琴弦的發(fā)音要素之一即是必須張緊琴弦。當(dāng)弦的直徑、長度不變時(shí)，音高取決于弦的張力，而調(diào)整琴弦張力的手段即是扭轉(zhuǎn)弦軸。換言之，音準(zhǔn)的調(diào)校是通過扭轉(zhuǎn)弦軸，繼而改變琴弦張力來實(shí)現(xiàn)的。由此可見，弦軸松緊是否適度是衡量鋼琴質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。弦軸過松，導(dǎo)致調(diào)律無法進(jìn)行，故當(dāng)前市場(chǎng)上松動(dòng)的鋼琴已基本絕跡。而由于弦軸過緊或有“跳進(jìn)”現(xiàn)象的鋼琴尚可調(diào)試，故弦軸過緊的鋼琴在市場(chǎng)上普遍存在，大家多是認(rèn)為“新琴的弦軸緊點(diǎn)好，調(diào)試幾年后，弦軸過緊的問題自然消失”，這其實(shí)是認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)。
本文針對(duì)弦軸松緊的問題，從理論到實(shí)踐，再到實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了實(shí)物操作研究。盡管筆者有從事鋼琴調(diào)律工作半個(gè)多世紀(jì)的職業(yè)經(jīng)歷，但得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論讓筆者亦感到吃驚。這個(gè)結(jié)論即是：調(diào)律的次數(shù)多少對(duì)弦軸松動(dòng)的影響近乎為“零”。
立式鋼琴的弦列設(shè)計(jì)在“鋼琴鐵板”上呈現(xiàn)交叉排列分布，近20t的弦張力通過弦軸板作用在鐵板上。由220多根琴弦組成的弦列，竟然通過弦枕懸浮在鐵板的表面（離開鐵板約10mm）。這不但使鐵板產(chǎn)生了向前彎曲的力，還由于弦列交叉排布形成兩邊向中間彎曲的力。所以弦軸板不但起到穩(wěn)固弦張力的作用，還起到防止鐵板橫向變形的“龍骨”作用。
一、弦軸板
弦軸板是音準(zhǔn)和音準(zhǔn)穩(wěn)定的核心部件。
弦軸板由密度大的優(yōu)質(zhì)木材制成。現(xiàn)代鋼琴300多年的發(fā)展歷史證明，再優(yōu)質(zhì)的木材，也不能承受近20t的琴弦張力，以及弦軸扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)阻力矩。在早期的鋼琴制造業(yè)，人們?cè)囘^用金屬、塑料、層壓膠布板做弦軸板原料，但均未獲得成功，迄今，還沒找到比多層木質(zhì)膠合板更具優(yōu)勢(shì)的替代品。上世紀(jì)五、六十年代，國內(nèi)鋼琴生產(chǎn)均采用5-7層的膠合弦軸板。由于出材率過低以及木材易受濕度影響，弦軸板易出現(xiàn)質(zhì)量問題而致弦軸松動(dòng)現(xiàn)象屢屢發(fā)生。自上世紀(jì)70年代后期，鋼琴生產(chǎn)開始采用多層（19層）膠合板軸板，因其出材率高、環(huán)保、不變形、較少受濕度影響的優(yōu)勢(shì)，而被鋼琴制造業(yè)普遍采用。自上世紀(jì)80年代以來，我國主要鋼琴廠均已采用此類型膠合軸板，但由于軸與孔的配合未及時(shí)調(diào)整，所以導(dǎo)致弦軸出現(xiàn)過緊現(xiàn)象。雖然多層膠合軸板具備諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于膠液充塞了木材的毛細(xì)管孔，導(dǎo)致了木材彈性下降，以至弦軸過緊，這應(yīng)引起生產(chǎn)廠家高度重視。
弦的張力通過弦軸作用到弦軸板上形成的三種力：一是沿琴弦張力方向產(chǎn)生的拉力；二是直徑大于軸板孔徑的弦軸栽入軸板后對(duì)孔壁產(chǎn)生的壓力；三是由于琴弦纏繞在弦軸上，弦的張力使弦軸形成回轉(zhuǎn)阻力矩。回轉(zhuǎn)阻力距的大小，不僅與弦的張力有關(guān)，還與軸和孔之間的摩擦力有關(guān)。而摩擦力又與軸板木材的密度，軸表面紋牙的狀態(tài)、潔凈程度，軸板鉆孔時(shí)孔壁是否焦糊，以及弦軸的直徑與軸孔徑的配合（即軸在軸孔內(nèi)的“過盈”量），軸栽入孔內(nèi)的深度等因素有關(guān)。這些材質(zhì)、工藝問題并非復(fù)雜問題，假設(shè)以上影響因素均達(dá)標(biāo)，調(diào)律時(shí)松緊適度的弦軸回轉(zhuǎn)阻力矩相關(guān)力學(xué)參數(shù)是可以計(jì)算出來的。前蘇聯(lián)學(xué)者H
kg/cm = 71.75kg/cm·A·捷亞科諾夫在其所著《鋼琴制造》一書中指出：“現(xiàn)代鋼琴弦的最大張力可能相當(dāng)于175kg①。當(dāng)弦軸直徑為7mm，弦直徑為1.2mm時(shí)，最大張力矩（回轉(zhuǎn)阻力矩見圖1）為175×
kg/cm = 71.75kg/cm·A·捷亞科諾夫在其所著《鋼琴制造》一書中指出：“現(xiàn)代鋼琴弦的最大張力可能相當(dāng)于175kg①。當(dāng)弦軸直徑為7mm，弦直徑為1.2mm時(shí)，最大張力矩（回轉(zhuǎn)阻力矩見圖1）為175×
圖1 弦軸回轉(zhuǎn)阻力矩示意圖。
顯然，此張力矩是弦張力與弦軸回轉(zhuǎn)阻力矩的臨界點(diǎn)。如此看來，在實(shí)際應(yīng)用中，這個(gè)回轉(zhuǎn)阻力矩在實(shí)際應(yīng)用中需加以修正。根據(jù)實(shí)踐及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，將回轉(zhuǎn)阻力矩增加50%
×1.5 =107.6當(dāng)軸在軸孔內(nèi)的過盈量加大，即軸的直徑加大或軸孔過小時(shí)，回轉(zhuǎn)阻力矩必然加大，弦軸即呈現(xiàn)過緊狀態(tài)。這不但不利于調(diào)律，也不利于鋼琴的音準(zhǔn)穩(wěn)定。且軸徑過大時(shí)，軸在孔壁內(nèi)易出現(xiàn)“跳進(jìn)”現(xiàn)象（孔壁焦糊時(shí)亦會(huì)出現(xiàn)跳進(jìn)現(xiàn)象），繼而孔壁的木材纖維被破壞。反而在后期更易出現(xiàn)弦軸松動(dòng)的問題。因此，如何使軸徑與孔徑達(dá)到合理配合狀態(tài)，就成為弦軸松緊適度的關(guān)鍵所在。≈110較為適宜：175×
×1.5 =107.6當(dāng)軸在軸孔內(nèi)的過盈量加大，即軸的直徑加大或軸孔過小時(shí)，回轉(zhuǎn)阻力矩必然加大，弦軸即呈現(xiàn)過緊狀態(tài)。這不但不利于調(diào)律，也不利于鋼琴的音準(zhǔn)穩(wěn)定。且軸徑過大時(shí)，軸在孔壁內(nèi)易出現(xiàn)“跳進(jìn)”現(xiàn)象（孔壁焦糊時(shí)亦會(huì)出現(xiàn)跳進(jìn)現(xiàn)象），繼而孔壁的木材纖維被破壞。反而在后期更易出現(xiàn)弦軸松動(dòng)的問題。因此，如何使軸徑與孔徑達(dá)到合理配合狀態(tài)，就成為弦軸松緊適度的關(guān)鍵所在。≈110較為適宜：175× 在鋼琴生產(chǎn)企業(yè)，對(duì)于軸徑與孔徑的配合工藝多加以保密。其實(shí)，軸徑與孔徑的配合與軸板密度、鉆孔工藝、空氣濕度密切相關(guān)，即使達(dá)到最佳配合狀態(tài)的軸、孔配合，也不是一勞永逸和一成不變的。不同批次的軸板，材料密度亦或不同，鉆頭磨削不當(dāng)及鉆頭更換都可能導(dǎo)致阻力矩的變化，故應(yīng)把經(jīng)常使用力矩扳手進(jìn)行測(cè)定作為工藝規(guī)程（有外國著名廠家透露，軸孔配比以7:6.8為宜）。有一點(diǎn)應(yīng)統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，弦的張力與弦的回轉(zhuǎn)阻力矩有直接關(guān)系，但兩者并不相等。因?yàn)椋粝覐南逸S中心通過，頂端用螺絲固定，則其回轉(zhuǎn)阻力矩必為零，而只存在琴弦張力作用在弦軸上的“切向力”。
二、調(diào)律時(shí)弦軸轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度
在對(duì)鋼琴進(jìn)行調(diào)律時(shí)，弦軸被扳手扭轉(zhuǎn)的幅度有多大，此數(shù)據(jù)尚無可查證。對(duì)此，筆者進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量。由于弦長不同，調(diào)律時(shí)同樣升高半音，弦軸轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度亦不同。測(cè)定結(jié)果顯示：當(dāng)提高半音時(shí)，從a（1號(hào)鍵至37號(hào)鍵），弦軸轉(zhuǎn)動(dòng)幅度約為8°，從約需扭轉(zhuǎn)6°，從約需扭轉(zhuǎn)4°，從約需扭轉(zhuǎn)2°。如圖2所示，當(dāng)小字一組音高提升小二度，弦軸旋轉(zhuǎn)約為6.5°。弦軸轉(zhuǎn)動(dòng)幅度的測(cè)量難以做到精確，因?yàn)橄逸S的松緊狀態(tài)不同，變形大小不盡相同。但此項(xiàng)測(cè)試僅為證實(shí)在調(diào)律過程中，弦軸轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度不大，似無精確的必要。
圖2 弦軸扳手旋轉(zhuǎn)角度示意圖。
三、弦軸轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)孔壁的磨損
在調(diào)律實(shí)踐中，較少有提高半音（100音分）的情況，音高變動(dòng)范圍多為20音分左右（約6Hz）。由此看來，作為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，每次調(diào)律弦軸轉(zhuǎn)動(dòng)3°更為適當(dāng)，按每年調(diào)律2次為計(jì)，60年需要調(diào)律120次，則由此大致推算弦軸總體轉(zhuǎn)動(dòng)角度為：120×3°=360°，即正常情況下，鋼琴使用60年，僅相當(dāng)于弦軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周。
在實(shí)踐中，調(diào)律時(shí)換弦現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，中高音區(qū)更換一次新弦，通常要將弦軸倒退三周半，換好后把音調(diào)準(zhǔn)，還需將軸在正轉(zhuǎn)三周半，即換一次琴弦需要把弦軸正反轉(zhuǎn)動(dòng)7周。但實(shí)踐中，尚無換好弦后，軸即松動(dòng)的實(shí)例。客觀地講，將弦軸轉(zhuǎn)動(dòng)7周必然對(duì)軸的松緊造成影響，但由于影響很小，遠(yuǎn)不足以達(dá)到更換弦軸的程度。
近20年來，全國各類調(diào)律培訓(xùn)班紛紛開辦，調(diào)律教學(xué)用琴的弦軸幾乎天天處于調(diào)試練習(xí)狀態(tài)，尚未聞練習(xí)琴有弦軸松動(dòng)的現(xiàn)象。為進(jìn)一步了解弦軸轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)弦軸板磨損的情況，筆者選擇4架“148”型三角鋼琴及“132”型、“120”型立式鋼琴，琴體采用進(jìn)口弦軸板，并在中音區(qū)域選擇10個(gè)未纏繞琴弦的常規(guī)弦軸，分別做“十個(gè)回合”的扭轉(zhuǎn)弦軸的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試，共取得200個(gè)數(shù)據(jù)。此實(shí)驗(yàn)已將弦軸轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)軸孔磨損的測(cè)試做到“極致”：每架鋼琴選出10個(gè)弦軸，將每個(gè)弦軸作順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)各10周，即每個(gè)弦軸旋轉(zhuǎn)20周。弦軸回轉(zhuǎn)阻力矩變化數(shù)據(jù)見表1：
表1 弦軸回轉(zhuǎn)阻力矩變化數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試表（單位：kg）
（注：松軸 = 在軸處靜止?fàn)顟B(tài)，作倒轉(zhuǎn)即逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周。
緊軸 = 將處于倒轉(zhuǎn)一周的軸，作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周，放緊軸的回轉(zhuǎn)力矩小于松軸）
由上表可以看出如下問題：
（1）即使選用進(jìn)口弦軸板，在時(shí)間、鉆孔條件和軸孔配比相同的情況下，弦軸的回轉(zhuǎn)阻力矩亦不相同。這種差異形成的原因可能有兩個(gè)：同一樹種的木材密度不可能完全一致；不排除同一批次弦軸的軸徑有微小差異。因此，為觀察不同阻力矩在轉(zhuǎn)動(dòng)20周后的狀況提供了有益的參考；
（2）上表的差值變化及累計(jì)差值為：松軸與松軸對(duì)應(yīng)，緊軸與緊軸對(duì)應(yīng)。松軸即逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，緊軸即為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；
（3）“1回合”為先逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周（松軸），再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周（緊軸）。各回合數(shù)據(jù)均為“緊軸”比“松軸”阻力矩小，這是因?yàn)樗奢S一周，弦軸退出約3mm，故緊軸初始的阻力矩小于松軸的阻力矩；
（4）從前三回合的累計(jì)差值看，“松軸”的阻力矩下降19kg，而總體下降值為25.5kg，說明初始回轉(zhuǎn)阻力矩過大，則阻力矩下降的幅度加大。由此證明，阻力矩過大時(shí)，存在孔壁被破壞的現(xiàn)象；反之，表中“2軸”初始阻力矩僅為120kg（接近合理阻力矩），20周后僅下降20kg，且下降到85kg時(shí)手感并不覺得松動(dòng)。
（5）表1中第6回合轉(zhuǎn)阻力矩較第5至第2回合加大，是因其間實(shí)驗(yàn)操作有所停頓。
四、結(jié)論
（一）當(dāng)弦軸回轉(zhuǎn)阻力矩適當(dāng)時(shí)，調(diào)律時(shí)弦軸的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)軸孔壁的磨損微乎其微。年久的舊琴，弦軸松動(dòng)是弦軸板木材老化、干燥失去彈性所致。新琴的弦軸過緊會(huì)破壞孔壁的木材纖維，無助于后期弦軸的緊固。
（二）弦的張力與弦軸的回轉(zhuǎn)阻力矩有關(guān)，但弦的張力不等于阻力矩。根據(jù)現(xiàn)代鋼琴琴弦的最大張力、阻力矩不應(yīng)大于100kg120kg。力矩扳手所測(cè)得的數(shù)據(jù)為弦軸的回轉(zhuǎn)阻力矩，并非弦的張力。
（三）多層弦軸板是當(dāng)下最優(yōu)選的軸板之一。多層膠合工藝軸板不僅強(qiáng)化了木材的纖維，更加強(qiáng)了其抵御潮濕的能力，使其耐候性大大增強(qiáng)。只要膠質(zhì)不老化、分解，則不會(huì)出現(xiàn)木材纖維老化松脆失去彈性的問題。
（四）由于多層板所含膠液通過熱壓固化后，減少了木材纖維的彈性，故而對(duì)軸與孔的配合要求更為嚴(yán)格，建議應(yīng)將每批琴以力矩扳手進(jìn)行阻力矩的檢測(cè)納入工藝規(guī)程。
（五）由于多層弦軸板含膠量較傳統(tǒng)軸板大大增加。在為軸板鉆孔時(shí)，軸的孔壁更易出現(xiàn)焦糊而致調(diào)律時(shí)“弦軸跳進(jìn)”。為此建議采取三個(gè)措施：1.采用木工鉆頭，以利木屑退出；2.對(duì)鉆軸孔鉆頭加強(qiáng)管控，應(yīng)納入“計(jì)量”，指定高級(jí)鉗工對(duì)鉆頭進(jìn)行打磨，切不可由鉆床操作師傅打磨。俗話說：車工“怕車桿”、鉗工“怕打眼”。鉆頭的不正確磨削會(huì)導(dǎo)致孔徑不準(zhǔn)；3.打孔進(jìn)鉆應(yīng)采用兩次進(jìn)鉆法，即鉆頭進(jìn)鉆半程提起退屑（切不可使鉆頭離開孔徑）再進(jìn)行二次進(jìn)鉆。
弦軸過緊導(dǎo)致琴的品級(jí)降低，解決問題的關(guān)鍵在于找到合適的弦軸回轉(zhuǎn)阻力矩，只要軸板合格，調(diào)整軸與孔的配比即可取得適當(dāng)?shù)淖枇亍Ｎ覈殉蔀槭澜玟撉偕a(chǎn)大國，只要扎實(shí)地把每個(gè)細(xì)節(jié)做到精益求精，鋼琴強(qiáng)國之夢(mèng)終將成為現(xiàn)實(shí)。
①注：
通常“張力”、“力矩”均應(yīng)以“牛頓”為單位，因上世紀(jì)50年代出版的《鋼琴制造》為我國最早的鋼琴技術(shù)文獻(xiàn)，文中的張力、力矩均以kg為單位，故延用至今，1kgm=9.866Nm。
