Составная конструкция стенда с двумя шарнирно-подвижными опорами, невесомым стержнем и скользящим соединением
Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть использована в учебных лабораториях по теоретической механике технических вузов, техникумов и технических училищ. Известная составная конструкция состоит из стержней неизменяемых размеров. Это мешает организовать учебно-исследовательскую работу студентам по выявлению зависимостей величин реакций связей и сил взаимодействия частей конструкции от размеров стержней. У предложенной составной конструкции стержни выполнены телескопическими с соответствующими перемещениями опор. Это позволило организовать учебно-исследовательскую работу студентам по выявлению зависимостей величин реакций связей и сил взаимодействия частей конструкции от размеров стержней. 1 ил.
Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть использована в учебных лабораториях по теоретической механике технических вузов, техникумов и технических училищ.
Известна составная конструкция стенда с двумя шарнирно-подвижными опорами, невесомым стержнем и скользящим соединением, состоящая из левой, правой и верхней частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, причем нижний конец его вертикальной части связан с первой шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей горизонтальной площадке, правая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, причем его правый конец связан с второй шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей горизонтальной площадке, а нижняя часть составной конструкции представляет собой Т-образный стержень, повернутый на 180° в вертикальном направлении, причем левый конец его горизонтальной части имеет скользящее соединение, а правый конец его горизонтальной части связан с горизонтальным невесомым стержнем, размещенным на соответствующей вертикальной площадке (Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: Учебное пособие для технических вузов. - 7-е изд., исправленное. - М.: Интеграл-Пресс, 2001, стр.29, рис.25, вар.11).
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 размеры и обеспечить обучающимся проведение учебных исследований.
Технический результат достигается тем, что в составной конструкции, стенда с двумя шарнирно-подвижными опорами, невесомым стержнем и скользящим соединением, состоящей из левой, правой и верхней частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, причем нижний конец его вертикальной части связан с первой шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей горизонтальной площадке, правая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, причем его правый конец связан с второй шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей горизонтальной площадке, а нижняя часть составной конструкции представляет собой Т-образный стержень, повернутый на 180° в вертикальном направлении, причем левый конец его горизонтальной части имеет скользящее соединение, а правый конец его горизонтальной части связан с горизонтальным невесомым стержнем, размещенным на соответствующей вертикальной площадке, согласно заявляемой полезной модели, все стержни левой, правой и нижней частей составной конструкции выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на вертикальных частях Г-образного и Т-образного стержней вниз, на горизонтальной части Г-образного стержня и на горизонтальном стержне - влево, а на горизонтальных частях Т-образного стержня - вправо, при этом горизонтальная площадка первой шарнирно-подвижной опоры выполнена с возможностью перемещения вдоль соответствующей вертикальной направляющей первой шарнирно-подвижной опоры и жесткого закрепления, горизонтальная площадка второй шарнирно-подвижной опоры, выполнена с возможностью перемещения вдоль соответствующей горизонтальной направляющей второй шарнирно-подвижной опоры и жесткого закрепления, а скользящее соединение и вертикальная площадка невесомого стержня выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих вертикальных направляющих скользящего соединения и невесомого стержня, причем указанные вертикальные направляющие выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих горизонтальных направляющих скользящего соединения и невесомого стержня и жесткого закрепления.
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.
На фиг. представлена схема составной конструкции.
Составная конструкция с приложенными к ней внешними силами и моментами состоит из левой AD, правой DE, и нижней DBC частей, связанных между собой вращательным шарниром D.
Левая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня. Нижний конец вертикальной части Г-образного стержня в точке А связан с первой шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей горизонтальной площадке.
Правая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня. Правый конец горизонтального стержня в точке Е связан с второй шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей горизонтальной площадке.
Нижняя часть составной конструкции представляет собой Т-образный стержень, повернутый на 180° в вертикальном направлении. Левый конец горизонтальной части Т-образного стержня имеет скользящее соединение. Правый конец горизонтальной части Т-образного стержня связан с горизонтальным невесомым стержнем, размещенным на соответствующей вертикальной площадке
Все стержни левой, правой и нижней частей составной конструкции выполнены телескопическими.
Наружные стержни каждого телескопического соединения, например, стержень 1 нижней части составной конструкции, выполнены с клеммами на концах. Для приведенного примера - клемма 2. Клеммы направлены на вертикальных частях Г-образного и Т-образного стержней вниз, на горизонтальной части Г-образного стержня и на горизонтальном стержне - влево, а на горизонтальных частях Т-образного стержня- вправо. вертикальных стержнях вниз, на верхних горизонтальных стержнях - влево, на нижних горизонтальных стержнях - вправо. Горизонтальная площадка 3, на которой расположены катки первой шарнирно-подвижной опоры, выполнена с возможностью перемещения вдоль соответствующей вертикальной направляющей 4 и жесткого закрепления к ней. Горизонтальная площадка 5, на которой расположены катки второй шарнирно-подвижной опоры, выполнена с возможностью перемещения вдоль соответствующей горизонтальной направляющей 6 и жесткого закрепления к ней. Скользящее соединение 7 и вертикальная площадка 8 горизонтального невесомого стержня нижней части составной конструкции выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих 9 и 10, соответственно скользящего соединения 7 и горизонтального невесомого стержня. Сами вертикальные направляющие 9 и 10, соответственно скользящего соединения 7 и горизонтального невесомого стержня выполнены с возможностью перемещения вдоль горизонтальных направляющих 11 и 12, соответственно скользящего соединения 7 и горизонтального невесомого стержня, и жесткого закрепления к ним.
Составная конструкция работает следующим образом.
У прототипа стержни неизменяемых размеров. У предложенной составной конструкции стержни выполнены телескопическими с клеммами на концах. Это позволяет изменять длины стержней и закреплять их размеры с помощью клемм. Можно изменять длину любого стержня или всех сразу, или в любом другом сочетании и определять реакции опор и силы взаимодействия частей составной конструкции. Изменяя длины стержней ступенчато и определяя каждый раз реакции опор и силы взаимодействия частей составной конструкции, можно получать зависимости реакций опор и сил взаимодействия от размеров стержней. К составной конструкции приложена плоская произвольная система сил. При решении задачи 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 (
Fkx=0, Fky=0, 
). Общая методика решения подобных задач приведена в пособии, представленном выше (стр.1, абзац 2). Предлагаемая составная конструкция позволяет, при наличии соответствующих датчиков, экспериментально определять реакции опор и сравнивать результаты теоретических и экспериментальных исследований.
Решение задач с изменяемыми размерами стержней внедрено в учебный процесс студентов первого курса ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет». Студенты уже с первого курса начинают выполнять учебно-исследовательскую работу. Это, несомненно, повышает качество обучения студентов.
Составная конструкция стенда с двумя шарнирно-подвижными опорами, невесомым стержнем и скользящим соединением, состоящая из левой, правой и верхней частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, причем нижний конец его вертикальной части связан с первой шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке, правая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, причем его правый конец связан с второй шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке, а нижняя часть составной конструкции представляет собой Т-образный стержень, повернутый на 180° в вертикальном направлении, причем левый конец его горизонтальной части имеет скользящее соединение, а правый конец его горизонтальной части связан с горизонтальным невесомым стержнем, размещенным на вертикальной площадке, отличающаяся тем, что все стержни левой, правой и нижней частей составной конструкции выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на вертикальных частях Г-образного и Т-образного стержней вниз, на горизонтальной части Г-образного стержня и на горизонтальном стержне - влево, а на горизонтальных частях Т-образного стержня - вправо, при этом горизонтальная площадка первой шарнирно-подвижной опоры выполнена с возможностью перемещения вдоль соответствующей вертикальной направляющей первой шарнирно-подвижной опоры и жесткого закрепления, горизонтальная площадка второй шарнирно-подвижной опоры выполнена с возможностью перемещения вдоль соответствующей горизонтальной направляющей второй шарнирно-подвижной опоры и жесткого закрепления, а скользящее соединение и вертикальная площадка невесомого стержня выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих вертикальных направляющих скользящего соединения и невесомого стержня, причем указанные вертикальные направляющие выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих горизонтальных направляющих скользящего соединения и невесомого стержня и жесткого закрепления.
