Составная конструкция устройства с жесткой заделкой, двумя невесомыми стержнями и скользящим соединением

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

Известна составная конструкция устройства с жесткой заделкой, двумя невесомыми стержнями и скользящим соединением, состоящая из левой, правой верхней и правой нижней частей, связанных между собой скользящим соединением, при этом левая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, причем нижний конец вертикальной части Г-образного стержня жестко заделан в станину, а правый конец горизонтальной части Г-образного стержня имеет вертикальное скользящее соединение с направляющей скольжения, правая верхняя часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг его вертикальной части, причем левый конец горизонтальной части указанного Г-образного стержня соединен с первым невесомым стержнем, направленным вниз и расположенным на соответствующей горизонтальной площадке, а правая нижняя часть составной конструкции представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 90° против хода часовой стрелки, причем правый конец горизонтальной части указанного Г-образного стержня связан с вторым невесомым стержнем, направленным вниз и расположенным на соответствующей горизонтальной 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.19).

Основной недостаток известной составной конструкции заключается в том, что она имеет постоянные размеры стержней (застывшую скорму), 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 устройства с жесткой заделкой, двумя невесомыми стержнями и скользящим соединением, состоящей из левой, правой верхней и правой нижней частей, связанных между собой скользящим соединением, при этом левая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, причем нижний конец вертикальной части Г-образного стержня жестко заделан в станину, а правый конец горизонтальной части Г-образного стержня имеет вертикальное скользящее соединение с направляющей скольжения, правая верхняя часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг его вертикальной части, причем левый конец горизонтальной части указанного Г-образного стержня соединен с первым невесомым стержнем, направленным вниз и расположенным на соответствующей горизонтальной площадке, а правая нижняя часть составной конструкции представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 90° против хода часовой стрелки, причем правый конец горизонтальной части указанного Г-образного стержня связан с вторым невесомым стержнем, направленным вниз и расположенным на соответствующей горизонтальной площадке, согласно заявляемой полезной модели, все стержни левой, правой верхней и правой нижней частей составной конструкции выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных частях всех Г-образных стержней - влево, на вертикальной части Г-образного стержня левой части составной конструкции и вертикальной части Г-образного стержня правой верхней части составной конструкции - вверх, а на вертикальной части Г-образного стержня правой нижней части составной конструкции - вниз, при этом горизонтальная площадка первого невесомого стержня и горизонтальная площадка второго невесомого стержня выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующей вертикальной направляющей, соответственно, первого невесомого стержня и второго невесомого стержня, а вертикальная направляющая первого невесомого стержня и вертикальная направляющая второго невесомого стержня выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующей горизонтальной направляющей, соответственно, первого невесомого стержня и второго 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 верхней DB и правой нижней DC частей, связанных между собой скользящим соединением D.

Левая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня.

Нижний конец вертикальной части Г-образного стержня в точке А жестко заделан в станину, а правый конец горизонтальной части Г-образного стержня имеет вертикальное скользящее соединение D с направляющей скольжения.

Правая верхняя часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг его вертикальной части.

Левый конец горизонтальной части указанного Г-образного стержня в точке В соединен с первым невесомым стержнем, направленным вниз и расположенным на соответствующей горизонтальной площадке.

Правая нижняя часть составной конструкции представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 90° против хода часовой стрелки.

Правый конец горизонтальной части указанного Г-образного стержня в точке С связан с вторым невесомым стержнем, направленным вниз и расположенным на соответствующей горизонтальной площадке.

Все стержни левой, правой верхней и правой нижней частей составной конструкции выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения, например, стержень 1 горизонтальной части Г-образного стержня правой верхней части составной конструкции, выполнены с клеммами на концах. Для приведенного примера - клемма 2. Клеммы направлены на горизонтальных частях всех Г-образных стержней - влево, на вертикальной части Г-образного стержня левой части составной конструкции и вертикальной части Г-образного стержня правой верхней части составной конструкции - вверх, а на вертикальной части Г-образного стержня правой нижней части составной конструкции - вниз.

Горизонтальная площадка 3 первого невесомого стержня и горизонтальная площадка 4 второго невесомого стержня выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующей вертикальной направляющей (соответственно, 5 - первого невесомого стержня, и 6 - второго невесомого стержня).

Вертикальная направляющая 5 первого невесомого стержня и вертикальная направляющая 6 второго невесомого стержня выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующей горизонтальной направляющей (соответственно, 7 - первого невесомого стержня, и 8 - второго невесомого стержня), и жесткого закрепления.

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 (F_kx=0, F_ky=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 устройства с жесткой заделкой, двумя невесомыми стержнями и скользящим соединением, состоящая из левой, правой верхней и правой нижней частей, связанных между собой скользящим соединением, при этом левая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, причем нижний конец вертикальной части Г-образного стержня жестко заделан в станину, а правый конец горизонтальной части Г-образного стержня имеет вертикальное скользящее соединение с направляющей скольжения, правая верхняя часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг его вертикальной части, причем левый конец горизонтальной части указанного Г-образного стержня соединен с первым невесомым стержнем, направленным вниз и расположенным на соответствующей горизонтальной площадке, а правая нижняя часть составной конструкции представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 90° против хода часовой стрелки, причем правый конец горизонтальной части указанного Г-образного стержня связан с вторым невесомым стержнем, направленным вниз и расположенным на соответствующей горизонтальной площадке, отличающаяся тем, что все стержни левой, правой верхней и правой нижней частей составной конструкции выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных частях всех Г-образных стержней - влево, на вертикальной части Г-образного стержня левой части составной конструкции и вертикальной части Г-образного стержня правой верхней части составной конструкции - вверх, а на вертикальной части Г-образного стержня правой нижней части составной конструкции - вниз, при этом горизонтальная площадка первого невесомого стержня и горизонтальная площадка второго невесомого стержня выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующей вертикальной направляющей, соответственно, первого невесомого стержня и второго невесомого стержня, а вертикальная направляющая первого невесомого стержня и вертикальная направляющая второго невесомого стержня выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующей горизонтальной направляющей, соответственно, первого невесомого стержня и второго невесомого стержня, и жесткого закрепления.