自鎖

自鎖現象，指的是如果作用於物體的主動力的合力Q的作用線在摩擦角之內，則無論這個力怎樣大，總有一個全反力R與之平衡，物體保持靜止。

反之，如果主動力的合力Q的作用線在摩擦角之外，則無論這個力多么小，物體也不可能保持平衡。這種與力大小無關而與摩擦角有關的平衡條件稱為自鎖條件。物體在這種條件下的平衡現象稱之自鎖現象。摩擦角與自鎖現象法向反力N與摩擦力F的合力R稱為支持面對物體的全反力。 即摩擦力F達到最大值Fmax時，這時的夾角a也達到最大值b,把b稱為摩擦角。

基本介紹

• 中文名：自鎖
• 外文名：self locking
• 公式：tanb=F/N=fN/N=f
• N：法向反力
• F：摩擦力
• R：合力

簡介

自鎖現象tanb=F/N=fN/N=f此式表明：摩擦角b的正切等於靜摩擦因數。

自鎖

主要內容

物塊平衡時，靜摩擦力不一定達到最大值，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

由於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。由此可知：（1）如果作用於物塊的全部主動力的合力的作用線在摩擦角之內，則無論這個力怎樣大，物塊必保持靜止。稱這種現象為 自鎖現象 。因為在這種情況下，主動力的合力 與法線間的夾角小於摩擦角，因此，主動力的合力 的作用線必在摩擦角之內，而全約束力的作用線也在此摩擦角之內，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。工程實際中常套用自鎖原理設計一些機構或夾具，如千斤頂、壓榨機、圓錐銷等，使它們始終保持在平衡狀態下工作。（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。因為在這種情況下，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。套用這個道理，可以設法避免發生自鎖現象。利用摩擦角的概念，可用簡單的試驗方法，測定靜摩擦因數。如圖所示。

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，並逐漸從零起增大斜面的傾角 θ ，直到物塊剛開始下滑時為止。記下斜面傾角 θ ，這時的 θ 角就是要測定的摩擦角 ,其正切就是要測定的摩擦因數。理由如下：由於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等值、反向、共線，因此必沿鉛直線，重力與斜面法線的夾角等於斜面傾角 θ 。而當物塊處於臨界狀態時，全約束力與法線間的夾角等於摩擦角 ，也即θ=φ。所以摩擦因數為tanθ。

自鎖

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，只有當時，物塊不下滑，即斜面的自鎖條件是斜面的傾角小於或等於摩擦角。斜面的自鎖條件就是螺紋(圖a)的自鎖條件。因為螺紋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。螺母相當於斜面上的滑塊 A，加於螺母的軸向載荷，相當於物塊 A的重力，要使螺紋自鎖，必須使螺紋的升角 θ 小於或等於摩擦角 。因此螺紋的自鎖條件也是 。

電氣領域

所謂自鎖，即依靠接觸器自身的輔助觸點而使其線圈保持通電的現象。

如圖，在控制迴路中，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，達不到控制要求。為了使繼電器或接觸器在按下啟動按鈕SB1後，未按下停止按鈕SB2之前，保持吸合狀態，可在SB1兩端並聯上K1的常開觸點，這樣，按下SB1後,K1吸合，K1的常開觸點閉合，鬆開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並聯上繼電器或接觸器常開輔助觸點的電路就叫電器自鎖電路。

自鎖

標準件

高強度自鎖螺母

為自鎖螺母的一個分類，具有強度高，可靠性強的一面。主要是引進歐洲技術作為前提，用於築路機械、礦山機械、振動機械設備等，國內生產該類產品的廠家甚少。

自鎖原理

尼龍自鎖螺母

尼龍自鎖螺母是一種新型高抗振防鬆緊固零件,能套用於溫度-50～100℃的各種機械、電器產品中。宇航、航空、坦克、礦山機械、汽車運輸機械、農業機械、紡織機械、電器產品以及各類機械對尼龍自鎖螺母的需求量劇增,這是因為它的抗振防松性能大大高於其他各種防松裝置,而且振動壽命要高几倍甚至幾十倍。當前機械設備的事故有80%以上是由於緊固件的鬆動而造成的,特別在礦山機械中尤為嚴重,而使用尼龍自鎖螺母就可以杜絕由於緊固件鬆脫所造成的重大事故。

自鎖螺母

遊動自鎖螺母

GJB 125.1～125.6—86規定的雙耳密封遊動自鎖螺母由密封罩、自鎖螺母、壓圈、密封圈4個零件組成。它結構緊湊,密封可靠,適用於工作壓力不大於2atm,工作介質為汽油、煤油、水或空氣,使用溫度為—50～100℃的產品上。但它在製造工藝、氣密試驗上具有一定難度。

施必牢自鎖螺母

施必牢自鎖螺母獨特的結構。在陰螺紋的牙底處有一個30度的楔形斜面，當螺栓螺母相互擰緊時，螺栓的牙尖就緊緊地頂在施必牢螺紋的楔形斜面上，從而產生了很大的鎖緊力。由於牙形的角度改變，使施加在螺紋間接觸所產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遠大於扣緊壓力，因此,所產生的防松摩擦力也就必然大大增加了。同時，陽螺紋牙頂在與施必牢陰螺紋咬合時，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），避免了普通標準螺紋咬合時，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象。因此，施必牢螺紋聯結副不僅克服了普通標準聯結副在振動條件下易於自松的缺點，而且還可延長使用壽命。

施必牢自鎖螺紋同標準螺紋受力對比圖