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. 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 и двумя шарнирно-подвижными опорами, состоящая из левой, промежуточной и правой частей, связанных между собой вращательными шарнирами, при этом левая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, левый конец которого жестко заделан в станину, промежуточная часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, а правая часть составной конструкции состоит из наклонного стержня с левым уклоном, имеющего нижнюю и верхнюю части, причем верхний конец нижней части наклонного стержня связан с первой шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей наклонной площадке, параллельной наклонному стержню, а верхний конец верхней части наклонного стержня связан с второй шарнирно-подвижная опорой, катки которой расположены на соответствующей наклонной площадке, параллельной наклонному стержню (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.24).
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 устройства с жесткой заделкой и двумя шарнирно-подвижными опорами, состоящей из левой, промежуточной и правой частей, связанных между собой вращательными шарнирами, при этом левая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, левый конец которого жестко заделан в станину, промежуточная часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, а правая часть составной конструкции состоит из наклонного стержня с левым уклоном, имеющего нижнюю и верхнюю части, причем верхний конец нижней части наклонного стержня связан с первой шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей наклонной площадке, параллельной наклонному стержню, а верхний конец верхней части наклонного стержня связан с второй шарнирно-подвижная опорой, катки которой расположены на соответствующей наклонной площадке, параллельной наклонному стержню, согласно нашему предложению, все стержни левой, промежуточной и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных стержнях - влево, а на нижней и верхней частях наклонного стержня - по уклону вверх, при этом наклонная площадка первой шарнирно-подвижной опоры и наклонная площадка второй шарнирно-подвижной опоры выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующей вертикальной направляющей, причем вертикальная направляющая первой шарнирно- подвижной опоры и вертикальная направляющая второй шарнирно- подвижной опоры выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующей горизонтальной направляющей, соответственно, первой шарнирно-подвижной опоры и второй шарнирно- подвижной опоры, 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 АВ, промежуточной ВС и правой CDE частей, связанных между собой вращательными шарнирами.
Левая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, левый конец которого в точке А жестко заделан в станину.
Промежуточная часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня.
Правая часть составной конструкции состоит из наклонного стержня с левым уклоном, имеющего нижнюю и верхнюю части.
Верхний конец нижней части наклонного стержня в точке D связан с первой шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей наклонной площадке, параллельной наклонному стержню.
Верхний конец верхней части наклонного стержня в точке Е связан с второй шарнирно-подвижная опорой, катки которой расположены на соответствующей наклонной площадке, параллельной наклонному стержню.
Все стержни левой, промежуточной и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения, например, стержень 1 левой части составной конструкции, выполнены с клеммами на концах. Для приведенного примера - клемма 2. Клеммы направлены на горизонтальных стержнях - влево, а на нижней и верхней частях наклонного стержня - по уклону вверх.
Наклонная площадка 3 первой шарнирно- подвижной опоры и наклонная площадка 4 второй шарнирно- подвижной опоры выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующей вертикальной направляющей (соответственно, 5 - первой шарнирно-подвижной опоры и 6 - второй шарнирно- подвижной опоры).
Вертикальная направляющая 5 первой шарнирно- подвижной опоры и вертикальная направляющая 6 второй шарнирно- подвижной опоры выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующей горизонтальной направляющей (соответственно, 7 - первой шарнирно-подвижной опоры и 8 - второй шарнирно-подвижной опоры), 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 (
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 устройства с жесткой заделкой и двумя шарнирно-подвижными опорами, состоящая из левой, промежуточной и правой частей, связанных между собой вращательными шарнирами, при этом левая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, левый конец которого жестко заделан в станину, промежуточная часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, а правая часть составной конструкции состоит из наклонного стержня с левым уклоном, имеющего нижнюю и верхнюю части, причем верхний конец нижней части наклонного стержня связан с первой шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей наклонной площадке, параллельной наклонному стержню, а верхний конец верхней части наклонного стержня связан с второй шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей наклонной площадке, параллельной наклонному стержню, отличающаяся тем, что все стержни левой, промежуточной и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных стержнях - влево, а на нижней и верхней частях наклонного стержня - по уклону вверх, при этом наклонная площадка первой шарнирно-подвижной опоры и наклонная площадка второй шарнирно-подвижной опоры выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующей вертикальной направляющей, причем вертикальная направляющая первой шарнирно-подвижной опоры и вертикальная направляющая второй шарнирно-подвижной опоры выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующей горизонтальной направляющей, соответственно, первой шарнирно-подвижной опоры и второй шарнирно-подвижной опоры, и жесткого закрепления.
