轉力，但C段和弦軸孔壁產生摩擦力大于或等于扭轉力，所以回歸原始狀態時間遠遠大于A和B段。

步驟四：聽音，發現音準較調整前會升高。

2.音準變高往低調整，步驟如下：

步驟一：調音扳手插入A段弦軸逆時針方向轉動，這時B段弦軸上的張力和A段弦軸轉動用力的方向一致，它們開始一起轉動，轉動力量傳到C段，C段弦軸與弦軸孔壁摩擦力產生阻礙。但隨著A和B段轉動力度不斷加大，扭轉的力度大于C段和弦軸孔的摩擦力，C段就開始和AB段一起轉動起來。這時ABC段弦軸扭轉變形加大，調音扳手逆時針作業的力停止后，A和B段弦軸會快速回歸原始狀態。

步驟二：C段因為和弦軸孔壁產生摩擦力，再加上逆時針方向的扭轉力，回歸原始狀態的音高變為不可能。

步驟三：聽音，發現音準較調整前會降低。

（三）常態下和調律狀態下弦軸的受力比較

常態下弦軸的受力與調律狀態下弦軸的受力存在有些許的不同，常態下弦軸的受力與調律狀態下的受力的相同之處為在弦軸板內，都存在有一定的摩擦力。不同之處常態下弦軸的受力為弦軸板外的拉力、左扭轉力和嵌入板內的回旋摩擦力共同完成，調律狀態下的受力為在調整音高時，主要依靠轉動弦軸來完成。

如果僅僅A和B段轉動，C段不受力轉動的情況下，A和B段在張力和扭轉力的作用下，很快使升高或降低的音返回原始狀態，只有C段轉動，音才會從根本上改變音高。因C段弦軸與弦軸孔壁的摩擦力在沒有人為的干預下，力是大于或等于弦的張力和扭轉力的，所以得出弦軸C段的位置決定音的高低。

三、兩種常規調律方法中弦軸的變化指數

（一）音準偏低到音準

1.方法

調律師在作業過程中，若琴音低于標準音時，調律扳手插入弦軸A段順時針轉動，弦軸C段在弦軸A、B段帶動下轉動到準點時停止作業，此時弦軸A、B段迅速回到常態下的受力狀態。而C 段在弦軸孔壁對弦軸的摩擦力始終大于或等于弦的張力的情況下，會暫時穩定在準點音高上，這種摩擦力會讓弦軸C段產生一種順時針方向扭曲的力，在短時間內這種扭曲力確實可以改變音高。但因為弦軸尾端還沒有順時針扭轉到準點，所以它反而增加了更多的逆時針方向的扭轉力，以至于鋼琴調律后穩定性較差，容易走音。

2.弦軸的變化指數

現在我們把C段分成兩段，靠近B段的為C1，另一段為C2，C1是調律后達到準點的位置，C1的長度≥C2的長度。C1段的弦軸和弦軸板的摩擦力大于或等于C2的摩擦力后，音才會穩定到準點，但因C2沒達到準點，也可以肯定地說還低于準點位置，所以，音的穩定性較差。

（二）設置“過拉”

1.方法

我們在調律作業琴音由低往高的時候，順時針轉動弦軸，當音準達到準點后，繼續順時針轉動，當感覺到弦軸的轉動后即停，這時音已高出標準音，再逆時針轉動調律扳手，使音高降低到標準音高，這種方法為“過拉”調律方法。設置“過拉”的調律手法為大多數從業者使用，這種方法顯而易見比前一種對音的穩定性更好。

因為這種方法充分考慮到了弦軸C段在弦軸板內的摩擦力，這種力會讓弦軸C段扭轉變形。順時針設置“過拉”中的音適當高于準點再逆時針回到準點可看出，一是降低音高到標準音，二是釋放弦軸C段變形的扭轉力，弦軸的變形、扭轉力越小，音準的穩定性就會越好。

弦軸C段的位置決定音的高低，為了清楚看到兩次的調律后的弦軸C段變化，我們重點把弦軸C段（帶有紋牙的33mm左右的部分）再次分段C1、C2。

2.弦軸的變化指數

C段弦軸在順時針設置“過拉”過程中，音適當高于準點再逆時針回到準點能理解這樣可以釋放掉大多數的弦軸變形的扭轉力，這樣C段弦軸相對變形較小，整體保持在一個較好的音準位置，音準的穩定性大于第一種方法。

四、基于音準穩定目的

“過拉”操作中弦軸受力度的分析

現在我們來繼續深入探討弦軸因C段的變形對其音準穩定的影響。

（一）音由低往高略大于“過拉”調律

由音低到準點后繼續順時針上行略大于“過拉”的上行距離，這種大于“過拉”的距離之后再逆時針回到準點。

（二）弦軸變化

現在我們把弦軸C段人為地分成三段：距離B段由近到遠分為C1、C2、C3，弦軸C1和C2為音準點部分，C3位置是適當高于準點音的部分。

因為C1、C2、C3在弦軸板握釘力相同的情況下，C1+C2的摩擦力面積大于C3，所以音還會穩定在準點。C3本身有一個逆時針方向的扭轉力，這時候的C3高于標準音，它不但把逆時針方向的扭轉力給抵消后，還產生一種順時針向上的扭轉力，雖然這種扭轉力小，抵抗不了C1和C2的對弦軸板的摩擦力，但它對音準更長久的穩定起到了積極的作用。這種弦軸的微變形對音準的穩定高于前兩種弦軸變化，它從理論上和實踐上都值得大家探討。但在調律過程中，弦軸C1和C2為音準點部分，C3位置如過高于準點音，它不但把逆時針方向的扭轉力給抵消后，還會產生一種順時針向上的扭轉力，當這種扭轉力大于C2對弦軸板的摩擦力后會帶領C2順時針向高音反彈。如果這種扭轉力繼續加大，這時順時針向上的扭轉力過大于C2時，也會帶領C1同時向順時針反彈，這樣會使音高較快的高于準點音的位置，所以C3略高于標準音需要把握一個度。

此方法需要從業者不斷摸索嘗試，弦軸C1和C2為音準點部分，讓C3位置略高于準點音，雖然它會產生一種順時針向上的扭轉力，但因為小于C1、C2對弦軸板的摩擦力，所以C3會保持準點音不變。但C3亦不可過高于音準點位置，否則會適得其反，只有操作方法得當才能讓音準穩定持久。

五、結語

眾所周知，弦軸在鋼琴中是連接琴弦和穩定琴弦的重要載體，具有不可或缺的重要作用。對于鋼琴調律師而言，鋼琴弦軸是對音準控制最為直接和有效的手段，每次的實際操作都是通過鋼琴調律運扳手法使弦軸運動，從而引起鋼琴音高的變化。我們知道，準確的音高是音樂表現的必要條件，是激發音樂靈感和演奏激情的源泉，因此，一架保養不好的、音律不準的鋼琴很難激發演奏者的靈感和演奏興趣，這就體現出弦軸在調音過程中的巨大作用。所以，本文把弦軸C段的受力變化分成C1、C2、C3三段進行論述，更能清晰地說明怎么能夠更好地穩定音準，以期引起廣大鋼琴調律師們在調律中對弦軸的重視，充分理解弦軸在受力變化時對音準的影響，從而達到在鋼琴調律中更好地穩定音準的目的。

參考文獻：

[1]畢肖普，巴克.鋼琴手冊 選購、養護、修理、調音及疑難問題解答[M].上海妙言翻社，譯. 莊平賢，譯.北京：人民郵電出版社，2015.

[2]金先斌.鋼琴弦軸漫談[J].演藝科技，2014（4）：45-47.

[3]王秀根.鋼琴弦軸木圈和弦軸板的受力分析[J].樂器，1992（1）：5-6.

作者簡介：倪鐵峰，河南師范大學教師。

編輯：劉貴增