[科普中國]-自鎖

簡介

自鎖現(xiàn)象tanb=F/N=fN/N=f此式表明：摩擦角b的正切等于靜摩擦因數(shù)。1

主要內(nèi)容物塊平衡時(shí)，靜摩擦力不一定達(dá)到最大值，可在零與最大值之間變化，所以全約束力與法線間的夾角φ也在零與摩擦角之間變化。

推理由于靜摩擦力不可能超過最大值，因此全約束力的作用線也不可能超出摩擦角以外，即全約束反力必在摩擦角之內(nèi)。由此可知：（1）如果作用于物塊的全部主動力的合力的作用線在摩擦角之內(nèi)，則無論這個力怎樣大，物塊必保持靜止。稱這種現(xiàn)象為 自鎖現(xiàn)象 。因?yàn)樵谶@種情況下，主動力的合力 與法線間的夾角小于摩擦角，因此，主動力的合力 的作用線必在摩擦角之內(nèi)，而全約束力的作用線也在此摩擦角之內(nèi)，主動力的合力 和全約束力 必能滿足二力平衡條件，如圖所示，所以物塊必靜止。工程實(shí)際中常應(yīng)用自鎖原理設(shè)計(jì)一些機(jī)構(gòu)或夾具，如千斤頂、壓榨機(jī)、圓錐銷等，使它們始終保持在平衡狀態(tài)下工作。（2）如果全部主動力的合力 的作用線在摩擦角 之外，則無論這個力怎樣小，物塊一定會滑動。因?yàn)樵谶@種情況下，全部主動力的合力 的作用線已在摩擦角之外，全約束力的作用線不可能出摩擦角之外，不能滿足二力平衡條件，如圖所示，所以物塊不會靜止。應(yīng)用這個道理，可以設(shè)法避免發(fā)生自鎖現(xiàn)象。利用摩擦角的概念，可用簡單的試驗(yàn)方法，測定靜摩擦因數(shù)。如圖所示。1

把要測定的兩種材料分別做成斜面和物塊，把物塊放在斜面上，并逐漸從零起增大斜面的傾角 θ ，直到物塊剛開始下滑時(shí)為止。記下斜面傾角 θ ，這時(shí)的 θ 角就是要測定的摩擦角 ,其正切就是要測定的摩擦因數(shù)。理由如下：由于物塊僅受重力和全約束力作用而平衡，所以重力與全約束力應(yīng)等值、反向、共線，因此必沿鉛直線，重力與斜面法線的夾角等于斜面傾角 θ 。而當(dāng)物塊處于臨界狀態(tài)時(shí)，全約束力與法線間的夾角等于摩擦角 ，也即θ=φ。所以摩擦因數(shù)為tanθ。1

條件下面討論斜面的自鎖條件，即討論物塊 A在鉛直載重 的作用下(上圖)，不沿斜面下滑的條件。由前面分析可知，只有當(dāng)時(shí)，物塊不下滑，即斜面的自鎖條件是斜面的傾角小于或等于摩擦角。斜面的自鎖條件就是螺紋(圖a)的自鎖條件。因?yàn)槁菁y可以看成為繞在一圓柱體上的斜面，如圖b所示，螺紋升角 θ 就是斜面的傾角，如圖c所示。螺母相當(dāng)于斜面上的滑塊 A，加于螺母的軸向載荷，相當(dāng)于物塊 A的重力，要使螺紋自鎖，必須使螺紋的升角 θ 小于或等于摩擦角 。因此螺紋的自鎖條件也是 。1

電氣領(lǐng)域所謂自鎖，即依靠接觸器自身的輔助觸點(diǎn)而使其線圈保持通電的現(xiàn)象。

如圖，在控制回路中，按下啟動按鈕SB1，繼電器K1（或接觸器）吸合，但一旦放開SB1，繼電器K1斷電，達(dá)不到控制要求。為了使繼電器或接觸器在按下啟動按鈕SB1后，未按下停止按鈕SB2之前，保持吸合狀態(tài)，可在SB1兩端并聯(lián)上K1的常開觸點(diǎn)，這樣，按下SB1后,K1吸合，K1的常開觸點(diǎn)閉合，松開SB1，繼電器仍然吸合，直到按下停止按鈕SB2。這種在啟動按鈕兩端并聯(lián)上繼電器或接觸器常開輔助觸點(diǎn)的電路就叫電器自鎖電路。1

標(biāo)準(zhǔn)件高強(qiáng)度自鎖螺母為自鎖螺母的一個分類，具有強(qiáng)度高，可靠性強(qiáng)的一面。主要是引進(jìn)歐洲技術(shù)作為前提，用于筑路機(jī)械、礦山機(jī)械、振動機(jī)械設(shè)備等，國內(nèi)生產(chǎn)該類產(chǎn)品的廠家甚少。1

尼龍自鎖螺母尼龍自鎖螺母是一種新型高抗振防松緊固零件,能應(yīng)用于溫度-50～100℃的各種機(jī)械、電器產(chǎn)品中。宇航、航空、坦克、礦山機(jī)械、汽車運(yùn)輸機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、紡織機(jī)械、電器產(chǎn)品以及各類機(jī)械對尼龍自鎖螺母的需求量劇增,這是因?yàn)樗目拐穹浪尚阅艽蟠蟾哂谄渌鞣N防松裝置,而且振動壽命要高幾倍甚至幾十倍。當(dāng)前機(jī)械設(shè)備的事故有80%以上是由于緊固件的松動而造成的,特別在礦山機(jī)械中尤為嚴(yán)重,而使用尼龍自鎖螺母就可以杜絕由于緊固件松脫所造成的重大事故。1

游動自鎖螺母GJB 125.1～125.6—86規(guī)定的雙耳密封游動自鎖螺母由密封罩、自鎖螺母、壓圈、密封圈4個零件組成。它結(jié)構(gòu)緊湊,密封可靠,適用于工作壓力不大于2atm,工作介質(zhì)為汽油、煤油、水或空氣,使用溫度為—50～100℃的產(chǎn)品上。但它在制造工藝、氣密試驗(yàn)上具有一定難度。1

施必牢自鎖螺母施必牢自鎖螺母獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。在陰螺紋的牙底處有一個30度的楔形斜面，當(dāng)螺栓螺母相互擰緊時(shí)，螺栓的牙尖就緊緊地頂在施必牢螺紋的楔形斜面上，從而產(chǎn)生了很大的鎖緊力。由于牙形的角度改變，使施加在螺紋間接觸所產(chǎn)生的法向力與螺栓軸線成60度角，而不是像普通螺紋那樣的30度角。顯然施必牢螺紋法向壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于扣緊壓力，因此,所產(chǎn)生的防松摩擦力也就必然大大增加了。同時(shí)，陽螺紋牙頂在與施必牢陰螺紋咬合時(shí)，牙頂處齒尖易變形，使載荷均勻地分布在接觸的螺旋線全長上（見圖），避免了普通標(biāo)準(zhǔn)螺紋咬合時(shí)，80%以上的總載荷集中作用在第一和第二牙的螺紋面上的現(xiàn)象。因此，施必牢螺紋聯(lián)結(jié)副不僅克服了普通標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)副在振動條件下易于自松的缺點(diǎn)，而且還可延長使用壽命。1