Önzárás

Az önzárás egyes olyan szerkezeteken alakul ki, melyeknél a nyugalmi egyensúlyt súrlódás teszi lehetővé. Megfelelő kialakítással olyan szerkezeteket lehet készíteni, melyeknél a mozgató erővel arányosan nő a normális erő, így a szerkezet önzáróvá válik, a súrlódás megfelelő elrendezés esetén mindig nagyobb az elmozdító erőnél, így a helyén tartja a testet. Az alábbiak néhány példát tartalmaznak önzárásra.

Rúdban elcsúszó hüvely önzárási határhelyzete

Ferde megakadás

A vázlat egy aszimmetrikusan terhelt, rúdon elcsúsztatható hüvely vázlatát mutatja az önzárás határhelyzetében. Ilyen kialakítással készíthetők például fokozat nélkül állítható polcok, de a fa villanypóznán dolgozó szerelők és favágók mászóvasa is így működik. Az oszlopos és radiál fúrógépek szintén hasonló elrendezéssel készülnek. Az előbbieknél kívánatos az önzárás, a fúrógépeknél viszont elkerülendő. A megcsúszás határán az alábbi összefüggés írható az $N\,$ normális és $S\,$ súrlódás között:

$S=\mu N$,

ahol

$\mu =\tan \rho$

a súrlódási tényező,

$\rho$ pedig a súrlódás fél kúpszöge.

A statikai egyenletekből a függőleges erők egyensúlya:

$F=2S\,$,

a nyomatékok egyensúlya $r={\frac {d}{2}}$ bevezetésével:

$F(p+r)-2rS-Nh=0$

Lazítóerő és normális erő

Végül:

$p={\frac {h}{2\mu }}$.

Amennyiben az erő karja nagyobb, a szerkezet önzáró, ha kisebb, megcsúszik.

Önzárás csavarnál

Csavarmenetnél a súrlódást élesmenet alkalmazásával lehet növelni. Ilyenkor a lazítóerőnél nagyobb a súrlódással arányos normális erő. (Az ábra csak a csavar tengelyével párhuzamos összetevőket mutatja.) Hasonló a helyzet csigahajtásnál is, a legtöbb csigahajtómű önzáró, daruhajtásnál például ha leáll a motor, a teher a fék behúzása esetén sem fut le. Az önzárás azonban rendszerint nem elég biztosíték a fékezésre, mivel a berendezés rezgése esetén (ami akár külső gerjesztés során is bekövetkezhet) a normális erőnél a tömegerők nagyobbak lehetnek és - legalábbis néhány pillanatra - a berendezés lassan elmozdulhat. Ezért használnak fontos kötéseknél csavarbiztosítást, hajtóművek (felvonónál, darunál) pedig kötelezően beépített függetlenül működő féket.

Egyéb alkalmazás

A felvonó kötélszakadása esetén a lezuhanás ellen védő önműködő fogókészüléke is gyakran az önzárás elvén működik. A falnak támasztott létrán felmászó ember is az önzárásnak köszönhetően nem csúszik le. Ritkán gondolnak arra, hogy a rövid elemi szálakból font cérna és kötél azért nem csúszik szét, mert az önzárás olyan erővel tartja össze, hogy túlterhelés esetén inkább az elemi szálak szakadnak el előbb, mint a súrlódással összekötött részek.

Források

• Pattantyús Gépész- és Villamosmérnökök Kézikönyve 2. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1961.
• A mozgás örök ellensége: a súrlódás