Лабораторное оборудование для исследований по теоретической механике
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, 2l1, (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. 11), состоит из левой, средней и правой частей, связанных между собой вращательными шарнирами и овальными упорами, левая часть состоит из вертикального стержня, нижний конец которого связан вращательным шарниром со средней частью конструкции, верхний конец этого стержня расположен в вертикальных направляющих правой части конструкции, которая состоит из Г-образного стержня, повернутого вокруг вертикали на 180°, нижний конец вертикального стержня этой части конструкции связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на горизонтали, проходящей через горизонтальный стержень средней части конструкции, вертикальный стержень средней части конструкции разделен на две части, размеры которых относятся между собой сверху вниз как полтора к двум, нижняя часть этого стержня жестко связана с горизонтальным ответвлением, направленным влево, верхний конец стержня средней части конструкции жестко связан с горизонтальным ответвлением с овальным упором на конце, направленным вправо, расположенным в горизонтальных направляющих станины и упирающимся в вертикальный стержень правой части конструкции, нижний конец верхней части вертикального стержня средней части конструкции жестко связан с таким же ответвлением с овальным упором на конце, упирающимся в вертикальный стержень левой части конструкции, расстояние между вертикальными стержнями левой и правой частей конструкции делят вертикальный стержень средней части и направляющая станины слева направо как два, один, полтора.
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, одним скользящим соединением, двумя овальными упорами и направляющей станины, состоящей из левой, средней и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром и овальными упорами, при этом левая часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, нижний конец которого связан вращательным шарниром со средней частью составной конструкции, верхний конец этого стержня расположен в вертикальных направляющих правой части составной конструкции, которая состоит из Г-образного стержня, повернутого вокруг вертикали на 180°, нижний конец вертикального стержня правой части составной конструкции связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на горизонтали, проходящей через горизонтальный стержень средней части составной конструкции, вертикальный стержень средней части составной конструкции разделен на две части, размеры которых относятся между собой сверху вниз как полтора к двум, нижняя часть этого стержня жестко связана с горизонтальным ответвлением, направленным влево, верхний конец стержня средней части составной конструкции жестко связан с горизонтальным ответвлением с овальным упором на конце, направленным вправо, расположенным в горизонтальных направляющих станины и упирающимся в вертикальный стержень правой части составной конструкции, нижний конец верхней части вертикального стержня средней части составной конструкции жестко связан с таким же ответвлением с овальным упором на конце, упирающимся в вертикальный стержень левой части составной конструкции, расстояние между вертикальными стержнями левой и правой частей конструкции делят вертикальный стержень средней части и направляющая станины слева направо как два, один, полтора, 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, а площадка, которая является основанием неподвижного вращательного шарнира правой части составной конструкции, и горизонтальные направляющие 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, одним скользящим соединением, двумя овальными упорами и направляющей станины с приложенными к ней внешними силами, моментами и соответствующими размерами l1, 1,5l 1, 2l1, состоит из левой, средней и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром и овальными упорами. Левая часть состоит из вертикального стержня CED, нижний конец которого связан вращательным шарниром D со средней частью конструкции. Верхний конец этого стержня расположен в вертикальных направляющих C правой части конструкции, которая состоит из Г-образного стержня, повернутого вокруг вертикали на 180°, нижний конец вертикального стержня этой части конструкции связан с неподвижным вращательным шарниром A, расположенным на горизонтали, проходящей через горизонтальный стержень DU средней части конструкции. Вертикальный стержень KSU средней части конструкции разделен на две части KS и SU, размеры которых относятся между собой сверху вниз как полтора к двум. Нижняя часть этого стержня жестко связана с горизонтальным ответвлением DU, направленным влево. Верхний конец K стержня средней части конструкции жестко связан с горизонтальным ответвлением KZB с овальным упором B на конце, направленным вправо, расположенным в горизонтальных направляющих 
станины и упирающимся в вертикальный стержень LBA правой части конструкции. Нижний конец S верхней части KS вертикального стержня KSU средней части конструкции жестко связан с таким же ответвлением SE с овальным упором E на конце, упирающимся в вертикальный стержень CED левой части конструкции. Расстояние DA между вертикальными стержнями CED левой и LBA правой частей конструкции делят вертикальный стержень KSU средней части и направляющая станины слева направо как два, один, полтора.
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 CL стержня правой части конструкции состоит из наружного стержня 1 и клеммы 2, расположенной на левом конце стержня. Площадка, которая является основанием неподвижного вращательного шарнира A правой части конструкции, и горизонтальные направляющие 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 
.
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.
Лабораторное оборудование для исследований по теоретической механике, состоящее из левой, средней и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром и овальными упорами, при этом левая часть оборудования состоит из вертикального стержня, нижний конец которого связан вращательным шарниром со средней частью оборудования, верхний конец этого стержня расположен в вертикальных направляющих правой части оборудования, которая состоит из Г-образного стержня, повернутого вокруг вертикали на 180°, нижний конец вертикального стержня правой части оборудования связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на горизонтали, проходящей через горизонтальный стержень средней части оборудования, вертикальный стержень средней части оборудования разделен на две части, размеры которых относятся между собой сверху вниз как полтора к двум, нижняя часть этого стержня жестко связана с горизонтальным ответвлением, направленным влево, верхний конец стержня средней части оборудования жестко связан с горизонтальным ответвлением с овальным упором на конце, направленным вправо, расположенным в горизонтальных направляющих станины и упирающимся в вертикальный стержень правой части оборудования, нижний конец верхней части вертикального стержня средней части оборудования жестко связан с таким же ответвлением с овальным упором на конце, упирающимся в вертикальный стержень левой части оборудования, расстояние между вертикальными стержнями левой и правой частей оборудования делят вертикальный стержень средней части оборудования и направляющая станины слева направо как два, один, полтора, отличающееся тем, что все стержни левой, средней и правой частей оборудования 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 правой части оборудования, и горизонтальные направляющие станины средней части оборудования 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.
РИСУНКИ
