Ломаный стержень с жесткой заделкой наклонной левой части
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 вверх, на горизонтальной части влево, на левой наклонной части вниз по уклону. 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 (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. 13а), состоящий из левой наклонной части с левым уклоном, нижний конец которой жестко заделан в станину, поверхность станины перпендикулярна наклонной части стержня, верхний конец наклонной части жестко связан с горизонтальной частью, а правый конец горизонтальной части жестко связан с вертикальной частью, направленной вниз.
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 ломаном стержне с жесткой заделкой наклонной левой части, состоящим из левой наклонной части с левым уклоном, нижний конец которой жестко заделан в станину, поверхность станины перпендикулярна наклонной части стержня, верхний конец наклонной части жестко связан с горизонтальной частью, а правый конец горизонтальной части жестко связан с вертикальной частью, направленной вниз, согласно нашему предложению, все участки стержня выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными: на вертикальной части стержня вверх, на горизонтальной части влево, а на левой наклонной части вниз по уклону.
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.
Ломаный стержень с жесткой заделкой наклонной левой части состоит из левой наклонной части AB с левым уклоном, нижний конец которой жестко заделан в станину. Поверхность станины перпендикулярна наклонной части стержня. Верхний конец B наклонной части жестко связан с горизонтальной частью BC, а правый конец C горизонтальной части жестко связан с вертикальной частью CE, направленной вниз. Все участки стержня ABCE выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными: на вертикальной части EC стержня вверх, на горизонтальной части СВ влево, на левой наклонной части BA вниз по уклону. Например, горизонтальный участок BC имеет наружный стержень 1 и клемму 2, направленную влево.
Стержень работает следующим образом.
У прототипа участки стержня AB, BC и CE неизменяемых размеров. У предложенного стержня ABCE его 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.
Таким образом, задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена.
Ломаный стержень с жесткой заделкой наклонной левой части, состоящий из левой наклонной части с левым уклоном, нижний конец которой жестко заделан в станину, поверхность станины перпендикулярна наклонной части стержня, верхний конец наклонной части жестко связан с горизонтальной частью, а правый конец горизонтальной части жестко связан с вертикальной частью, направленной вниз, отличающийся тем, что все участки стержня выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными: на вертикальной части стержня вверх, на горизонтальной части влево, а на левой наклонной части вниз по уклону.
РИСУНКИ
