Составная конструкция с двумя верхними шарнирно-подвижными опорами и нижним неподвижным вращательным шарниром

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 устройства для лабораторных исследований по теоретической механике состоит из двух стержней с постоянными размерами. Это не позволяет организовать учебно-исследовательскую работу обучающихся. В предложенной составной конструкции устройства для лабораторных исследований но теоретической механике все участки стержней верхней и нижней частей конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на горизонтальных участках стержней влево, на вертикальном стержне - вниз, наклонная площадка, на которой расположены катки левой шарнирно-подвижной опоры, выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей и жесткого закрепления к ней в нужном положении, а горизонтальная площадка, которая является основанием неподвижного вращательного шарнира, выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей, которая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины с возможностью жесткого закрепления той и другой 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.

Известно устройство для лабораторных исследований по теоретической механике, выполненное в виде составной конструкции 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. 260, рис. 177, вар. 18), состоящей из верхней и нижней частей, связанных между собой вращательным шарниром, верхняя часть состоит из горизонтального стержня, разделенного на два участка, с шарнирно-подвижными опорами по концам, катки левой опоры расположены на наклонной площадке с правым уклоном, катки правой опоры расположены на горизонтальной площадке, левый участок горизонтального стержня меньше правого участка, а точка раздела стержня шарнирно связана с вертикальным стержнем нижней части конструкции, нижний конец вертикального стержня связан с неподвижным вращательным шарниром, основание которого расположено на горизонтальной площадке.

Основной недостаток известной составной конструкции устройства для лабораторных исследований но теоретической механике 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 устройства для лабораторных исследований по теоретической механике можно было изменять их длину и обеспечить обучающимся проведение учебных исследований.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для лабораторных исследований по теоретической механике, выполненном в виде составной конструкции с двумя верхними шарнирно-подвижными опорами и нижним неподвижным вращательным шарниром, состоящей из верхней и нижней частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом верхняя часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, разделенного на два участка, с шарнирно-подвижными опорами по концам, катки левой опоры расположены на наклонной площадке с правым уклоном, катки правой опоры расположены на горизонтальной площадке, левый участок горизонтального стержня меньше правого участка, а точка раздела стержня шарнирно связана с вертикальным стержнем нижней части составной конструкции, нижний конец вертикального стержня связан с неподвижным вращательным шарниром, основание которого расположено на горизонтальной площадке, согласно нашему предложению, все участки стержней верхней и нижней частей составной конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на горизонтальных участках стержней влево, на вертикальном стержне - вниз, причем наклонная площадка, на которой расположены катки левой шарнирно-подвижной опоры, выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей и жесткого закрепления к ней, горизонтальная площадка, которая является основанием неподвижного вращательного шарнира выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей и жесткого закрепления к ней, а вертикальная направляющая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней.

Такое исполнение составной конструкции устройства для лабораторных исследований по теоретической механике 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 устройства для лабораторных исследований по теоретической механике.

Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике выполнено в виде составной конструкции с двумя верхними шарнирно-подвижными опорами и нижним неподвижным вращательным шарниром, состоящей из верхней и нижней частей, связанных между собой вращательным шарниром.

Верхняя часть состоит из горизонтального стержня ADB, разделенного на два участка AD и DB, с шарнирно-подвижными опорами A и B по концам. Катки левой опоры A расположены на наклонной площадке с правым уклоном. Катки правой опоры B расположены на горизонтальной площадке. Левый участок горизонтального стержня меньше правого участка. Точка D раздела стержня шарнирно связана с вертикальным стержнем CD нижней части конструкции. Нижний конец вертикального стержня связан с неподвижным вращательным шарниром C, основание которого расположено на горизонтальной площадке. Все участки стержней верхней и нижней частей конструкции выполнены телескопическими. При этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на горизонтальных участках стержней влево, на вертикальном стержне - вниз. Например, левый участок AD горизонтального стержня верхней части конструкции имеет внешний стержень 1 и клемму 2, направленную влево. Наклонная площадка, на которой расположены катки левой шарнирно-подвижной опоры A, выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей 3 и жесткого закрепления к ней в нужном положении. Горизонтальная площадка, которая является основанием неподвижного вращательного шарнира C выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей 4 и жесткого закрепления к ней в нужном положении. Вертикальная направляющая 4 выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей 5 станины и жесткого закрепления к ней в нужном положении

Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике работает следующим образом.

Силы, приложенные к составной конструкции устройства для лабораторных исследований по теоретической механике, 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 (F_kx=0, F_ky=0, ).

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 разных размерах стержней (F_kx=0, F_ky=0) 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 (ADB и DC) от размеров стержней. Если увеличивать длину телескопического соединения, например, расположенного правее 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. При изменении размера стержня DC будет изменяться размер плеча силы P₂ относительно и точки C, 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 устройства для лабораторных исследований по теоретической механике позволяет изменять размеры стержней и организовывать учебно-исследовательскую работу студентов младших курсов (1-го и 2-го), значительно улучшая их инженерную подготовку.

Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике, выполненное в виде составной конструкции с двумя верхними шарнирно-подвижными опорами и нижним неподвижным вращательным шарниром, состоящей из верхней и нижней частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом верхняя часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, разделенного на два участка, с шарнирно-подвижными опорами по концам, катки левой опоры расположены на наклонной площадке с правым уклоном, катки правой опоры расположены на горизонтальной площадке, левый участок горизонтального стержня меньше правого участка, а точка раздела стержня шарнирно связана с вертикальным стержнем нижней части составной конструкции, нижний конец вертикального стержня связан с неподвижным вращательным шарниром, основание которого расположено на горизонтальной площадке, отличающееся тем, что все участки стержней верхней и нижней частей составной конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными па горизонтальных участках стержней влево, на вертикальном стержне - вниз, причем наклонная площадка, на которой расположены катки левой шарнирно-подвижной опоры, выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей и жесткого закрепления к ней, горизонтальная площадка, которая является основанием неподвижного вращательного шарнира, выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей и жесткого закрепления к ней, а вертикальная направляющая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней.