Составная конструкция устройства с двумя неподвижными вращательными шарнирами и шарнирно-подвижной опорой
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 двумя неподвижными вращательными шарнирами и шарнирно-подвижной опорой, состоящая из левой, правой и средней частей, связанных между собой внутренними вращательными шарнирами, при этом левая часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, нижний конец которого связан с первым неподвижным вращательным шарниром, правая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг вертикальной его части, которая нижним концом связана с вторым неподвижным вращательным шарниром, расположенным на соответствующей горизонтальной площадке, а средняя часть составной конструкции состоит из Т-образного стержня, имеющего левую и правую горизонтальные части, причем вертикальная часть Т-образного стержня нижним концом связана с шарнирно-подвижной опорой (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.25).
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 двумя неподвижными вращательными шарнирами и шарнирно-подвижной опорой, состоящей из левой, правой и средней частей, связанных между собой внутренними вращательными шарнирами, при этом левая часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, нижний конец которого связан с первым неподвижным вращательным шарниром, правая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг вертикальной его части, которая нижним концом связана с вторым неподвижным вращательным шарниром, расположенным на соответствующей горизонтальной площадке, а средняя часть составной конструкции состоит из Т-образного стержня, имеющего левую и правую горизонтальные части, причем вертикальная часть Т-образного стержня нижним концом связана с шарнирно-подвижной опорой, 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 вертикальном стержне, на вертикальной части Т-образного стержня и вертикальной части Г-образного стержня - вниз, а на горизонтальной части Г-образного стержня, левой и правой горизонтальных частях Т-образного стержня - влево, при этом горизонтальная площадка второго неподвижного вращательного шарнира выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей и жесткого закрепления к ней.
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 ED и средней BCD частей, связанных между собой вращательными шарнирами.
Левая часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, нижний конец которого в точке A связан с первым неподвижным вращательным шарниром.
Правая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг вертикальной его части, которая нижним концом в точке E связана с вторым неподвижным вращательным шарниром, расположенным на соответствующей горизонтальной площадке.
Средняя часть составной конструкции состоит из Т-образного стержня, имеющего левую и правую горизонтальные части, причем вертикальная часть Т-образного стержня нижним концом в точке C связана с шарнирно-подвижной опорой.
Все стержни левой, правой и средней частей составной конструкции выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения, например, стержень 1 левой горизонтальной части Т-образного стержня, выполнены с клеммами на концах. Для представленного примера - клемма 2. Клеммы направлены на вертикальном стержне, на вертикальной части Т-образного стержня и вертикальной части Г-образного стержня - вниз, а на горизонтальной части Г-образного стержня, левой и правой горизонтальных частях Т-образного стержня - влево.
Горизонтальная площадка 3 второго неподвижного вращательного шарнира выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей 4 и жесткого закрепления к ней.
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 двумя неподвижными вращательными шарнирами и шарнирно-подвижной опорой, состоящая из левой, правой и средней частей, связанных между собой внутренними вращательными шарнирами, при этом левая часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, нижний конец которого связан с первым неподвижным вращательным шарниром, правая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг вертикальной его части, которая нижним концом связана с вторым неподвижным вращательным шарниром, расположенным на соответствующей горизонтальной площадке, а средняя часть составной конструкции состоит из Т-образного стержня, имеющего левую и правую горизонтальные части, причем вертикальная часть Т-образного стержня нижним концом связана с шарнирно-подвижной опорой, 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 вертикальном стержне, на вертикальной части Т-образного стержня и вертикальной части Г-образного стержня вниз, а на горизонтальной части Г-образного стержня, левой и правой горизонтальных частях Т-образного стержня - влево, при этом горизонтальная площадка второго неподвижного вращательного шарнира выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей и жесткого закрепления к ней.
