王宝超，刘红旗，南光熙，石献金，杨 超

（机械科学研究总院 中机生产力促进中心，北京 100044）

0 引言

自锁现象在机械工程中具有十分重要的意义。一方面，当设计机械时，为使机械能够实现预期的运动，要避免在运动方向上发生自锁；另一方面，有些工程机械的动作又需要具有自锁的特性[1]。螺旋传动副是一种常用的自锁机构。例如，螺旋传动副自锁装置在矿井提升中的应用[2]。在升船机安全机构中，采用由螺杆螺母组成的螺旋传动副的自锁装置，用以升船机的安全保障。当出现意外事故和过载时，液气弹簧动作，螺杆螺母牙齿接触并自锁，从而将船厢锁定在螺母柱和塔柱上。

安全有效确保螺杆螺母的自锁条件对保证升船机构的安全性将非常重要。螺旋传动的自锁失效与机构摩擦角[3]有直接的关系，而摩擦角由表面摩擦系数决定。摩擦系数的确定是一个比较复杂的问题，特别是在工程应用中，它和多方面的因素有关：材料、表面粗糙度、表面润滑情况等。为了有效评估设计单位设计的螺杆螺母自锁装置，需要借助试验研究的方式对其自锁特性进行验证。

1 试验目的

为了有效评估所设计的螺杆螺母自锁装置，考虑系统的安全可靠性，选择合适的摩擦系数，保证螺杆螺母的自锁可靠性，是设计单位重点考虑的问题。理论上，螺杆螺母螺旋副的自锁条件是tanλ≤fv（λ—螺纹副的螺旋升角和fv—螺旋副的摩擦系数）。

设计单位设计的螺旋副参数为：取f=0.1 作为自锁设计条件，螺杆螺母的螺旋升角为5.64°，并要求加大螺杆螺母表面粗糙度（粗糙度Rz100），以保证摩擦系数不小于0.12。……