[科普中国]-自锁

简介

自锁现象tanb=F/N=fN/N=f此式表明：摩擦角b的正切等于静摩擦因数。1

主要内容物块平衡时，静摩擦力不一定达到最大值，可在零与最大值之间变化，所以全约束力与法线间的夹角φ也在零与摩擦角之间变化。

推理由于静摩擦力不可能超过最大值，因此全约束力的作用线也不可能超出摩擦角以外，即全约束反力必在摩擦角之内。由此可知：（1）如果作用于物块的全部主动力的合力的作用线在摩擦角之内，则无论这个力怎样大，物块必保持静止。称这种现象为 自锁现象 。因为在这种情况下，主动力的合力 与法线间的夹角小于摩擦角，因此，主动力的合力 的作用线必在摩擦角之内，而全约束力的作用线也在此摩擦角之内，主动力的合力 和全约束力 必能满足二力平衡条件，如图所示，所以物块必静止。工程实际中常应用自锁原理设计一些机构或夹具，如千斤顶、压榨机、圆锥销等，使它们始终保持在平衡状态下工作。（2）如果全部主动力的合力 的作用线在摩擦角 之外，则无论这个力怎样小，物块一定会滑动。因为在这种情况下，全部主动力的合力 的作用线已在摩擦角之外，全约束力的作用线不可能出摩擦角之外，不能满足二力平衡条件，如图所示，所以物块不会静止。应用这个道理，可以设法避免发生自锁现象。利用摩擦角的概念，可用简单的试验方法，测定静摩擦因数。如图所示。1

把要测定的两种材料分别做成斜面和物块，把物块放在斜面上，并逐渐从零起增大斜面的倾角 θ ，直到物块刚开始下滑时为止。记下斜面倾角 θ ，这时的 θ 角就是要测定的摩擦角 ,其正切就是要测定的摩擦因数。理由如下：由于物块仅受重力和全约束力作用而平衡，所以重力与全约束力应等值、反向、共线，因此必沿铅直线，重力与斜面法线的夹角等于斜面倾角 θ 。而当物块处于临界状态时，全约束力与法线间的夹角等于摩擦角 ，也即θ=φ。所以摩擦因数为tanθ。1

条件下面讨论斜面的自锁条件，即讨论物块 A在铅直载重 的作用下(上图)，不沿斜面下滑的条件。由前面分析可知，只有当时，物块不下滑，即斜面的自锁条件是斜面的倾角小于或等于摩擦角。斜面的自锁条件就是螺纹(图a)的自锁条件。因为螺纹可以看成为绕在一圆柱体上的斜面，如图b所示，螺纹升角 θ 就是斜面的倾角，如图c所示。螺母相当于斜面上的滑块 A，加于螺母的轴向载荷，相当于物块 A的重力，要使螺纹自锁，必须使螺纹的升角 θ 小于或等于摩擦角 。因此螺纹的自锁条件也是 。1

电气领域所谓自锁，即依靠接触器自身的辅助触点而使其线圈保持通电的现象。

如图，在控制回路中，按下启动按钮SB1，继电器K1（或接触器）吸合，但一旦放开SB1，继电器K1断电，达不到控制要求。为了使继电器或接触器在按下启动按钮SB1后，未按下停止按钮SB2之前，保持吸合状态，可在SB1两端并联上K1的常开触点，这样，按下SB1后,K1吸合，K1的常开触点闭合，松开SB1，继电器仍然吸合，直到按下停止按钮SB2。这种在启动按钮两端并联上继电器或接触器常开辅助触点的电路就叫电器自锁电路。1

标准件高强度自锁螺母为自锁螺母的一个分类，具有强度高，可靠性强的一面。主要是引进欧洲技术作为前提，用于筑路机械、矿山机械、振动机械设备等，国内生产该类产品的厂家甚少。1

尼龙自锁螺母尼龙自锁螺母是一种新型高抗振防松紧固零件,能应用于温度-50～100℃的各种机械、电器产品中。宇航、航空、坦克、矿山机械、汽车运输机械、农业机械、纺织机械、电器产品以及各类机械对尼龙自锁螺母的需求量剧增,这是因为它的抗振防松性能大大高于其他各种防松装置,而且振动寿命要高几倍甚至几十倍。当前机械设备的事故有80%以上是由于紧固件的松动而造成的,特别在矿山机械中尤为严重,而使用尼龙自锁螺母就可以杜绝由于紧固件松脱所造成的重大事故。1

游动自锁螺母GJB 125.1～125.6—86规定的双耳密封游动自锁螺母由密封罩、自锁螺母、压圈、密封圈4个零件组成。它结构紧凑,密封可靠,适用于工作压力不大于2atm,工作介质为汽油、煤油、水或空气,使用温度为—50～100℃的产品上。但它在制造工艺、气密试验上具有一定难度。1

施必牢自锁螺母施必牢自锁螺母独特的结构。在阴螺纹的牙底处有一个30度的楔形斜面，当螺栓螺母相互拧紧时，螺栓的牙尖就紧紧地顶在施必牢螺纹的楔形斜面上，从而产生了很大的锁紧力。由于牙形的角度改变，使施加在螺纹间接触所产生的法向力与螺栓轴线成60度角，而不是像普通螺纹那样的30度角。显然施必牢螺纹法向压力远远大于扣紧压力，因此,所产生的防松摩擦力也就必然大大增加了。同时，阳螺纹牙顶在与施必牢阴螺纹咬合时，牙顶处齿尖易变形，使载荷均匀地分布在接触的螺旋线全长上（见图），避免了普通标准螺纹咬合时，80%以上的总载荷集中作用在第一和第二牙的螺纹面上的现象。因此，施必牢螺纹联结副不仅克服了普通标准联结副在振动条件下易于自松的缺点，而且还可延长使用寿命。1