Составная конструкция устройства с неподвижным вращательным шарниром, двумя шарнирно-подвижными опорами, невесомым стержнем 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 неподвижным вращательным шарниром, двумя шарнирно-подвижными опорами, невесомым стержнем 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 горизонтального стержня, опирающимся на первую шарнирно-подвижную опору, катки которой расположены на горизонтальной плоскости, причем левый конец левой части горизонтального стержня связан с неподвижным вращательным шарниром, а правый конец правой части горизонтального стержня имеет симметрично и вертикально расположенное скользящее соединение с направляющим пазом, правая верхняя часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, причем верхний конец вертикального стержня связан с невесомым стержнем, размещенным на соответствующей горизонтальной площадке, а нижний конец вертикального стержня - входит в направляющий паз скользящего соединения, правая нижняя часть составной конструкции состоит также из вертикального стержня, причем нижний конец указанного вертикального стержня связан с второй шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей горизонтальной площадке, а его верхний конец входит в направляющий паз скользящего соединения (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.16).
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 неподвижным вращательным шарниром, двумя шарнирно-подвижными опорами, невесомым стержнем 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 горизонтального стержня, опирающегося на первую шарнирно-подвижную опору, катки которой расположены на горизонтальной плоскости, причем левый конец левой части горизонтального стержня связан с неподвижным вращательным шарниром, а правый конец правой части горизонтального стержня имеет симметрично и вертикально расположенное скользящее соединение с направляющим пазом, правая верхняя часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, причем верхний конец вертикального стержня связан с невесомым стержнем, размещенным на соответствующей горизонтальной площадке, а нижний конец вертикального стержня - входит в направляющий паз скользящего соединения, правая нижняя часть составной конструкции состоит также из вертикального стержня, причем нижний конец указанного вертикального стержня связан с второй шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей горизонтальной площадке, а его верхний конец входит в направляющий паз скользящего соединения, 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 левой и правой частях горизонтального стержня вправо, на вертикальном стержне правой верхней части составной конструкции - вверх, а на вертикальном стержне правой нижней части составной конструкции - вниз, при этом горизонтальная площадка невесомого стержня и горизонтальная площадка второй шарнирно-подвижной опоры выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих вертикальных направляющих невесомого стержня и второй шарнирно-подвижной опоры, и жесткого закрепления, а сами указанные вертикальные направляющие выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих горизонтальных направляющих невесомого стержня 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 ABD, правой верхней DE, и правой нижней DC частей, связанных между собой скользящим соединением.
Левая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня. Горизонтальный стержень опирается в точке В па первую шарнирно-подвижную опору, катки которой расположены на горизонтальной плоскости. Левый конец левой части горизонтального стержня связан в точке А с неподвижным вращательным шарниром. Правый конец правой части горизонтального стержня имеет симметрично и вертикально расположенное скользящее соединение с направляющим пазом.
Правая верхняя часть составной конструкции состоит из вертикального стержня. Верхний конец вертикального стержня в точке Е связан с вертикальным невесомым стержнем, размещенным на соответствующей горизонтальной площадке, а нижний конец вертикального стержня - входит в направляющий паз скользящего соединения.
Правая нижняя часть составной конструкции состоит также из вертикального стержня. Нижний конец указанного вертикального стержня связан с второй шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей горизонтальной площадке. Верхний конец вертикального стержня входит в направляющий паз скользящего соединения.
Все стержни левой, правой верхней и правой нижней частей составной конструкции выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения, например, стержень 1 правой части горизонтального стержня, выполнены с клеммами на концах. Для приведенного примера - клемма 2. Клеммы направлены на левой и правой частях горизонтального стержня вправо, на вертикальном стержне правой верхней части составной конструкции - вверх, а на вертикальном стержне правой нижней части составной конструкции - вниз.
Горизонтальная площадка 3 вертикального невесомого стержня правой верхней части составной конструкции, горизонтальная площадка 4 второй шарнирно-подвижной опоры правой нижней части составной конструкции выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих вертикальных направляющих 5 и 6 (соответственно, невесомого стержня и второй шарнирно-подвижной опоры), и жесткого закрепления к ним. Сами указанные вертикальные направляющие выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих горизонтальных направляющих 7 и 8 (соответственно, невесомого стержня и второй шарнирно-подвижной опоры), 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 устройства с неподвижным вращательным шарниром, двумя шарнирно-подвижными опорами, невесомым стержнем 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 горизонтального стержня, опирающегося на первую шарнирно-подвижную опору, катки которой расположены на горизонтальной плоскости, причем левый конец левой части горизонтального стержня связан с неподвижным вращательным шарниром, а правый конец правой части горизонтального стержня имеет симметрично и вертикально расположенное скользящее соединение с направляющим пазом, правая верхняя часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, причем верхний конец вертикального стержня связан с невесомым стержнем, размещенным на соответствующей горизонтальной площадке, а нижний конец вертикального стержня входит в направляющий паз скользящего соединения, правая нижняя часть составной конструкции состоит также из вертикального стержня, причем нижний конец указанного вертикального стержня связан с второй шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей горизонтальной площадке, а его верхний конец входит в направляющий паз скользящего соединения, 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 левой и правой частях горизонтального стержня вправо, на вертикальном стержне правой верхней части составной конструкции - вверх, а на вертикальном стержне правой нижней части составной конструкции - вниз, при этом горизонтальная площадка невесомого стержня и горизонтальная площадка второй шарнирно-подвижной опоры выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих вертикальных направляющих невесомого стержня и второй шарнирно-подвижной опоры и жесткого закрепления, а сами указанные вертикальные направляющие выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих горизонтальных направляющих невесомого стержня и второй шарнирно-подвижной опоры и жесткого закрепления.
