Составная конструкция установки для определения сил взаимодействия и реакций двух опор

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может найти применение в учебных лабораториях по теоретической и прикладной механике технических вузов, техникумов и технических училищ.

Известная составная конструкция состоит из двух стержней с постоянными размерами. Это не позволяет организовать учебно-исследовательскую работу обучающихся.

В предложенной составной конструкции оба стержня конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни обоих телескопических соединений снабжены клеммами на концах, которые направлены на вертикальных стержнях вниз, на горизонтальных - влево, а вращательный шарнир правой части выполнен с возможностью перемещения вдоль горизонтальной плоскости и жесткого соединения с ней в нужном положении. Это позволило изменять размеры стержней и организовывать учебно-исследовательскую работу студентов младших курсов и значительно улучшить их инженерную подготовку.

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может найти применение в учебных лабораториях по теоретической и прикладной механике технических вузов, техникумов и технических училищ.

Известна составная конструкция с приложенными к ней внешними силами и моментами (Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: Учебное пособие для технических вузов. - 7-е изд., исправленное. - М.: Интеграл-Пресс, 2001, стр.23, рис.17, вар.17), состоящая из левой и правой частей, связанных между собой и со станиной вращательными шарнирами, левая часть состоит из вертикального стержня, направленного вверх, правая часть состоит из Т-образного стержня, горизонтальная часть которого связана с внутренним шарниром.

Основной недостаток известной составной конструкции заключается в том, что она имеет постоянные размеры стержней (застывшую форму), т.е. постоянные линейные параметры стержней, что не позволяет студентам (обучающимся) проводить учебные исследования как теоретические, так и экспериментальные по выявлению зависимости величин реакций связей и сил взаимодействия частей конструкции от линейных размеров стержней.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы у стержней составной конструкции можно было изменять их длину и обеспечить обучающимся проведение учебных исследований.

Технический результат достигается тем, что в составной конструкции установки для определения сил взаимодействия и реакций двух опор, состоящей из левой и правой частей, связанных между собой и со станиной вращательными шарнирами, при этом левая часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, направленного вверх, а правая часть составной конструкции состоит из Т-образного стержня, левая горизонтальная часть которого связана с внутренним шарниром, согласно предлагаемой полезной модели, вертикальный стержень левой части составной конструкции, а также вертикальная часть, левая и правая горизонтальные части Т-образного стержня правой части составной конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, которые на вертикальном стержне левой части составной конструкции и на вертикальной части Т-образного стержня правой части составной конструкции направлены вниз, а на горизонтальных частях Т-образного стержня правой части составной конструкции направлены влево, причем вращательный шарнир правой части составной конструкции выполнен с возможностью перемещения вдоль горизонтальной плоскости и жесткого соединения с ней.

Такое исполнение составной конструкции позволило изменять размеры стержней и проводить учебные исследования обучающимся по выявлению зависимости величин реакций связей (опор) и сил взаимодействия частей конструкции от размеров стержней и их частей как теоретически, так и экспериментально.

На фиг. представлена схема составной конструкции.

Составная конструкция с приложенными к ней внешними силами и моментами состоит из левой АС и правой СВ частей, связанных между собой в точке C и со станиной в точках A и B вращательными шарнирами. Левая часть состоит из вертикального стержня, направленного вверх. Правая часть состоит из Т-образного стержня, горизонтальная часть которого связана с внутренним шарниром C. Все стержни и их части выполнены телескопическими. При этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, например, внешний стержень 1 и клемма 2. Клеммы направлены на вертикальных стержнях вниз, на горизонтальных - влево. Вращательный шарнир В правой части выполнен с возможностью перемещения вдоль горизонтальной плоскости и жесткого соединения с ней в нужном положении.

Составная конструкция работает следующим образом. Силы, приложенные к составной конструкции, образуют плоскую произвольную систему сил, находящуюся в равновесии. Для определения реакций опор (связей) и сил взаимодействия левой и правой частей конструкции используют, например, первую форму условий равновесия такой системы сил. Она заключается в следующем: для равновесия плоской произвольной системы сил необходимо и достаточно, чтобы алгебраическая сумма проекций действующих сил на каждую из координатных осей и алгебраическая сумма моментов относительно любого центра, лежащего в той же плоскости, должны быть равны нулю (F_kx=0, _ky=0, ).

Если вычислять реакции опор и силы взаимодействия двух частей составной конструкции при постоянных размерах стержней прототипа, то получают и значения сил постоянными. В предложенной составной конструкции все части стержней выполнены телескопическими с клеммами на концах, но при сохранении действующих сил и моментов первые два условия равновесия (F_kx=0, _ky=0) будут давать в обоих случаях один и тот же результат. И только третье условие равновесия () при изменении длины стержней ступенчато и закреплении их с помощью клемм позволяет находить зависимости реакций опор и сил взаимодействия двух частей (АС и СВ) от размеров стержней. Если увеличивать длину телескопического соединения, например, расположенного правее точки C, то будет увеличиваться расстояние от точки приложения силы P₂ до шарнира C. Следовательно, можно решать задачу о зависимости величин реакций опор от изменения расстояния от точки приложения силы P₂ до точки C. Одновременно будет изменяться размер плеча силы P₂ относительно точки A, относительно которой при решении задачи следует составлять уравнение равновесия моментов сил, приложенных ко всей конструкции (). Увеличение размеров плеч сил будет наблюдаться и при изменении длин остальных телескопических соединений. Следовательно, перед студентами (обучающимися) можно ставить несколько учебно-исследовательских задач. Конструкция позволяет при наличии соответствующих датчиков определять реакции опор и экспериментально и сравнивать результаты теоретических и экспериментальных исследований.

Таким образом, задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена. Предложенная составная конструкция позволяет организовать учебно-исследовательскую работу студентов младших курсов (1-го и 2-го) и значительно улучшить их инженерную подготовку.

Составная конструкция установки для определения сил взаимодействия и реакций двух опор, состоящая из левой и правой частей, связанных между собой и со станиной вращательными шарнирами, при этом левая часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, направленного вверх, а правая часть составной конструкции состоит из Т-образного стержня, левая горизонтальная часть которого связана с внутренним шарниром, отличающаяся тем, что вертикальный стержень левой части составной конструкции, а также вертикальная часть, левая и правая горизонтальные части Т-образного стержня правой части составной конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, которые на вертикальном стержне левой части составной конструкции и на вертикальной части Т-образного стержня правой части составной конструкции направлены вниз, а на горизонтальных частях Т-образного стержня правой части составной конструкции направлены влево, причем вращательный шарнир правой части составной конструкции выполнен с возможностью перемещения вдоль горизонтальной плоскости и жесткого соединения с ней.