Стержень с нижним скользящим соединением и левой 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 стержня. У предложенного стержня все его участки выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на правом горизонтальном участке T-образного стержня влево, на его левом участке - вправо, а на его вертикальном участке - вверх, направляющая скользящего соединения нижнего конца вертикального участка T-образного стержня выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней. 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. 12, рис. 4, вар. 26б), состоящий из T-образного стержня, нижний конец вертикального участка которого связан скользящим соединением со станиной, а правая часть горизонтального участка больше - левой, левый конец которой связан с шарнирно-подвижной опорой, катки этой опоры расположены на горизонтальной плоскости.
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 нижним скользящим соединением и левой шарнирно-подвижной опорой, состоящим из T-образного стержня, у которого правая часть горизонтального участка больше его левой части, при этом нижний конец вертикального участка T-образного стержня связан скользящим соединением со станиной, а левый конец T-образного стержня связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной плоскости, согласно нашему предложению, все участки стержня выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на правом горизонтальном участке T-образного стержня влево, на его левом участке - вправо, а на его вертикальном участке - вверх, направляющая скользящего соединения нижнего конца вертикального участка T-образного стержня выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной 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 участков стержней.
На фиг. представлена схема предложенного стержня.
Стержень с нижним скользящим соединением и левой шарнирно-подвижной опорой состоит из T-образного стержня, нижний конец вертикального участка CA которого связан скользящим соединением со станиной. Правая часть CE горизонтального участка ECB T-образного стержня больше его левой части CB. Левый конец T-образного стержня связан с шарнирно-подвижной опорой B. Катки этой опоры расположены на горизонтальной плоскости. Все участки стержня выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на правом горизонтальном участке CE T-образного стержня влево, на его левом участке CB - вправо, а на его вертикальном участке CA - вверх. Например, правая часть CE горизонтального участка T-образного стержня имеет наружный стержень 1 и клемму 2, направленную влево. Направляющая A скользящего соединения нижнего конца вертикального участка CA T-образного стержня выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей 3 станины и жесткого прикрепления к ней в нужном положении.
Стержень работает следующим образом.
У прототипа участки стержня CA, CB и CE неизменяемых размеров. У предложенного стержня 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 стержней ступенчато и определяя каждый раз реакции опор, можно получать зависимости реакций опор от размеров участков 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.
Стержень с нижним скользящим соединением и левой шарнирно-подвижной опорой, состоящий из Т-образного стержня, у которого правая часть горизонтального участка больше его левой части, при этом нижний конец вертикального участка Т-образного стержня связан скользящим соединением со станиной, а левый конец Т-образного стержня связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной плоскости, отличающийся тем, что все участки стержня выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на правом горизонтальном участке Т-образного стержня влево, на его левом участке - вправо, а на его вертикальном участке - вверх, направляющая скользящего соединения нижнего конца вертикального участка Т-образного стержня выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней.