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环保工程师:自锁知识点主要内容

http://zige.eol.cn  来源:  作者:考试大  2010-12-07    

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  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 ,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现在摩擦角之外,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。

  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,

  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,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 。

 

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