Лабораторный стенд для экспериментальных исследований сил с учетом трения покоя в соединении "тормозная колодка-барабан"

 

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть применена в учебных лабораториях по теоретической и прикладной механике технических вузов, техникумов и технических училищ. Известный стенд имеет постоянные размеры рычага и постоянное положение опор его частей, что не позволяет проводить научные исследования по выявлению зависимостей сил от размеров звеньев стенда с учетом трения покоя. В предложенном стенде рычаг тормозной колодки слева и справа от колодки выполнен телескопическим, два наружных стержня телескопических соединений выполнены с клеммами на концах, клемма левой части стержня направлена вправо, а правой - влево, горизонтальная площадка, на которой находится вращательный шарнир рычага, выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней. Это позволяет проводить научные исследования по выявлению зависимостей сил от размеров звеньев стенда с учетом трения покоя. 1 илл.

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть применена в учебных лабораториях по теоретической и прикладной механике технических вузов, техникумов и технических училищ.

Известен стенд для рассмотрения сил с учетом трения покоя с приложенными к нему внешними силами и моментами (Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: Учебное пособие для технических вузов. - 7-е изд., исправленное. - М.: Интеграл-Пресс, 2001, стр.36, рис.33, вар.18. Там вкралась ошибка: рычаг АВ не имеет шарнира в точке А, соединяющего его со станиной. Без этого стенд работать не будет.) начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами a, b, e, R, 1,4R, состоящий из двух соосно расположенных барабанов разных радиусов, радиус большего барабана в одну целую четыре десятых раза больше радиуса меньшего барабана, геометрическая ось барабанов расположена горизонтально и одновременно является геометрической осью неподвижных вращательных шарниров, на барабан меньшего радиуса намотана нить, которая расположена с левым уклоном под углом к горизонту, к концу нити прикреплена тележка на колесах, расположенных на наклонной плоскости, параллельной нити, сверху к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная с горизонтальным рычагом, левый конец которого связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира, расположенного на горизонтальной площадке левее и выше вращательных шарниров барабанов.

Основной недостаток известного стенда заключается в том, что он имеет постоянные размеры рычага (застывшую форму), и постоянное положение опор, что не позволяет студентам (обучающимся) проводить учебные исследования как теоретические, так и экспериментальные по выявлению зависимости величин реакций связей и сил взаимодействия частей стенда от линейных размеров рычагов (стержней) и изменения взаимного расположения опор.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы у рычагов (стержней) можно было изменять их размеры, а у опор - изменять их взаимное положение, и обеспечить обучающимся проведение учебных исследований как теоретических, так и экспериментальных.

Технический результат достигается тем, что в лабораторном стенде для экспериментальных исследований сил с учетом трения покоя в соединении «тормозная колодка-барабан», состоящем из двух соосно расположенных барабанов разных радиусов, причем геометрическая ось барабанов расположена горизонтально и одновременно является геометрической осью неподвижных вращательных шарниров, на барабан меньшего радиуса намотана нить, которая расположена с левым уклоном под углом к горизонту, к концу нити прикреплена тележка на колесах, расположенных на наклонной плоскости, параллельной нити, сверху к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная с горизонтальным рычагом, левый конец которого связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира, расположенного на горизонтальной площадке левее и выше вращательных шарниров барабанов, согласно нашему предложению, рычаг тормозной колодки слева и справа от колодки выполнен телескопическим, два наружных стержня телескопических соединений выполнены с клеммами на концах, клемма левой части стержня направлена вправо, а правой - влево, горизонтальная площадка, на которой находится вращательный шарнир рычага, выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней.

Такое исполнение лабораторного стенда позволило изменять размеры рычага и взаимное положение опор и проводить учебные исследования обучающимся по выявлению зависимости величин реакций связей (опор) и сил взаимодействия частей стенда от размеров рычага и изменения взаимного положения опор как теоретически, так и экспериментально.

На фиг. представлена схема предлагаемого лабораторного стенда.

Лабораторный стенд устроен следующим образом.

Лабораторный стенд для экспериментальных исследований сил с учетом трения покоя в соединении «тормозная колодка-барабан» с приложенными к нему внешними силами и моментами, начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами a, b, е, R, 1,4R состоит из двух соосно расположенных барабанов 1 и 2 разных радиусов. Радиус большего барабана 1 в одну целую четыре десятых раза больше радиуса R меньшего барабана 2. Геометрическая ось барабанов расположена горизонтально и одновременно является геометрической осью неподвижных вращательных шарниров О. На барабан 2 меньшего радиуса намотана нить 3, которая расположена с левым уклоном под углом к горизонту. А концу нити прикреплена тележка 4 на колесах, расположенных на наклонной плоскости 5, параллельной нити. Сверху к барабану 1 большего радиуса прижата тормозная колодка 6, жестко связанная с горизонтальным рычагом 7. Левый конец рычага связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира А, расположенного на горизонтальной площадке левее и выше вращательных шарниров О барабанов.

Рычаг тормозной колодки слева и справа от колодки выполнен телескопическим. Два наружных стержня 8 и 9 телескопических соединений выполнены с клеммами на концах. Клемма 10 левой части стержня направлена вправо, а клемма 11 правой - влево.

Горизонтальная площадка, на которой находится вращательный шарнир А рычага, выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей 12 станины и жесткого закрепления к ней.

Лабораторный стенд работает следующим образом.

Теоретически в стенде с размерами прототипа необходимо определять минимальное значение внешней силы Р, приложенной к рычагу, силы взаимодействия частей прибора и реакции его опор, находящиеся в покое, с учетом сил сцепления (трения покоя) в соединении «тормозная колодка - барабан». Эта задача решается с помощью уравнений равновесия. Согласно рекомендациям, изложенным в указанном выше источнике, в котором описан прототип, сначала составляются уравнения равновесия сил, приложенных к тележке Q. Из этих уравнений определяется реакция нити и нормальная реакция плоскости при взаимодействии колес тележки с наклонной плоскостью 5. Затем составляются уравнения равновесия сил, приложенных к барабану 2, из которых определяется нормальная сила, действующая на барабан, а также реакции шарниров барабана. Для определения минимального значения силы Р и реакций опор в неподвижном шарнире А рычага достаточно рассмотреть равновесие сил, приложенных к рычагу 7.

Поскольку в предложенной полезной модели предусмотрено изменение длины рычага и взаимного положения опор, то перечисленные величины сил можно определять при измененных размерах рычага АВ и соответствующих размеров взаимного положения опор О и А. Если длины левой и правой частей рычага 4 изменять ступенчато последовательно или одновременно, то можно получать и соответствующие значения сил.

По полученным данным можно строить графические зависимости значения сил от изменения размеров рычага.

Определять соответствующие зависимости можно и экспериментально, снабдив звенья стенда соответствующими датчиками и регистрирующей аппаратурой.

Появилась возможность у обучающихся проводить как теоретические, так и экспериментальные исследования и сравнивать их результаты.

Задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена.

Лабораторный стенд для экспериментальных исследований сил с учетом трения покоя в соединении «тормозная колодка-барабан», состоящий из двух соосно-расположенных барабанов разных радиусов, причем геометрическая ось барабанов расположена горизонтально и одновременно является геометрической осью неподвижных вращательных шарниров, на барабан меньшего радиуса намотана нить, которая расположена с левым уклоном под углом к горизонту, к концу нити прикреплена тележка на колесах, расположенных на наклонной плоскости, параллельной нити, сверху к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная с горизонтальным рычагом, левый конец которого связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира, расположенного на горизонтальной площадке левее и выше вращательных шарниров барабанов, отличающийся тем, что рычаг тормозной колодки слева и справа от колодки выполнен телескопическим, два наружных стержня телескопических соединений выполнены с клеммами на концах, клемма левой части стержня направлена вправо, а правой - влево, горизонтальная площадка, на которой находится вращательный шарнир рычага, выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней.



 

Похожие патенты:

Защитное декоративное ограждение - металлический забор относится к строительным конструкциям и может быть использован в качестве ограждения предприятий, скверов, парков и других участков городской территории, при обустройстве дорог и улиц и др. подобных применениях.

Деревянный забор (ограждение с воротами) из необрезной доски на винтовых сваях относится к области строительства, а именно, к системам ограждения, ограничивающих свободный доступ людей, транспорта и т.д. на определенную территорию.

Устройство для забора крови из вены относится к области медицинской техники, конкретно к устройствам для забора и исследования образцов крови, которые впоследствии могут быть использованы для определения вязкостных характеристик крови с помощью различных приборов, таких как, например, тромбоэластографы, вискозиметры
Наверх