Составная конструкция с двумя неподвижными вращательными шарнирами, расположенными по диагонали, и двумя невесомыми стержнями

 

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, 2l1, 3l1 (Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: Учебное пособие для технических вузов. - 7-е изд., исправленное. - М.: Интеграл-Пресс, 2001, стр. 58, рис. 56, вар. 29) состоит из левой, правой и нижней частей, связанных между собой шарнирами, левая часть состоит из Г-образного стержня, связанного в точке пересечения стержней с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является вертикальная площадка, правый конец горизонтальной части Г-образного стержня связан вращательным шарниром с горизонтальной частью стержня правой части конструкции, который представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 180° вокруг вертикали, нижний конец его вертикальной части связан вращательным шарниром с горизонтальным стержнем нижней части конструкции, горизонтальный стержень нижней части конструкции разделен на три части: левую, среднюю и правую, размеры которых относятся между собой слева направо, как три, два, два, точка соединения левой и средней частей связана вертикальным невесомым стержнем с вращательными шарнирами по концам с горизонтальным стержнем правой части конструкции, в точке соединения средней и правой частей горизонтальный стержень имеет ответвление, направленное вниз, нижний конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является горизонтальная площадка, а левый конец горизонтального стержня имеет ответвление, направленное вертикально вниз и связанное горизонтальным невесомым стержнем с вращательными шарнирами по концам с нижним концом вертикального стержня левой части конструкции.

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 двумя неподвижными вращательными шарнирами, расположенными по диагонали, и двумя невесомыми стержнями, состоящей из левой, правой и нижней частей, связанных между собой шарнирами, при этом левая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, связанного в точке пересечения стержней с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является вертикальная площадка, правый конец горизонтальной части Г-образного стержня связан вращательным шарниром с горизонтальной частью стержня правой части составной конструкции, который представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 180° вокруг вертикали, нижний конец его вертикальной части связан вращательным шарниром с горизонтальным стержнем нижней части составной конструкции, горизонтальный стержень нижней части составной конструкции разделен на три части: левую, среднюю и правую, размеры которых относятся между собой слева направо, как три, два, два, точка соединения левой и средней частей связана вертикальным невесомым стержнем с вращательными шарнирами по концам с горизонтальным стержнем правой части составной конструкции, в точке соединения средней и правой частей горизонтальный стержень имеет ответвление, направленное вниз, нижний конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является горизонтальная площадка, а левый конец горизонтального стержня имеет ответвление, направленное вертикально вниз и связанное горизонтальным невесомым стержнем с вращательными шарнирами по конкам с нижним концом вертикального стержня левой части составной конструкции, согласно нашему предложению, все стержни левой, правой и нижней частей составной конструкции выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных частях стержней влево, на вертикальных вниз, а площадки, которые являются основаниями неподвижных вращательных шарниров левой и нижней частей 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 двумя неподвижными вращательными шарнирами, расположенными по диагонали, и двумя невесомыми стержнями с приложенными к ней внешними силами, моментами и соответствующими размерами l1, 2l1, 3l1 состоит из левой, правой и нижней частей, связанных между собой шарнирами. Левая часть состоит из Г-образного стержня FBD, связанного в точке пересечения стержней с неподвижным вращательным шарниром В, основанием которого является вертикальная площадка.

Правый конец горизонтальной части ВD Г-образного стержня связан вращательным шарниром D с горизонтальной частью DEL стержня правой части конструкции, который представляет собой Г-образный стержень DELC, повернутый на 180° вокруг вертикали. Нижний конец его вертикальной части связан вращательным шарниром С с горизонтальным стержнем нижней части конструкции. Горизонтальный стержень SKZC нижней части конструкции разделен на три части: левую SK, среднюю KZ и правую ZC, размеры которых относятся между собой слева направо, как три, два, два. Точка соединения левой и средней частей связана вертикальным невесомым стержнем КЕ с вращательными шарнирами по концам с горизонтальным стержнем DEL правой части конструкции. В точке соединения средней и правой частей горизонтальный стержень имеет ответвление ZA, направленное вниз, нижний копен которого связан с неподвижным вращательным шарниром А, основанием которого является горизонтальная площадка. Левый конец горизонтального стержня имеет ответвление SN, направленное вертикально вниз и связанное горизонтальным невесомым стержнем NF с вращательными шарнирами по концам с нижним концом F вертикального стержня BF левой части конструкции. Все стержни левой, правой и нижней частей выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных частях стержней влево, на вертикальных - вниз. Например, горизонтальный стержень BD правой части конструкции имеет наружный стержень 1 и клемму 2, расположенную на левом конце стержня (направленную влево). Площадки, которые являются основаниями неподвижных вращательных шарниров В левой и А нижней частей 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, лежащею в той же плоскости, должны быть равны нулю (Fkx=0, Fky=0, ).

Общая методика решения подобных задач приведена в пособии, представленном выше (стр. 54-63). Конструкция позволяет при наличии соответствующих датчиков определить реакции опор и экспериментально и сравнивать результаты теоретических л 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 научно-исследовательскую работу. Это, несомненно, повышает качество обучения студентов.

Таким образом, задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена.

Составная конструкция с двумя неподвижными вращательными шарнирами, расположенными по диагонали, и двумя невесомыми стержнями, состоящая из левой, правой и нижней частей, связанных между собой шарнирами, при этом левая часть составной конструкции и состоит из Г-образного стержня, связанного в точке пересечения стержней с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является вертикальная площадка, правый конец горизонтальной части Г-образного стержня связан вращательным шарниром с горизонтальной частью стержня правой части составной конструкции, который представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 180° вокруг вертикали, нижний конец его вертикальной части связан вращательным шарниром с горизонтальным стержнем нижней части составной конструкции, горизонтальный стержень нижней части составной конструкции разделен на три части: левую, среднюю и правую, размеры которых относятся между собой слева направо как три, два, два, точка соединения левой и средней частей связана вертикальным невесомым стержнем с вращательными шарнирами по концам с горизонтальным стержнем правой части составной конструкции, в точке соединения средней и правой частей горизонтальный стержень имеет ответвление, направленное вниз, нижний конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является горизонтальная площадка, а левый конец горизонтального стержня имеет ответвление, направленное вертикально вниз и связанное горизонтальным невесомым стержнем с вращательными шарнирами по концам с нижним концом вертикального стержня левой части составной конструкции, отличающаяся тем, что все стержни левой, правой и нижней частей составной конструкции выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных частях стержней влево, на вертикальных - вниз, а площадки, которые являются основаниями неподвижных вращательных шарниров левой и нижней частей 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.



 

Наверх