Составная конструкция с неподвижным вращательным шарниром и двумя нижними шарнирно-подвижными опорами

Авторы патента:


 

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может найти применение в учебных лабораториях по теоретической и прикладной механике технических вузов, техникумов и технических училищ. Известная составная конструкция состоит из двух стержней с постоянными размерами. Это не позволяет организовать учебно-исследовательскую работу обучающихся. В предложенной составной конструкции все стержни и их участки левой и правой частей конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на горизонтальных участках стержней влево, на вертикальных - вниз. Это позволило изменять размеры стержней и организовывать учебно-исследовательскую работу студентов младших курсов и значительно улучшить их инженерную подготовку. 1 ил.

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может найти применение в учебных лабораториях по теоретической и прикладной механике технических вузов, техникумов и технических училищ.

Известна составная конструкция с приложенными к ней внешними силами и моментами (Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: Учебное пособие для технических вузов. - 7-е изд., исправленное. - М.: Интеграл-Пресс, 2001, стр. 260, рис. 177, вар. 12), состоящая из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, левая часть конструкции состоит из П-образного стержня, у которого его левый вертикальный участок короче правого и своим нижним концом связан с неподвижным вращательным шарниром, правая часть конструкции представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 180° вокруг его вертикального участка, а левый конец его горизонтального участка общим шарниром с левой частью делит правый вертикальный участок на нижний и верхний участки, из которых нижний участок длиннее верхнего и по размеру равен вертикальному участку стержня правой части конструкции, а их нижние концы связаны с шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на одной горизонтальной плоскости.

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 длину и обеспечить обучающимся проведение учебных исследований.

Технический результат достигается тем, что в составной конструкции с неподвижным вращательным шарниром и двумя нижними шарнирно-подвижными опорами, состоящей из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из П-образного стержня, у которого его левый вертикальный участок короче правого и своим нижним концом связан с неподвижным вращательным шарниром, правая часть составной конструкции представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 180° вокруг его вертикального участка, левый конец горизонтального участка Г-образного стержня общим шарниром с левой частью составной конструкции делит правый вертикальный участок П-образного стержня на нижний и верхний участки, из которых нижний участок длиннее верхнего и по размеру равен вертикальному участку стержня правой части составной конструкции, а их нижние концы связаны с нижними шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на одной горизонтальной плоскости, согласно нашему предложению, все стержни и их участки левой и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на горизонтальных участках стержней влево, на вертикальных - вниз.

Такое исполнение составной конструкции позволило изменять размеры стержней и положения опор и проводить учебные исследования обучающимся по выявлению зависимости величин реакций связей (опор) и сил взаимодействия частей конструкции от размеров стержней и их частей как теоретически, так и экспериментально.

На фиг. представлена схема составной конструкции.

Составная конструкция с неподвижным вращательным шарниром и двумя нижними шарнирно-подвижными опорами состоит из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром E. Левая часть конструкции состоит из П-образного стержня ADFEB, у которого его левый вертикальный участок АЭ короче правого FEB и своим нижним концом А связан с неподвижным вращательным шарниром. Правая часть конструкции представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 180° вокруг его вертикального участка (EKC). Левый конец Е его горизонтального участка EK общим шарниром E с левой частью делит правый вертикальный участок FEB П-образного стержня левой части конструкции на нижний EB и верхний EF участки. Из двух участков нижний участок EB длиннее верхнего EF и по размеру равен вертикальному участку KC стержня правой части конструкции. Их нижние концы связаны с нижними шарнирно-подвижными опорами B и C, катки которых расположены на одной горизонтальной плоскости. Все стержни и их участки левой и правой частей конструкции выполнены телескопическими. При этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на горизонтальных участках стержней влево, на вертикальных - вниз. Например, вертикальный участок AD левой части конструкции имеет внешний стержень 1 и клемму 2.

Составная конструкция работает следующим образом.

Силы, приложенные к составной конструкции, образуют плоскую произвольную систему сил, находящуюся в равновесии. Для определения реакций опор (связей) и сил взаимодействия левой и правой частей конструкции 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, ).

Если вычислять реакции опор и силы взаимодействия двух частей составной конструкции при постоянных размерах стержней прототипа, то получают их значения постоянными. В предложенной составной конструкции все части стержней выполнены телескопическими с клеммами на концах с возможностью изменения их размеров, но при сохранении действующих сил и моментов первые два условия равновесия при разных размерах стержней (Fkx=0, Fky=0) будут давать в обоих случаях один и тот же результат. И только третье условие равновесия (). При изменении длины стержней ступенчато и закреплении их с помощью клемм позволяет находить зависимости реакций опор и сил взаимодействия двух частей (ADFEB и EKC) от размеров стержней. Если увеличивать длину телескопических соединений, например, расположенных ниже точки E, например, длины участков EB и KC то будет увеличиваться расстояние от точки приложения силы P 1 до точки A. Следовательно, можно решать задачу о зависимости величин реакций опор от изменения расстояния от точки приложения силы P1 до точки A. С изменением длин горизонтальных стержней будет изменяться и размер плеча силы P2 относительно точки A, относительно которой при решении задачи следует составлять уравнение равновесия моментов сил, приложенных ко всей конструкции ().

Увеличение размеров плеч сил будет наблюдаться и при изменении размеров остальных телескопических соединений и положения опор B и C, выполненных с возможностью перемещения вдоль горизонтальной плоскости, имея катки. Следовательно, перед студентами (обучающимися) можно ставить несколько учебно-исследовательских задач. Конструкция позволяет при наличии соответствующих датчиков определять реакции опор и экспериментально, сравнивая результаты теоретических и экспериментальных исследований.

Таким образом, задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена. Предложенная составная конструкция позволяет изменять размеры стержней и организовывать учебно-исследовательскую работу студентов младших курсов (1-го и 2-го), значительно улучшая их инженерную подготовку.

Составная конструкция с неподвижным вращательным шарниром и двумя нижними шарнирно-подвижными опорами, состоящая из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из П-образного стержня, у которого его левый вертикальный участок короче правого и своим нижним концом связан с неподвижным вращательным шарниром, правая часть составной конструкции представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 180° вокруг его вертикального участка, левый конец горизонтального участка Г-образного стержня общим шарниром с левой частью составной конструкции делит правый вертикальный участок П-образного стержня на нижний и верхний участки, из которых нижний участок длиннее верхнего и по размеру равен вертикальному участку стержня правой части составной конструкции, а их нижние концы связаны с шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на одной горизонтальной плоскости, отличающаяся тем, что все стержни и их участки левой и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на горизонтальных участках стержней влево, на вертикальных - вниз.

РИСУНКИ



 

Похожие патенты:
Наверх