II Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2010

Прочность и выносливость резьбового соединения во многом зависит от того, как нагрузка распределяется по виткам резьбы. Распределение нагрузки по виткам резьбы (РНВР) происходит по определённому закону, на который могут существенно влиять схема нагружения и форма тел резьбовых деталей. По схеме нагружения различают два основных типа резьбового соединения: болт-гайка со сжатой гайкой и растянутым болтом (рис. 1, а), и стяжка с растянутыми гайкой и болтом (рис. 1, б).

В стандартных резьбовых соединениях типа болт-гайка РНВР достаточно неравномерно (31% осевой нагрузки приходится на первый виток, 22% на второй, и всего 4% на последний виток резьбы), это снижает их прочность и надёжность, поэтому задача создания рационального резьбового соединения является важной и актуальной.

В соединениях работающих по схеме стяжка РНВР более равномерно и может быть улучшено варьированием формы тел резьбовых деталей.

Решение задачи синтеза форм тел резьбовых деталей, обеспечивающих равномерное РНВР, позволяет сделать следующие выводы: классическое соединение типа болт-гайка не имеет перспектив решения задачи равномерного РНВР; существенная неравномерность распределения нагрузки не может быть улучшена изменением конструкций элементов; для создания рационального резьбового соединения необходимо включение в резьбовое соединение третьего звена и перехода на схему стяжка (рис. 1, в). Для болта постоянного сечения равномерное РНВР обеспечивают гайки гиперболического или близкого к нему профилей (рис. 1, г).

На рис. 1, в показана конструкция рационального резьбового соединения. За счёт установки опорной втулки соединение работает по схеме стяжка, а трёхступенчатая гайка, составленная из усеченных конусов, обеспечивает РНВР близкое к равномерному.