Составная конструкция установки с неподвижным вращательным шарниром, шарнирно подвижной опорой, 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 установки с неподвижным вращательным шарниром, шарнирно-подвижной опорой, невесомым стержнем и скользящим соединением, состоящая из левой, правой и нижней частей, связанных между собой внутренним вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, причем левый конец горизонтального стержня связан со скользящим соединением, имеющим направляющий шток, расположенный в пазу и направленный вертикально вверх, правая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 90° против хода часовой стрелки, причем правый конец горизонтальной части Г-образного стержня связан с невесомым стержнем, направленным вниз и расположенным на соответствующей горизонтальной площадке, а верхний конец вертикальной части Г-образного стержня связан с неподвижным вращательным шарниром, нижняя часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, причем нижний конец вертикального стержня связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей вертикальной 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. 13).

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 установки с неподвижным вращательным шарниром, шарнирно-подвижной опорой, невесомым стержнем и скользящим соединением, состоящей из левой, правой и нижней частей, связанных между собой внутренним вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, причем левый конец горизонтального стержня связан со скользящим соединением, имеющим направляющий шток, расположенный в пазу и направленный вертикально вверх, правая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 90° против хода часовой стрелки, причем правый конец горизонтальной части Г-образного стержня связан с невесомым стержнем, направленным вниз и расположенным на соответствующей горизонтальной площадке, а верхний конец вертикальной части Г-образного стержня связан с неподвижным вращательным шарниром, нижняя часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, причем нижний конец вертикального стержня связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей вертикальной площадке, согласно заявляемой полезной модели, все стержни левой, правой и нижней частей выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальном стержне и горизонтальной части Г-образного стержня вправо, а на вертикальном стержне и вертикальной части Г-образного стержня - вниз, паз направляющего штока скользящего соединения выполнен с возможностью перемещения вдоль соответствующей вертикальной направляющей и жесткого закрепления, а сама указанная вертикальная направляющая выполнена с возможностью перемещения вдоль соответствующей горизонтальной направляющей и жесткого закрепления, вертикальная площадка шарнирно-подвижной опоры и горизонтальная площадка невесомого стержня выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих вертикальных направляющих и жесткого закрепления, а сами указанные вертикальные направляющие выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих горизонтальных направляющих шарнирно-подвижной опоры и невесомого стержня 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 ED, правой ADB, и нижней DC частей, связанных между собой внутренним вращательным шарниром D.

Левая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня. Левый конец горизонтального стержня связан со скользящим соединением, имеющим симметрично расположенный в пазу 1 направляющий шток 2, направленный вертикально вверх.

Правая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 90° против хода часовой стрелки. Правый конец горизонтальной части Г-образного стержня связан с вертикальным невесомым стержнем, направленным вниз и расположенным на соответствующей горизонтальной площадке. Верхний конец вертикальной части Г-образного стержня связан с неподвижным вращательным шарниром.

Нижняя часть составной конструкции состоит из вертикального стержня. Нижний конец вертикального стержня связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей вертикальной площадке.

Все стержни левой, правой и нижней частей составной конструкции выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения, например, горизонтальный стержень 3 левой части составной конструкции, выполнены с клеммами на концах. Для приведенного примера - клемма 4. Клеммы направлены на горизонтальном стержне и горизонтальной части Г-образного стержня вправо, а на вертикальном стержне и вертикальной части Г-образного стержня - вниз. Паз 1 направляющего штока 2 скользящего соединения левой части составной конструкции выполнен с возможностью перемещения вдоль соответствующей вертикальной направляющей 5 и жесткого закрепления к ней. Сама вертикальная направляющая 5 скользящего соединения выполнена с возможностью перемещения вдоль соответствующей горизонтальной направляющей 6 и жесткого закрепления к ней. Вертикальная площадка 7 шарнирно-подвижной опоры нижней части составной конструкции и горизонтальная площадка 8 невесомого стержня правой части составной конструкции выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих вертикальных направляющих 9 и 10 (соответственно шарнирно-подвижной опоры и невесомого стержня) и жесткого закрепления к ним. Сами вертикальные направляющие 9 и 10 выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих горизонтальных направляющих 11 и 12 (соответственно шарнирно-подвижной опоры и невесомого стержня) 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 .

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 установки с неподвижным вращательным шарниром, шарнирно-подвижной опорой, невесомым стержнем и скользящим соединением, состоящая из левой, правой и нижней частей, связанных между собой внутренним вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, причем левый конец горизонтального стержня связан со скользящим соединением, имеющим направляющий шток, расположенный в пазу и направленный вертикально вверх, правая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 90° против хода часовой стрелки, причем правый конец горизонтальной части Г-образного стержня связан с невесомым стержнем, направленным вниз и расположенным на соответствующей горизонтальной площадке, а верхний конец вертикальной части Г-образного стержня связан с неподвижным вращательным шарниром, нижняя часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, причем нижний конец вертикального стержня связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на соответствующей вертикальной площадке, отличающаяся тем, что все стержни левой, правой и нижней частей выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальном стержне и горизонтальной части Г-образного стержня вправо, а на вертикальном стержне и вертикальной части Г-образного стержня - вниз, паз направляющего штока скользящего соединения выполнен с возможностью перемещения вдоль соответствующей вертикальной направляющей и жесткого закрепления, а сама указанная вертикальная направляющая выполнена с возможностью перемещения вдоль соответствующей горизонтальной направляющей и жесткого закрепления, вертикальная площадка шарнирно-подвижной опоры и горизонтальная площадка невесомого стержня выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих вертикальных направляющих и жесткого закрепления, а сами указанные вертикальные направляющие выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих горизонтальных направляющих шарнирно-подвижной опоры и невесомого стержня и жесткого закрепления.