В мире механики существует такое понятие (не путайте с одноимённым законом работы памяти). Слышали о нём не все, тем полезнее узнать, что такое эффект Йоста. Названием и описанием он обязан британскому Институту триботехнологии Йоста (Университет центрального Ланкашира).
В быту и в различных устройствах можно пронаблюдать примеры этого явления. Если пробку закупоренной бутылки прокрутить вокруг своей оси, она выскользнет наружу легче. Сдвинуть с места выключенную паркетно-шлифовальную машину непросто, но если шлифовальные диски крутятся, то аппарат скользит по полу легче – хотя вращение дисков и движение агрегата не совпадает по направлению. Это полезные примеры эффекта. Но он может и навредить, став причиной самопроизвольного ослабления резьбового соединения (то есть закрученные болт и гайка разболтаются).
Почему так происходит?
Болт – стержень, который продевается через закрепляемые объекты. С каждой стороны эти объекты прижимаются гайкой. Когда метиз затягивают, прикладывая усилие, в крепёжном узле образуется и сохраняется напряжение. За счёт него и получается прочное крепление. Это напряжение называется «предварительная нагрузка», или преднатяг. Он помогает крепежу в дальнейшем выполнять свою функцию и противостоять внешним нагрузкам. Сохраняется преднатяг в основном благодаря силе трения в контактных областях узла – там, где резьба крепёжных элементов соприкасается друг с другом. Трение не даёт гайке свободно перемещаться по резьбе болта и таким образом развинчиваться. Но если поверхность, с которой контактирует гайка, скользит туда-сюда, то проявляется эффект Йоста. Хотя плоскость этого движения лежит поперёк болта, оно помогает гайке преодолеть трение, держащее её на месте. Если зажимаемый объект смещается, и между гайкой и болтом из-за этого тоже возникает смещение, то сопротивление трения на резьбе значительно падает – до крайне малых величин. После этого метизу гораздо легче раскручиваться по резьбе. Таким образом эффект Йоста в комбинации с остаточным напряжением после затяжки (эта сила подталкивает метиз в сторону раскручивания) провоцирует самоослабление крепежа.
Ранее исследователи полагали, что болтовое соединение полностью освобождается от трения, которое мешает вращению метиза, если приложена внешняя сила, проходящая по касательной к траектории вращения гайки, и вызывающая сдвиг элементов резьбового соединения относительно друг друга. Дальнейшая работа показала, что если есть поперечное проскальзывание, то противодействующее круговому движению сопротивление остаётся – небольшое, однако измеримое.
Итак
Явление, которое носит данное название, заключается в следующем.
Если есть проскальзывание в одном направлении и вектор движения, которое затрудняется фрикционным сопротивлением, то из-за скольжения это сопротивление снижается и движение облегчается (несмотря на разнонаправленность векторов).
