Engineering
Zębatka i zębnik
Podnieś ładunek pionową zębatką, a potem odwróć napęd; ustaw zębatkę poziomo i odwróć ponownie. Wiszący ciężar utrzymuje jedną flankę dociśniętą, a wózek na prowadnicy z tarciem musi najpierw przejść przez luz.
Co się dzieje
Zębnik obracający się w nieruchomym łożysku przesuwa zębatkę wzdłuż prowadnicy: x = r·θ, a siła na zębie wynosi F = T/r. W układzie pionowym zębatka podnosi ładunek, w poziomym pcha wózek po prowadnicy z tarciem suchym. Zęby mają luz j: w jego obrębie para jest luźna, a zębnik naciska tylko na flankę, do której dotrze. Odwróć napęd. Wiszący ciężar utrzymuje obciążoną tę samą flankę, więc zębatka od razu podąża za zębnikiem, teraz opuszczając ładunek. Wózek natomiast się zatrzymuje, zębnik sam przechodzi przez luz i dopiero wtedy chwyta druga flanka: czas jałowy rośnie z luzem. Zębatka porusza się między ogranicznikami, na których silnik staje przy swoim maksymalnym momencie.
Model: sztywny zębnik i zębatka; dwa jednostronne styki flank oddzielone luzem; tarcie Coulomba na poziomej prowadnicy; styki niesprężyste, bez ugięcia zębów. Silnik utrzymuje prędkość do granicy momentu.
Co wypróbować
Odwróć napęd w obu układach: wiszący ładunek utrzymuje luz zamknięty, wózek musi go najpierw przejść.
Równania modułu
Równania x = r·θ, F = T/r |x − r·θ| < j/2 ⇒ F = 0 W = ∫ T·ω dt
