Составная конструкция с одним неподвижным вращательным шарниром, двумя обозначенными шарнирно-подвижными опорами 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, 1,5l1 (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. 23), состоит из левой, верхней и правой частей, связанных между собой шарнирами, левая часть конструкции состоит из П-образного стержня, правая вертикальная часть которого меньше левой, повернутого на 90° против хода часовой стрелки, правый конец его верхней горизонтальной части связан вращательным шарниром с серединой вертикального стержня верхней части конструкции, а верхний конец этой части конструкции связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на вертикальной площадке, верхняя часть конструкции представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 90° против хода часовой стрелки, а правый конец его горизонтальной части связан вращательным шарниром с вертикальным стержнем правой части конструкции, которая представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 180° по ходу часовой стрелки, левый конец его горизонтальной части связан вращательным шарниром с горизонтальной частью левой части конструкции, точка пересечения этой части конструкции с вертикальной частью левой части конструкции связана с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является горизонтальная площадка, горизонтальный стержень верхней части конструкции разделен на три участка: левый - первый, второй и третий, их размеры относятся слева направо соответственно, как два с половиной, один, один, точка соединения второго и третьего участков связана с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке, горизонтальный стержень правой части конструкции разделен на две части: левую и правую, точка их соединения связана вертикальным невесомым стержнем с вращательными шарнирами по концам, невесомым стержнем является и верхний горизонтальной стержень 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 одним неподвижным вращательным шарниром, двумя шарнирно-подвижными опорами и двумя невесомыми стержнями, состоящая из левой, верхней и правой частей, связанных между собой шарнирами, при этом левая часть составной конструкции состоит из П-образного стержня, правая вертикальная часть которого меньше левой, повернутого на 90° против хода часовой стрелки, правый конец его верхней горизонтальной части связан вращательным шарниром с серединой вертикального стержня верхней части составной конструкции, а верхний конец этой части конструкции связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на вертикальной площадке, верхняя часть составной конструкции представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 90° против хода часовой стрелки, а правый конец его горизонтальной части связан вращательным шарниром с вертикальным стержнем правой части составной конструкции, которая представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 180° по ходу часовой стрелки, левый конец его горизонтальной части связан вращательным шарниром с горизонтальной частью левой части составной конструкции, точка пересечения этой части конструкции с вертикальной частью левой части составной конструкции связана с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является горизонтальная площадка, горизонтальный стержень верхней части составной конструкции разделен на три участка: первый, второй и третий, их размеры относятся слева направо соответственно, как два с половиной, один, один, точка соединения второго и третьего участков связана с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке, горизонтальный стержень правой части составной конструкции разделен на две части: левую и правую, точка их соединения связана вертикальным невесомым стержнем с вращательными шарнирами по концам, невесомым стержнем является и верхний горизонтальной стержень левой части составной конструкции, согласно нашему предложению, все стержни левой, верхней 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, площадки неподвижного вращательного шарнира и шарнирно-подвижных опор 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 научные 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, двумя шарнирно-подвижными опорами и двумя невесомыми стержнями с приложенными к ней внешними силами, моментами и соответствующими размерами l1, 1,5l1, состоит из левой, верхней и правой частей, связанных между собой шарнирами. Левая часть конструкции состоит из П-образного стержня САЕК, правая вертикальная часть ЕК которого меньше левой АС, повернутого на 90° против хода часовой стрелки. Правый конец его верхней горизонтальной части ЕК связан вращательным шарниром с серединой К вертикального стержня LKQ верхней части конструкции. А верхний конец этой части конструкции связан с шарнирно-подвижной опорой L, катки которой расположены на вертикальной площадке. Верхняя часть конструкции представляет собой Г-образный стержень LKQNBD, повернутый на 90° против хода часовой стрелки. Правый конец его горизонтальной части связан вращательным шарниром D с вертикальным стержнем DS правой части конструкции, которая представляет собой Г-образный стержень DSFC, повернутый на 180° по ходу часовой стрелки. Левый конец его горизонтальной части связан вращательным шарниром С с горизонтальной частью АС левой части конструкции. Точка пересечения этой части конструкции с вертикальной частью ЕА левой части конструкции связана с неподвижным вращательным шарниром А, основанием которого является горизонтальная площадка. Горизонтальный стержень QNBD верхней части конструкции разделен на три участка: левый QN - первый, второй и третий BD. Их размеры относятся слева направо соответственно, как два с половиной, один, один.

Точка соединения второго и третьего участков связана с шарнирно-подвижной опорой В, катки которой расположены на горизонтальной площадке. Горизонтальный стержень SFC правой части конструкции разделен на две части: левую С F и правую FS. Точка их соединения связана вертикальным невесомым стержнем FN с вращательными шарнирами по концам. Невесомым стержнем является и верхний горизонтальной стержень ЕК левой части конструкции. Все стержни левой, верхней 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, вертикальный стержень АЕ имеет наружный стержень 1 и клемму 2, расположенную на левом конце стержня (направленную влево). Площадки неподвижного вращательного шарнира А и шарнирно-подвижных опор В и L выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих соответственно 3, 4, 5, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих соответственно 6, 7, 8 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 (Fkx=0, Fky=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, двумя шарнирно-подвижными опорами и двумя невесомыми стержнями, состоящая из левой, верхней и правой частей, связанных между собой шарнирами, при этом левая часть составной конструкции состоит из П-образного стержня, правая вертикальная часть которого меньше левой, повернутого на 90° против хода часовой стрелки, правый конец его верхней горизонтальной части связан вращательным шарниром с серединой вертикального стержня верхней части составной конструкции, а верхний конец этой части конструкции связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на вертикальной площадке, верхняя часть составной конструкции представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 90° против хода часовой стрелки, а правый конец его горизонтальной части связан вращательным шарниром с вертикальным стержнем правой части составной конструкции, которая представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 180° по ходу часовой стрелки, левый конец его горизонтальной части связан вращательным шарниром с горизонтальной частью левой части составной конструкции, точка пересечения этой части конструкции с вертикальной частью левой части составной конструкции связана с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является горизонтальная площадка, горизонтальный стержень верхней части составной конструкции разделен на три участка: первый, второй и третий, их размеры относятся слева направо соответственно, как два с половиной, один, один, точка соединения второго и третьего участков связана с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке, горизонтальный стержень правой части составной конструкции разделен на две части: левую и правую, точка их соединения связана вертикальным невесомым стержнем с вращательными шарнирами по концам, невесомым стержнем является и верхний горизонтальной стержень

левой части составной конструкции, отличающаяся тем, что все стержни левой, верхней 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, площадки неподвижного вращательного шарнира и шарнирно-подвижных опор 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.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к устройствам и оснастке для изготовления декоративных строительных деталей из цементосодержащих и гипососодержащих смесей

Конструкция состоит из левой, правой и нижней частей, связанных между собой вращательным шарниром.

Техническим результатом полезной модели является упрощение сооружения пролетного строения путем исключения необходимости создания временных опор, подмостей и опалубки
Наверх