Составная конструкция устройства с жесткой заделкой и двумя шарнирно-подвижными опорами
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.
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 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.29, рис.25, вар. 1), состоящая из левой, правой и нижней частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть состоит из Г-образного стержня, нижний конец вертикальной части которого жестко заделан в станину, правая часть состоит из горизонтального стержня, правый конец которого связан с шарнирно-подвижной опорой, а нижняя часть состоит из Г-образного стержня, повернутого против хода часовой стрелки на 90°, горизонтальная часть которого связана с шарнирно-подвижной опорой.
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 устройства с жесткой заделкой и двумя шарнирно-подвижными опорами, состоящая из левой, правой и нижней частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, нижний конец вертикальной части которого жестко заделан в станину, правая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, правый конец которого связан с первой шарнирно-подвижной опорой, а нижняя часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого против хода часовой стрелки на 90°, горизонтальная часть которого связана со второй шарнирно-подвижной опорой, причем катки первой и второй шарнирно-подвижных опор расположены на горизонтальной площадке, соответственно правой и нижней частей составной конструкции, согласно предлагаемой полезной модели, все стержни левой, правой и нижней частей составной конструкции выполнены телескопическими, при этом наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных частях стержней вправо, а на вертикальных частях стержней - вниз, причем горизонтальная площадка правой и нижней частей составной конструкции выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей, соответственно правой и нижней частей составной конструкции, которая закреплена к станине с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей, соответственно правой и нижней частей составной конструкции.
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.
На чертеже представлена схема составной конструкции.
Составная конструкция, с приложенными к ней внешними силами и моментами, состоит из левой AD, правой DC и нижней DB частей, связанных между собой вращательным шарниром D. Левая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, нижний конец вертикальной части которого жестко заделан в станину в точке А. Правая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, правый конец которого связан с первой шарнирно-подвижной опорой в точке С.Нижняя часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого против хода часовой стрелки на 90°, горизонтальная часть которого связана со второй шарнирно-подвижной опорой в точке В. Катки первой и второй шарнирно-подвижных опор расположены на горизонтальной площадке, соответственно правой и нижней частей составной конструкции. Все стержни левой, правой и нижней частей составной конструкции выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения, например, наружный стержень 1 телескопического соединения правой части составной конструкции, выполнены с клеммами на концах (для приведенного примера - клемма 2), направленными на горизонтальных частях стержней вправо, а на вертикальных частях стержней - вниз. Горизонтальные площадки 3 и 4, соответственно правой и нижней частей составной конструкции, на которых находятся катки, соответственно первой и второй шарнирно-подвижных опор, выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих 5 и 6, соответственно правой и нижней частей составной конструкции, которые сами закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих 7 и 8, соответственно правой и нижней частей составной конструкции.
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.
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 устройства с жесткой заделкой и двумя шарнирно-подвижными опорами, состоящая из левой, правой и нижней частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, нижний конец вертикальной части которого жестко заделан в станину, правая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, правый конец которого связан с первой шарнирно-подвижной опорой, а нижняя часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого против хода часовой стрелки на 90°, горизонтальная часть которого связана со второй шарнирно-подвижной опорой, причем катки первой и второй шарнирно-подвижных опор расположены на горизонтальной площадке, соответственно правой и нижней частей составной конструкции, отличающаяся тем, что все стержни левой, правой и нижней частей составной конструкции выполнены телескопическими, при этом наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных частях стержней вправо, а на вертикальных частях стержней - вниз, причем горизонтальная площадка правой и нижней частей составной конструкции выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей, соответственно правой и нижней частей составной конструкции, которая закреплена к станине с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей, соответственно правой и нижней частей составной конструкции.
