doc2
.pdf460 |
X. Динамика материальной системы |
Аналогично из уравнений (2) и (3) получим:
Щ =JX2B+Yi |
=~тко2. |
Силы динамического давления вала на опоры численно равны найденным динамическим реакциям опор, т.е.
NA = Nb= —mica2.
Ответ: NA = NB = ~mh)2.
Задача 42.8
Квертикальному валу АВ, вращающемуся
спостоянной угловой скоростью со, жестко прикреплены два стержня. Стержень ОЕ образует
свалом угол ср, стержень OD перпендикулярен плоскости, содержащей вал АВ и стержень ОЕ. Даны размеры: OE = OD = I, АВ = 2а. К концам стержней прикреплены два шара Е и D массы т каждый. Определить силы динамического давления вала на опоры А и В. Шары D и Е считать точечными массами; массами стержней пренебречь.
Ре ш е н и е
Силы динамического давления на опоры А и В возникают только за счет наличия сил инерции и показанных на рисунке. Они
42. Давление вращающегося твердого тела на ось вращения |
461 |
направлены от оси вращения, противоположно соответствующим центростремительным ускорениям точек D и Е.
Составим уравнения равновесия, применив принцип Даламбера:
% Х к =0,
1 М к х = 0 , У > - У / а - Ф ^ с о 8 ф = 0; |
|
||
1 М к у = 0 , |
Хдй =0. |
|
|
В уравнениях (1)-(4) |
|
|
|
Фд -man |
=т1оз2, |
(5) |
|
<Щ- |
таЕ |
= mid? sin ф. |
(6) |
Из уравнений (1) и (4) с учетом выражения (5) найдем
х А = хВ = |
2 |
|
а |
а |
ml(S)1 |
Проекции сил динамического давления вала на ось д: противоположны по знаку найденным реакциям, т.е.
Тогда
A'j = Хо - w/co
Из уравнений (2) и (3) с учетом выражения (6) определим
m/co2(a - 1 сояф) sin ф.
2 а
Ya - —mltir(a -ь / c o s ф ) sin ф lR -
462 |
X. Динамика материальной системы |
Проекции сил динамического давления вала на ось у также противоположны по знаку найденным реакциям, т.е.
„ |
V |
V |
= |
/я/со |
Ответ: |
ХА |
= Хв |
-у- |
т1(й2(а +/cos<p) sin ф
Задача 42.9
Использовав условие задачи 34.1, определить силы динамического давления коленчатого вала на подшипники К и L. Вал вращается равномерно с угловой скоростью ю. При решении можно воспользоваться ответами к задачам 34.1 и 34.23.
Р е ш е н и е
Используя решение задач 34.1 и 34.23, запишем:
хс = ус= О,
3
Ixz=-~md(a+b),
X
42. Давление вращающегося твердого тела на ось вращения |
463 |
|
|
IK |
•Л |
|
|
|
|
= ——md(a +b), |
|
||
|
|
|
Iv= |
0. |
|
Вычислим главный момент инерционных сил: |
|||||
|
|
Мпн = |
- - dt |
= - ( 0 Х ( 1 Щ , |
|
где I = xy |
h |
— тензор инерции коленчатого вала в точ |
|||
-Ixz |
-In |
h |
|
|
|
ке О (в начале координат); со = |
вектор угловой скорости. |
||||
Проекции главного момента инерционных сил на оси координат |
|||||
|
МГ |
= /жсо2, |
M™=-Ixzto2, |
М™ =0. |
Поэтому уравнения моментов сил относительно осей координат
запишем в виде |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
£ |
= 0, |
YK{la |
+b+^-YL{la |
|
+ b / „ с |
о 2 |
= 0; |
||
|
|
= 0, |
-XK[la |
+b + |
|
|
+*+!)" |
АУ |
= 0. |
|
При |
= -Aj, и Fjf = -У/, найдем |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
xK = |
2 |
-xL=lmd^b^\ |
|
|
|
||
|
|
|
|
L |
|
4a + 3b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
•ЯЛа+bW |
|
|
|
||
|
|
|
Yr = -J7. = |
-r-md |
4a + 3b |
|
|
|
||
„ |
|
v |
3 |
(a +6)co2 |
v |
v |
V3 |
,(a+6)co2 |
||
О т в е т : XK |
= -A7 = -/mf- |
— ; |
У* = -У/. = — m d ~ |
—• |
||||||
|
|
|
2 |
4a+3Z> |
|
|
2 |
4я+36 |
466 |
|
X. Динамика материальной системы |
|
Составим уравнения равновесия: |
|
||
I X * =0, |
|
+Xjj +Ф° -Ф® =0; |
(2) |
X I * =0, |
Yf + Уд+ Ф" - Ф" =0; |
(3) |
|
|
|
|
(4) |
X Л/fa = О, - У / ~ + УАД | - Ф^ | / cos а - Ф£ | / cosa =0; |
|||
|
|
|
(5) |
2 |
2 |
3 |
3 |
Из уравнения (2) с учетом выражений (1) следует, что
(6)
Из уравнения (3)
УАЯ=-Увй-
Из уравнения (4) с учетом равенства (6) получим
A//2 co2 sin2a ' Mlhzt2 sin 2a
6h 6h
а из уравнения (5)
Mlh2 sin 2a 6h
Следовательно, направление проекций реакции подшипника В (Х§ и У / ) противоположны указанным на рисунке. Силы же динамического давления на опоры в свою очередь противоположны реакциям.
Задача 42.11
Однородная прямоугольная пластинка OABD массы М со сторонами а и Ь, прикрепленная стороной OA к валу ОЕ, вращается с постоянной угловой скоростью оз. Расстояние между опорами ОЕ = 2а. Вычислить боковые силы динамического давления вала на опоры О и Е.
42. Давление вращающегося твердого тела на ось вращения |
467 |
Р е ш е н и е
Найдем моменты инерции пластинки относительно показанных на рисунке осей координат:
l x |
= ^ ( a 2 + b 2 ) , |
Ixy = 0, |
I x z = 0; |
|
|
||
У _Ма2 |
|
Mab |
_Mb2 |
|
|
||
h~ |
з |
> г — |
4 |
' |
з |
|
|
и главный момент инерциальных сил |
|
|
|||||
|
Ж-ии |
_ |
|
тМаЬа? |
|
|
|
Составим уравнение равновесия: |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
(1) |
|
|
1 |
^ |
= К / . 2 а - ^ с о 2 = 0 . |
(2) |
||
Из уравнений (1), (2) находим: |
|
|
|
||||
|
|
,.„ |
= |
А/ею2 |
,/ п |
ЗМ>со2 |
|
|
|
*б |
|
*й = |
^—> |
|
|
|
|
|
|
|
Aftco2 |
|
|
Реакции J o |
и Х £ равны нулю, так как пластинка находится в плос- |
||||||
кости Оуг. |
|
|
|
|
|
|
|
Силы динамического давления N0x, |
N&, Noy, NEy |
равны найден- |
ным реакциям в точках О и Е, но противоположно направлены, т.е.
N0x |
= -X$= 0, |
N&^-XB" |
0, |
Noy = |
= §Aftco2, |
NEy = -Yg |
= imco2 . |
Ответ: Nox = ЯEx = |
^ = -3Mb®2; NEy = -1 Mb®2. |