Составная конструкция установки 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 установки с двумя шарнирно-подвижными опорами, невесомым стержнем и скользящим соединением, состоящая из левой, правой и верхней частей, связанных между собой внутренним вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции представляет собой наклонный стержень с левым уклоном, направленным под углом 30° к горизонту, нижний конец которого связан с первой шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке, правая часть составной конструкции представляет собой наклонный стержень с правым уклоном, направленным под углом 30° к горизонту, нижний конец которого связан с второй шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке, а верхняя часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, имеющего скользящее соединение, причем верхний конец вертикального стержня связан с невесомым стержнем с левым уклоном, направленным под углом 30° к горизонту (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.9).
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 составная конструкция установки с двумя шарнирно-подвижными опорами, невесомым стержнем и скользящим соединением, состоящая из левой, правой и верхней частей, связанных между собой внутренним вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции представляет собой наклонный стержень с левым уклоном, направленным под углом 30° к горизонту, нижний конец которого связан с первой шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке, правая часть составной конструкции представляет собой наклонный стержень с правым уклоном, направленным под углом 30° к горизонту, нижний конец которого связан с второй шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке, а верхняя часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, имеющего скользящее соединение, причем верхний конец вертикального стержня связан с невесомым стержнем с левым уклоном, направленным под углом 30° к горизонту, согласно заявляемой полезной модели, все стержни левой, правой и верхней частей составной конструкции выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на вертикальном стержне вниз, на наклонных стержнях - вниз по уклонам, каждая горизонтальная площадка, соответственно первой и второй шарнирно-подвижных опор, выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей, соответственно первой и второй шарнирно-подвижных опор, и жесткого закрепления, а каждая вертикальная направляющая, соответственно первой и второй шарнирно-подвижных опор, выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей, соответственно первой и второй шарнирно-подвижных опор, 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 CD, правой DE, и верхней DA частей, связанных между собой внутренним вращательным шарниром D.
Левая часть составной конструкции представляет собой наклонный стержень CD с левым уклоном, направленным под углом 30° к горизонту.
Правая часть составной конструкции состоит из стержня DE с правым уклоном, направленным под углом 30 к горизонту.
Нижние концы наклонных стержней левой и правой частей составной конструкции связаны, соответственно в точках C и E, соответственно с первой и второй шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на соответствующей горизонтальной площадке.
Верхняя часть составной конструкции состоит из вертикального стержня DA, имеющего скользящее соединение B в верхней его части. Верхний конец вертикального стержня в точке A связан с невесомым стержнем с левым уклоном, направленным под углом 30° к горизонту.
Все стержни левой, правой и верхней частей составной конструкции выполнены телескопическими.
Наружные стержни каждого телескопического соединения, например, стержень 1 правой части составной конструкции, выполнены с клеммами на концах. Для приведенного примера клемма 2. Клеммы направлены на вертикальном стержне вниз, на наклонных стержнях - вниз по уклонам.
Горизонтальные площадки 3 и 4, на которых расположены катки, соответственно первой и второй шарнирно-подвижных опор, выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих 5 и 6, соответственно первой и второй шарнирно-подвижных опор, и жесткого закрепления к ним.
Вертикальные направляющие 5 и 6 выполнены с возможностью перемещения вдоль горизонтальных направляющих 7 и 8, соответственно первой и второй шарнирно-подвижных опор, 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.
Таким образом, задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена.
Составная конструкция установки с двумя шарнирно-подвижными опорами, невесомым стержнем и скользящим соединением, состоящая из левой, правой и верхней частей, связанных между собой внутренним вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции представляет собой наклонный стержень с левым уклоном, направленным под углом 30° к горизонту, нижний конец которого связан с первой шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке, правая часть составной конструкции представляет собой наклонный стержень с правым уклоном, направленным под углом 30° к горизонту, нижний конец которого связан с второй шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке, а верхняя часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, имеющего скользящее соединение, причем верхний конец вертикального стержня связан с невесомым стержнем с левым уклоном, направленным под углом 30° к горизонту, отличающаяся тем, что все стержни левой, правой и верхней частей составной конструкции выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на вертикальном стержне вниз, на наклонных стержнях - вниз по уклонам, каждая горизонтальная площадка, соответственно первой и второй шарнирно-подвижных опор, выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей, соответственно первой и второй шарнирно-подвижных опор, и жесткого закрепления, а каждая вертикальная направляющая, соответственно первой и второй шарнирно-подвижных опор, выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей, соответственно первой и второй шарнирно-подвижных опор, и жесткого закрепления.
