Составная конструкция испытательного стенда 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 испытательного стенда с жесткой заделкой и двумя шарнирно-подвижными опорами, состоящая из левой, правой и средней частей, связанных между собой вращательными шарнирами, при этом левая часть составной конструкции состоит из наклонного стержня с левым уклоном, нижний конец которого жестко заделан в станину, правая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, причем правый конец горизонтального стержня связан с первой шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей горизонтальной площадке, а средняя часть составной конструкции состоит из Т-образного стержня, имеющего левую и правую горизонтальные части, причем нижний конец вертикальной части Т-образного стержня связан с второй шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены 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. 29).

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 испытательного стенда с жесткой заделкой и двумя шарнирно-подвижными опорами, состоящей из левой, правой и средней частей, связанных между собой вращательными шарнирами, при этом левая часть составной конструкции состоит из наклонного стержня с левым уклоном, нижний конец которого жестко заделан в станину, правая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, причем правый конец горизонтального стержня связан с первой шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей горизонтальной площадке, а средняя часть составной конструкции состоит из Т-образного стержня, имеющего левую и правую горизонтальные части, причем нижний конец вертикальной части Т-образного стержня связан с второй шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей горизонтальной площадке согласно нашему предложению, все стержни левой, правой и средней частей составной конструкции выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на наклонном стержне - по уклону вниз, на левой и правой горизонтальных частях Т-образного стержня и на горизонтальном стержне - влево, а на вертикальной части Т-образного стержня - вниз, при этом горизонтальная площадка первой шарнирно-подвижной опоры и горизонтальная площадка второй шарнирно-подвижной опоры выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующей вертикальной направляющей, и жесткого закрепления, а 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 AB, правой DE и средней BDC частей, связанных между собой вращательными шарнирами.

Левая часть составной конструкции состоит из наклонного стержня с левым уклоном, нижний конец которого в точке A жестко заделан в станину.

Правая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня. Правый конец горизонтального стержня в точке E связан с первой шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей горизонтальной площадке.

Средняя часть составной конструкции состоит из Т-образного стержня, имеющего левую и правую горизонтальные части, причем нижний конец вертикальной части Т-образного стержня в точке C связан с второй шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей горизонтальной площадке.

Все стержни левой, правой и средней частей составной конструкции выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения, например, стержень 1 правой горизонтальной части Т-образного стержня, выполнены с клеммами на концах. Для приведенного примера - клемма 2. Клеммы направлены на наклонном стержне - по уклону вниз, на левой и правой горизонтальных частях Т-образного стержня и на горизонтальном стержне - влево, а на вертикальной части Т-образного стержня - вниз.

Горизонтальная площадка 3 первой шарнирно-подвижной опоры и горизонтальная 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), и жесткого закрепления.

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 (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.

Таким образом, задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена.

Составная конструкция испытательного стенда с жесткой заделкой и двумя шарнирно-подвижными опорами, состоящая из левой, правой и средней частей, связанных между собой вращательными шарнирами, при этом левая часть составной конструкции состоит из наклонного стержня с левым уклоном, нижний конец которого жестко заделан в станину, правая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, причем правый конец горизонтального стержня связан с первой шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей горизонтальной площадке, а средняя часть составной конструкции состоит из Т-образного стержня, имеющего левую и правую горизонтальные части, причем нижний конец вертикальной части Т-образного стержня связан с второй шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей горизонтальной площадке, отличающаяся тем, что все стержни левой, правой и средней частей составной конструкции выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на наклонном стержне по уклону вниз, на левой и правой горизонтальных частях Т-образного стержня и на горизонтальном стержне - влево, а на вертикальной части Т-образного стержня - вниз, при этом горизонтальная площадка первой шарнирно-подвижной опоры и горизонтальная площадка второй шарнирно-подвижной опоры выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующей вертикальной направляющей и жесткого закрепления, а 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.