Задача 3
Для подъема и перемещения груза применяют механизм, называемый грузовой лебедкой, которая состоит из двигателя, ведущего вала 1, планетарного редуктора, ведомого вала 2, барабана и троса. Двигатель, редуктор и барабан лежат на одной оси, поднимаемый груз Q находится на наклонной плоскости с углом наклона α. Лебедка приводится в движение двигателем. Ведущему валу двигателя сообщается постоянный вращательный момент M1 =1,2M0 (момент M0 удерживает систему в покое, и его величину рассчитывают в процессе решения задачи). Планетарный редуктор предназначен для передачи крутящего момента от двигателя непосредственно к приводу. Редуктор состоит из набора взаимно зацепленных зубчатых колес с перемещающимися осями, которые, в свою очередь, способны вращаться вокруг неподвижных осей. Одно из колес в редукторе установлено неподвижно. Так как подвижные шестерни движутся вокруг одного центра, то вся конструкция напоминает солнечную систему, и поэтому редуктор называется планетарным, а подвижные шестерни – сателлитами. Груз Q поднимается по наклонной плоскости без скольжения, коэффициент трения качения fтр.к. Силы сопротивления, приложенные к механизму редуктора условно приводятся к моменту M2, приложенному к ведомому валу, величина которого принимается пропорциональной угловой скорости вала: M2 = kω2.
Определить:
1) используя теорему об изменении кинетической энергии для механической системы:
● дифференциальное уравнение движения ведущего вала 1;
● закон изменения угловой скорости вала 1, движущегося из состояния покоя до установившегося движения. Привести график этой зависимости;
● угловую скорость установившегося движения;
2) используя теорему об изменении кинетического момента системы:
● силы взаимодействия между двумя сцепленными шестернями;
● закон изменения натяжения троса в зависимости от времени и его установившееся значение;
3) из уравнений движения груза по наклонной плоскости:
● силу реакции наклонной плоскости;
● коэффициент трения скольжения, обеспечивающий качение груза по наклонной плоскости без скольжения.
Задача 4
Однородная нить, к концу которой привязан груз A весом P, огибает неподвижный блок B, охватывает подвижный блок C, поднимается вверх на неподвижный блок D и проходит параллельно горизонтальной плоскости, где к ее концу привязан груз E веса P. Коэффициент трения скольжения груза E о горизонтальную плоскость равен f. Трением качения пренебречь. К оси блока C прикреплен груз K весом Q, под действием силы тяжести которого происходит движение системы. Пренебрегая весами блоков B, C и D, определить ускорения грузов А и E, а также натяжение нити. За обобщенные координаты принять x1 – перемещение груза E, x2 – перемещение груза A.