Составная конструкция с одним левым угловым неподвижным вращательным шарниром, скользящим соединением 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 и моментами и соответствующими размерами l ₁, 1,5l₁, 2l₁ (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. 25), состоит из верхней, средней и нижней частей, связанных между собой шарнирами, верхняя часть состоит из П-образного стержня, левая вертикальная часть которого меньше правой и связана с горизонтальным стержнем средней части конструкции, который разделен на две части: левую и правую, размеры которых относятся между собой слева направо, как два к полтора, точка соединения этих частей связана с вертикальным ответвлением, направленным вверх и проходящим своей серединой внутри скользящей направляющей станины и снабженным овальным упором, упирающимся в горизонтальный стержень верхней части конструкции, правый конец горизонтального стержня средней части конструкции имеет вертикальное ответвление, направленное вниз и снабженное овальным упором, упирающимся в горизонтальный стержень нижней части конструкции, правый конец которого связан скользящим соединением с нижним концом правого вертикального стержня верхней части конструкции, а его левый конец связан с неподвижным вращательным шарниром, лежащим на вертикали, проходящей через левый стержень верхней 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 левым угловым неподвижным вращательным шарниром, скользящим соединением и двумя овальными упорами, состоящей из верхней, средней и нижней частей, связанных между собой шарнирами, при этом верхняя часть составной конструкции состоит из П-образного стержня, левая вертикальная часть которого меньше правой и связана с горизонтальным стержнем средней части составной конструкции, который разделен на две части: левую и правую, размеры которых относятся между собой слева направо, как два к полтора, точка соединения этих частей связана с вертикальным ответвлением, направленным вверх и проходящим своей серединой внутри скользящей направляющей станины и снабженным овальным упором, упирающимся в горизонтальный стержень верхней части составной конструкции, правый конец горизонтального стержня средней части составной конструкции имеет вертикальное ответвление, направленное вниз и снабженное овальным упором, упирающимся в горизонтальный стержень нижней части составной конструкции, правый конец которого связан скользящим соединением с нижним концом правого вертикального стержня верхней части составной конструкции, а его левый конец связан с неподвижным вращательным шарниром, лежащим на вертикали, проходящей через левый стержень верхней части составной конструкции, согласно нашему предложению, все стержни верхней, средней 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 площадка, которая является основанием неподвижного вращательного шарнира нижней 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 левым угловым неподвижным вращательным шарниром, скользящим соединением и двумя овальными упорами с приложенными к ней внешними силами, моментами и соответствующими размерами l₁, 1,5l₁, 2l₁ состоит из верхней, средней и нижней частей, связанных между собой шарнирами. Верхняя часть состоит из П-образного стержня DKELC, левая вертикальная часть DK которого меньше правой LC и связана с горизонтальным стержнем DSZ средней части конструкции. Стержень разделен на две части: левую DS и правую SZ, размеры которых относятся между собой слева направо, как два к полтора. Точка соединения этих частей связана с вертикальным ответвлением SE, направленным вверх и проходящим своей серединой внутри скользящей направляющей В станины и снабженным овальным упором Е, упирающимся в горизонтальный стержень KEL верхней части конструкции.

Правый конец горизонтального стержня средней части конструкции имеет вертикальное ответвление ZF, направленное вниз и снабженное овальным упором , упирающимся в горизонтальный стержень AFC нижней части конструкции, правый конец которого связан скользящим соединением с нижним концом С правого вертикального стержня верхней части конструкции. Его левый конец связан с неподвижным вращательным шарниром A, лежащим на вертикали, проходящей через левый стержень DK верхней части конструкции. Все стержни верхней, средней 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 верхней части конструкции имеет наружный стержень 1 и клемму 2, расположенную на левом конце стержня (направленную влево). Площадка, которая является основанием неподвижного вращательного шарнира А нижней части конструкции, и вертикальная направляющая станины В 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 форм) 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, _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 научно-исследовательскую работу. Это, несомненно, повышает качество обучения студентов.

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

Составная конструкция с одним левым угловым неподвижным вращательным шарниром, скользящим соединением и двумя овальными упорами, состоящая из верхней, средней и нижней частей, связанных между собой шарнирами, при этом верхняя часть составной конструкции состоит из П-образного стержня, левая вертикальная часть, которого меньше правой и связана с горизонтальным стержнем средней части составной конструкции, который разделен на две части: левую и правую, размеры которых относятся между собой слева направо, как два к полтора, точка соединения этих частей связана с вертикальным ответвлением, направленным вверх, и проходящим своей серединой внутри скользящей направляющей станины, и снабженным овальным упором, упирающимся в горизонтальный стержень верхней части составной конструкции, правый конец горизонтального стержня средней части составной конструкции имеет вертикальное ответвление, направленное вниз и снабженное овальным упором, упирающимся в горизонтальный стержень нижней части составной конструкции, правый конец которого связан скользящим соединением с нижним концом правого вертикального стержня верхней части составной конструкции, а его левый конец связан с неподвижным вращательным шарниром, лежащим на вертикали, проходящей через левый стержень верхней части составной конструкции, отличающаяся тем, что все стержни верхней, средней 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 площадка, которая является основанием неподвижного вращательного шарнира нижней 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.