Ломаный стержень с верхним скользящим соединением и нижней шарнирно-подвижной опорой
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 нижней горизонтальной части вправо, на верхней горизонтальной части влево, на вертикальной части - вниз. 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. 11, рис. 3, вар. 21б), состоящий из верхней и нижней горизонтальной частей, левые концы которых жестко связаны вертикальной частью, правый конец верхней горизонтальной части связан скользящим соединением со станиной, а правый конец нижней горизонтальной части связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на вертикальной плоскости.
Основной недостаток известного стержня заключается в том, что он имеет постоянные размеры (застывшую форму), т.е. постоянные линейные параметры участков (частей), 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 верхним скользящим соединением и нижней шарнирно-подвижной опорой, состоящим из верхней и нижней горизонтальной частей, левые концы которых жестко связаны вертикальной частью, правый конец верхней горизонтальной части связан скользящим соединением со станиной, а правый конец нижней горизонтальной части связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на вертикальной плоскости, согласно нашему предложению, все участки стержня выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на нижней горизонтальной части вправо, на верхней горизонтальной части влево, на вертикальной части - вниз.
Такое исполнение стержня позволило изменять размеры участков стержня и проводить учебные исследования обучающимся по выявлению зависимости величин реакций связей (опор) от размеров его участков (частей).
На фиг. представлена схема предложенного стержня.
Ломаный стержень с верхним скользящим соединением и нижней шарнирно-подвижной опорой состоит из верхней AC и нижней BE горизонтальной частей, левые концы которых жестко связаны вертикальной частью CE, а правый конец A верхней горизонтальной части связан скользящим соединением со станиной. Правый конец нижней горизонтальной части BE связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на вертикальной плоскости. Все участки стержня выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на нижней горизонтальной части вправо, на верхней горизонтальной части влево, на вертикальной части - вниз. Например, верхняя горизонтальная часть AC имеет наружный стержень 1 и клемму 2, направленную влево.
Стержень работает следующим образом.
У прототипа участки стержня AC, CE и BE неизменяемых размеров. У предложенного стержня ACEB его участки выполнены телескопическими с клеммами на концах.
Это позволяет изменять длины участков стержня и закреплять их размеры с помощью клемм. Можно изменять длину любого участка стержня или всех сразу и определять реакции его опор. Изменяя длины участков стержня ступенчато и определяя каждый раз реакции опор, можно получать зависимости реакций опор от размеров частей стержня. 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 (Fkx=0, Fky=0, ).
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 верхним скользящим соединением и нижней шарнирно-подвижной опорой, состоящий из верхней и нижней горизонтальных частей, левые концы которых жестко связаны вертикальной частью, правый конец верхней горизонтальной части связан скользящим соединением со станиной, а правый конец нижней горизонтальной части связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на вертикальной плоскости, отличающийся тем, что все участки стержня выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на нижней горизонтальной части вправо, на верхней горизонтальной части - влево, на вертикальной части - вниз.