Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике
Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть использована 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 использована в учебных лабораториях по теоретической механике технических вузов, техникумов и технических училищ.
Известно устройство для лабораторных исследований по теоретической механике, состоящее из левой, правой и нижней частей, связанных между собой внутренним вращательным шарниром, при этом левая часть устройства состоит из Г-образного стержня, горизонтальная часть которого посередине связана со скользящим соединением, имеющим симметрично расположенный направляющий шток, направленный вертикально вверх, а вертикальная часть Г-образного стержня нижним концом связана с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на площадке, правая часть устройства состоит из горизонтального стержня, правый конец которого связан с вертикальным невесомым стержнем, расположенным на площадке, а нижняя часть устройства представляет собой вертикальный стержень, нижний конец которого связан с шарнирно-подвижной опорой, расположенной на наклонной площадке с левым уклоном под углом 30° к горизонтальной плоскости (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. 7).
Основной недостаток известного устройства заключается в том, что оно 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 устройства от линейных размеров стержней.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы у стержней устройства для лабораторных исследований по теоретической механике можно было изменять их размеры и обеспечить обучающимся проведение учебных исследований.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для лабораторных исследований по теоретической механике, состоящем из левой, правой и нижней частей, связанных между собой внутренним вращательным шарниром, при этом левая часть устройства состоит из Г-образного стержня, горизонтальная часть которого посередине связана со скользящим соединением, имеющим симметрично расположенный направляющий шток, направленный вертикально вверх, а вертикальная часть Г-образного стержня нижним концом связана с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на площадке, правая часть устройства состоит из горизонтального стержня, правый конец которого связан с вертикальным невесомым стержнем, расположенным на площадке, а нижняя часть устройства представляет собой вертикальный стержень, нижний конец которого связан с шарнирно-подвижной опорой, расположенной на наклонной площадке с левым уклоном под углом 30° к горизонтальной плоскости, согласно заявляемой полезной модели, все стержни левой, правой и нижней частей устройства выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальной части Г-образного стержня и горизонтальном стержне правой части устройства вправо, а на вертикальной части Г-образного стержня и вертикальном стержне нижней части устройства - вниз, каждая площадка, на которой расположен, соответственно неподвижный вращательный шарнир, невесомый стержень и шарнирно-подвижной опора, выполнена с возможностью перемещения вдоль соответствующей вертикальной направляющей неподвижного вращательного шарнира, невесомого стержня и щарнирно-подвижной опоры, и жесткого закрепления, причем вертикальная направляющая, соответственно шарнирно-подвижной опоры и невесомого стержня, выполнена с возможностью перемещения вдоль соответствующей горизонтальной направляющей шарнирно-подвижной опоры и невесомого стержня, и жесткого закрепления.
На фиг. представлена схема устройства для лабораторных исследований по теоретической механике.
Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике с приложенными к нему внешними силами и моментами состоит из левой ABD, правой DE, и нижней DC частей, связанных между собой внутренним вращательным шарниром D.
Левая часть устройства состоит из Г-образного стержня, горизонтальная часть которого посередине связана со скользящим соединением В, имеющим симметрично расположенный направляющий шток 1, направленный вертикально вверх, а вертикальная часть Г-образного стержня нижним концом связана с неподвижным вращательным шарниром А, расположенным на горизонтальной площадке.
Правая часть устройства состоит из горизонтального стержня, правый конец которого в точке Е связан с вертикальным невесомым стержнем 2, расположенным на горизонтальной площадке.
Нижняя часть устройства представляет собой вертикальный стержень, нижний конец которого связан с шарнирно-подвижной опорой в точке С, расположенной на наклонной площадке с левым уклоном под углом 30° к горизонтальной плоскости.
Все стержни левой, правой и нижней частей устройства выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения, например, стержень 3 правой части устройства, выполнены с клеммами на концах. Для приведенного примера - клемма 4. Клеммы направлены на горизонтальной части Г-образного стержня и горизонтальном стержне правой части устройства вправо, а на вертикальной части Г-образного стержня и вертикальном стержне нижней части устройства вниз.
Площадки, на которых расположен неподвижный вращательный
шарнир левой части устройства, шарнирно-подвижная опора нижней части устройства, невесомый стержень 2 правой части устройства, выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих, соответственно 5, 6, 7 и жесткого закрепления к ним. Вертикальные направляющие 6 и 7, соответственно шарнирно-подвижной опоры и невесомого стержня, выполнены с возможностью перемещения вдоль горизонтальных направляющих 8 и 9, соответственно шарнирно-подвижной опоры и невесомого стержня, и жесткого закрепления к ним.
Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике работает следующим образом.
Известное устройство-прототип состоит из стержней неизменяемых размеров. В предложенном устройстве 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 устройства. Изменяя длины стержней ступенчато и определяя каждый раз реакции опор и силы взаимодействия частей устройства, можно получать зависимости реакций опор и сил взаимодействия от размеров стержней. К устройству 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).
Предлагаемое устройство для лабораторных исследований по теоретической механике 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.
Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике, состоящее из левой, правой и нижней частей, связанных между собой внутренним вращательным шарниром, при этом левая часть устройства состоит из Г-образного стержня, горизонтальная часть которого посередине связана со скользящим соединением, имеющим симметрично расположенный направляющий шток, направленный вертикально вверх, а вертикальная часть Г-образного стержня нижним концом связана с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на площадке, правая часть устройства состоит из горизонтального стержня, правый конец которого связан с вертикальным невесомым стержнем, расположенным на площадке, а нижняя часть устройства представляет собой вертикальный стержень, нижний конец которого связан с шарнирно-подвижной опорой, расположенной на наклонной площадке с левым уклоном под углом 30° к горизонтальной плоскости, отличающееся тем, что все стержни левой, правой и нижней частей устройства выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальной части Г-образного стержня и горизонтальном стержне правой части устройства вправо, а на вертикальной части Г-образного стержня и вертикальном стержне нижней части устройства - вниз, каждая площадка, на которой расположен соответственно неподвижный вращательный шарнир, невесомый стержень и шарнирно-подвижная опора, выполнена с возможностью перемещения вдоль соответствующей вертикальной направляющей неподвижного вращательного шарнира, невесомого стержня и шарнирно-подвижной опоры и жесткого закрепления, причем вертикальная направляющая соответственно шарнирно-подвижной опоры и невесомого стержня выполнена с возможностью перемещения вдоль соответствующей горизонтальной направляющей шарнирно-подвижной опоры и невесомого стержня и жесткого закрепления.
