Составная конструкция с одним неподвижным вращательным шарниром, одной вертикальной направляющей станины и двумя овальными упорами

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.

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 с приложенными к ней внешними силами, моментами и соответствующими размерами l ₁, 1,5l₁, 2,25l₁, (Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: Учебное пособие для технических вузов. - 7-е изд., исправленное. - М.: Интеграл-Пресс, 2001, стр. 57, рис. 55, вар. 15), состоит из левой, средней и правой частей, связанных между собой вращательными шарнирами, овальными порами и вертикальной направляющей станины, левая часть состоит из П-образного стержня, повернутого на 90° против хода часовой стрелки, нижняя горизонтальная часть которого длиннее верхней горизонтальной части и шарнирно связана с нижним концом вертикального стержня средней части конструкции, правая часть составной конструкции представляет собой Г-образный стержень, повернутый вокруг вертикали на 180°, верхняя горизонтальная часть которого связана вращательным шарниром с верхней частью П-образного стержня левой части конструкции, а нижний конец вертикального стержня правой части связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на одной горизонтали с нижним ответвлением вертикального стержня, направленным влево с овальным упором, упирающимся в вертикальный стержень левой части конструкции, горизонтальная часть Г-образного стержня средней части конструкции снабжена овальным упором, упирающимся в вертикальный стержень правой части конструкции, вертикальная часть Г-образного стержня средней части конструкции разделена на две части, размеры которых относятся между собой сверху вниз, как два, один, верхняя часть стержня своей серединой расположена в вертикальной направляющей станины.

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 по выявлению зависимости величин реакций связей и сил взаимодействия частей конструкции от линейных размеров стержней.

Технический результат достигается тем, что в составной конструкции с одним неподвижным вращательным шарниром, одной вертикальной направляющей станины и двумя овальными упорами, состоящей из левой, средней и правой частей, связанных между собой вращательными шарнирами, овальными упорами и вертикальной направляющей станины, при этом левая часть составной конструкции состоит из П-образного стержня, повернутого на 90° против хода часовой стрелки, нижняя горизонтальная часть которого длиннее верхней горизонтальной части и шарнирно связана с нижним концом вертикального стержня средней части составной конструкции, правая часть составной конструкции представляет собой Г-образный стержень, повернутый вокруг вертикали на 180°, верхняя горизонтальная часть которого связана вращательным шарниром с верхней частью П-образного стержня левой части составной конструкции, а нижний конец вертикального стержня правой части составной конструкции связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на одной горизонтали с нижним ответвлением вертикального стержня, направленным влево с овальным упором, упирающимся в вертикальный стержень левой части составной конструкции, горизонтальная часть Г-образного стержня средней части составной конструкции снабжена овальным упором, упирающимся в вертикальный стержень правой части составной конструкции, вертикальная часть Г-образного стержня средней части составной конструкции разделена на две части, размеры которых относятся между собой сверху вниз, как два, один, верхняя часть стержня своей серединой расположена в вертикальной направляющей станины, согласно нашему предложению, все стержни левой, средней и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных частях стержней влево, на вертикальных - вниз, вертикальная площадка неподвижного вращательного шарнира правой части составной конструкции и вертикальная направляющая станины средней части составной конструкции выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих и жесткого закрепления и тех и других к направляющим.

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 и их частей.

На фиг. представлена схема составной конструкции.

Составная конструкция с одним неподвижным вращательным шарниром, одной вертикальной направляющей станины и двумя овальными упорами с приложенными к ней внешними силами, моментами и соответствующими размерами l₁, 1,5l ₁, 2,25l₁ состоит из левой, средней и правой частей, связанных между собой вращательными шарнирами, овальными упорами и вертикальной направляющей станины. Левая часть CKESD состоит из П-образного стержня, повернутого на 90° против хода часовой стрелки, нижняя горизонтальная часть SD которого длиннее верхней КС горизонтальной части и шарнирно связана с нижним концом D вертикального стержня DZBQ средней части конструкции. Правая часть CLFA составной конструкции представляет собой Г-образный стержень, повернутый вокруг вертикали на 180°. Верхняя горизонтальная часть CL которого связана вращательным шарниром С с верхней частью КС П-образного стержня левой части конструкции. Нижний конец вертикального стержня LFA правой части связан с неподвижным вращательным шарниром А, расположенным на одной горизонтали с нижним ответвлением ZE вертикального стержня, направленным влево с овальным упором, упирающимся в вертикальный стержень К ES левой части конструкции. Горизонтальная часть QF Г-образного стержня средней части конструкции снабжена овальным упором F, упирающимся в вертикальный стержень LFA правой части конструкции. Вертикальная часть DZBQ Г-образного стержня средней части конструкции разделена на две части DZ и ZBO, размеры которых относятся между собой сверху вниз, как два, один. Верхняя часть стержня ZBO своей серединой В расположена в вертикальной направляющей станины. Все стержни левой, средней и правой частей выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных частях стержней влево, на вертикальных вниз. Например, горизонтальная часть QF средней части конструкции имеет наружный стержень 1 и клемму 2, расположенную на левом конце стержня. Вертикальная площадка неподвижного вращательного шарнира А правой части конструкции и вертикальная направляющая В станины средней части конструкции выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих соответственно 3, 4, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих соответственно 5, 6 и жесткого закрепления и тех и других к направляющим.

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 конструкции. Изменяя длины стержней ступенчато и определяя каждый раз реакции опор и силы взаимодействия частей конструкции, можно получать зависимости реакций опор и сил взаимодействия от размеров стержней. К 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. 54-63). Конструкция позволяет при наличии соответствующих датчиков определять реакции опор и экспериментально и сравнивать результаты теоретических и экспериментальных исследований.

Решение задач с изменяемыми размерами стержней внедрено в учебный процесс студентов первого курса Казанского государственного энергетического университета. 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 с одним неподвижным вращательным шарниром, одной вертикальной направляющей станины и двумя овальными упорами, состоящая из левой, средней и правой частей, связанных между собой вращательными шарнирами, овальными упорами и вертикальной направляющей станины, при этом левая часть составной конструкции состоит из П-образного стержня, повернутого на 90° против хода часовой стрелки, нижняя горизонтальная часть которого длиннее верхней горизонтальной части и шарнирно связана с нижним концом вертикального стержня средней части составной конструкции, правая часть составной конструкции представляет собой Г-образный стержень, повернутый вокруг вертикали на 180°, верхняя горизонтальная часть которого связана вращательным шарниром с верхней частью П-образного стержня левой части составной конструкции, а нижний конец вертикального стержня правой части составной конструкции связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на одной горизонтали с нижним ответвлением вертикального стержня, направленным влево с овальным упором, упирающимся в вертикальный стержень левой части составной конструкции, горизонтальная часть Г-образного стержня средней части составной конструкции снабжена овальным упором, упирающимся в вертикальный стержень правой части составной конструкции, вертикальная часть Г-образного стержня средней части составной конструкции разделена на две части, размеры которых относятся между собой сверху вниз, как два к одному, верхняя часть стержня своей серединой расположена в вертикальной направляющей станины, отличающаяся тем, что все стержни левой, средней и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных частях стержней влево, на вертикальных - вниз, вертикальная площадка неподвижного вращательного шарнира правой части составной конструкции и вертикальная направляющая станины средней части составной конструкции выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих и жесткого закрепления и тех, и других к направляющим.