Стержень с п-образной горизонтальной формой
Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть применена в учебных лабораториях по теоретической механике технических вузов, техникумов и технических училищ. Известный стержень состоит из участков неизменяемых размеров. Это мешает организовать учебно-исследовательскую работу студентам по выявлению зависимостей величин реакций связей от размеров участков стержней. У предложенного стержня все его участки выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными: на вертикальной части стержня вниз, на горизонтальных частях влево, площадка, которая является основанием неподвижного вращательного шарнира, выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей, которая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления той и другой в нужном положении. Это позволило организовать учебно-исследовательскую работу студентам по выявлению зависимостей величин реакций связей от размеров участков исследуемого стержня. Илл. 1.
Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть применена в учебных лабораториях по теоретической механике технических вузов, техникумов и технических училищ.
Известен стержень с приложенными к нему внешними силами и моментами и соответствующими размерами l1, l 2,, l3 (Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: Учебное пособие для технических вузов. - 7-е изд., исправленное. - М.: Интеграл-Пресс, 2001, стр. 10, рис. 2, вар. 14а), состоящий из П-образного контура, повернутого на 90 градусов против хода часовой стрелки, правый конец его нижней горизонтальной части связан с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является горизонтальная площадка, середина его верхней горизонтальной части шарнирно связана с вертикальным невесомым стержнем, направленным вверх, верхний конец которого шарнирно связан с горизонтальной станиной.
Основной недостаток известного стержня заключается в том, что он имеет постоянные размеры (застывшую форму), т.е. постоянные линейные параметры участков, что не позволяет студентам (обучающимся) проводить учебные исследования как теоретические, так и экспериментальные по выявлению зависимости величин реакций связей от линейных размеров его участков.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы у стержня можно было изменять размеры его участков и обеспечить обучающимся проведение учебных исследований по выявлению зависимости величин реакций связей от линейных размеров его участков.
Технический результат достигается тем, что в стержне с П-образной горизонтальной формой, состоящим из П-образного контура, повернутого на 90 градусов против хода часовой стрелки, правый конец его нижней горизонтальной части связан с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является горизонтальная площадка, середина его верхней горизонтальной части шарнирно связана с вертикальным невесомым стержнем, направленным вверх, верхний конец которого шарнирно связан с горизонтальной станиной, согласно нашему предложению, все участки стержня выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на вертикальной части стержня вниз, на горизонтальных частях - влево, а горизонтальная площадка, которая является основанием неподвижного вращательного шарнира, выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей и жесткого закрепления к ней, вертикальная направляющая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней.
Такое исполнение стержня позволило изменять размеры участков стержня и проводить учебные исследования обучающимся по выявлению зависимости величин реакций связей (опор) от размеров его участков.
На фиг. представлена схема предложенного стержня.
Стержень с П-образной горизонтальной формой состоит из П- образного контура, повернутого на 90 градусов против хода часовой стрелки. Правый конец A его нижней горизонтальной части AC связан с неподвижным вращательным шарниром A, основанием которого является горизонтальная площадка. Середина B его верхней горизонтальной части EBK шарнирно связана с вертикальным невесомым стержнем BE, направленным вверх, верхний конец F которого шарнирно связан с горизонтальной станиной. Все участки стержня выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными: на вертикальной части CE стержня вниз, на горизонтальных частях KB, BE и AC влево. Например, горизонтальный участок AC имеет наружный стержень 1 и клемму 2, направленную влево. Площадка, которая является основанием неподвижного вращательного шарнира A, выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей 3, которая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей 4 станины и жесткого закрепления той и другой в нужном положении.
Стержень работает следующим образом.
У прототипа участки стержня AC, CE, BE и BK неизменяемых размеров. У предложенного стержня ACEBK все участки выполнены телескопическими с клеммами на концах. Это позволяет изменять длины участков стержней и закреплять их размеры с помощью клемм. Можно изменять длину любого участка стержня или всех сразу и определять реакции его опор. Изменяя длины участков стержней ступенчато и определяя каждый раз реакции опор, можно получать зависимости реакций опор 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. 8-14). Конструкция позволяет при наличии соответствующих датчиков определять реакции опор и экспериментально и сравнивать результаты теоретических и экспериментальных исследований.
Решение задач с изменяемыми размерами участков 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.
Стержень с П-образной горизонтальной формой, состоящий из П-образного контура, повернутого на 90° против хода часовой стрелки, правый конец его нижней горизонтальной части связан с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является горизонтальная площадка, середина его верхней горизонтальной части шарнирно связана с вертикальным невесомым стержнем, направленным вверх, верхний конец которого шарнирно связан с горизонтальной станиной, отличающийся тем, что все участки стержня выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на вертикальной части стержня вниз, на горизонтальных частях - влево, а горизонтальная площадка, которая является основанием неподвижного вращательного шарнира, выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей и жесткого закрепления к ней, вертикальная направляющая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней.