В месте свинчивания с гайкой

Осевая сила F, действующая на резьбовой стержень, передается через резьбу гайке и уравновешивается реакцией ее опоры. При этом резьбовой стержень растягивается, а гайка сжимается. Задача о распределении осевой силы F по виткам резьбы является статически неопределимой и для ее решения рассматривают условия совместности деформаций тела стержня и гайки. На рис.31 представлен результат решения этой задачи в 1902 году проф. Н.Е. Жуковским для гайки с десятью витками в предположении, что погрешность по шагу резьбы равна нулю. Как видно из рисунка, при сделанных допущениях первый со стороны опорной поверхности виток резьбы передает 34% всей осевой силы, второй – около 23% , а десятый – меньше 1%.

В связи с неравномерным распределением осевой силы F по виткам резьбы большое увеличение высоты гайки оказывается бесполезным.

Рис.31. Характер распределения осевой силы F, действующей на резьбовой стержень, между витками резьбы (решение Н.Е.Жуковского) [4]

Улучшить характер распределения осевой силы по виткам резьбы можно конструктивным путем, используя так называемые висячие гайки (рис. 32, а…в). Выравнивание нагрузки в резьбе здесь достигается тем, что как резьбовой стержень, так и гайка растягиваются. Кроме того, в наиболее нагруженной нижней зоне висячая гайка тоньше и обладает повышенной податливостью, что так же способствует выравниванию осевой силы по виткам резьбы гайки.

Рис.32. Конструктивные способы повышения равномерности распределения осевой силы F

по виткам резьбы [4]

Определенный эффект может быть достигнут в случае среза у гайки вершин нижних витков резьбы под углом γ = 15…20º (рис. 32, г). При этом увеличивается прогиб нижних витков резьбового стержня, так как они соприкасаются с гайкой не всей поверхностью, а только своими вершинами. Увеличение прогиба витков снижает нагрузку этих витков.

Специальные гайки особенно эффективны в резьбовых соединениях, подвергающихся действию внешних переменных нагрузок. Разрушение таких соединений носит усталостный характер и происходит в зоне наибольшей концентрации напряжений у нижнего (наиболее нагруженного) витка резьбы. Применение гаек специальной конструкции позволяет повысить динамическую прочность резьбовых соединений на 20…30%.