Прямоугольная составная конструкция с ответвлением

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 и ответвления с постоянными размерами. Это не позволяет организовать учебно-исследовательскую работу обучающихся. В предложенной составной конструкции все участки стержней левой и правой частей выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на горизонтальных участках стержней влево, на вертикальных участках стержней - вниз, а вертикальная площадка основания неподвижного вращательного шарнира выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней в нужном положении. 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. 259, рис. 176, вар. 8), состоящая из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, левая часть состоит из Г-образного стержня, правая часть конструкции является зеркальным отражением ее левой части и горизонтальные участки обеих частей конструкции образуют профиль плоской крыши, нижние концы вертикальных участков обеих частей конструкции связаны с шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на горизонтальных площадках, вертикальный участок правой части конструкции имеет правое ответвление, правый конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, основание которого расположено на вертикальной площадке.

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 прямоугольной составной конструкции с ответвлением, состоящей из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, а правая часть составной конструкции является зеркальным отражением ее левой части и горизонтальные участки обеих частей составной конструкции образуют профиль плоской крыши, нижние концы вертикальных участков обеих частей составной конструкции связаны с шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на горизонтальных площадках, вертикальный участок правой части составной конструкции имеет правое ответвление, правый конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, основание которого расположено на вертикальной площадке, согласно нашему предложению, все участки стержней 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 участках стержней - вниз, а вертикальная площадка основания неподвижного вращательного шарнира выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней.

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 как теоретически, так и экспериментально.

На фиг. представлена схема составной конструкции.

Прямоугольная составная конструкция с ответвлением состоит из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром. Левая часть состоит из Г-образного стержня ADO, правая часть конструкции ОЕКВ является зеркальным отражением ее левой части и горизонтальные участки DO и OE обеих частей конструкции образуют профиль плоской крыши. Нижние концы A и B вертикальных участков обеих частей конструкции связаны с шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на горизонтальных площадках. Вертикальный участок EKB правой части конструкции имеет правое ответвление KC, правый конец C которого связан с неподвижным вращательным шарниром, основание которого расположено на вертикальной площадке. Все участки стержней левой и правой частей выполнены телескопическими. При этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на горизонтальных участках стержней влево, на вертикальных участках стержней - вниз. Например, вертикальный участок AD левой части конструкции имеет внешний стержень 1 и клемму 2. Вертикальная площадка основания неподвижного вращательного шарнира С выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей 3 станины и жесткого закрепления к ней в нужном положении.

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 (, , ).

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, но при сохранении действующих сил и моментов первые два условия равновесия при одних и тех же размерах стержней (, ) 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 (ADO и OEKB) от размеров стержней. Если увеличивать длину телескопического соединения, например, расположенного выше точки A, то будет увеличиваться расстояние от точки приложения силы P₁ до шарнира A. Следовательно, можно решать задачу о зависимости величин реакций опор от изменения расстояния от точки приложения силы P₁ до точки A. Одновременно будет изменяться размер плеча силы P₂ относительно и точки С, 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. 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.

Прямоугольная составная конструкция с ответвлением, состоящая из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, а правая часть составной конструкции является зеркальным отражением ее левой части, и горизонтальные участки обеих частей составной конструкции образуют профиль плоской крыши, нижние концы вертикальных участков обеих частей составной конструкции связаны с шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на горизонтальных площадках, вертикальный участок правой части составной конструкции имеет правое ответвление, правый конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, основание которого расположено на вертикальной площадке, отличающаяся тем, что все участки стержней 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 участках стержней - вниз, а вертикальная площадка основания неподвижного вращательного шарнира выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней.