Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике

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 по теоретической механике все стержни левой и правой частей выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на наклонном участке стержня левой части вниз по уклону, на горизонтальных частях - влево и на вертикальных участках стержней - вниз. 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.

Известна составная конструкция устройства для лабораторных исследований по теоретической механике 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. 19), состоящая из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, левая часть состоит из стержня трапецеидального профиля, левая боковая сторона которого состоит из наклонного участка с левым уклоном, правая боковая сторона - из вертикального участка, нижние концы которых связаны с шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на горизонтальной плоскости, верхнее основание имеет продолжение, направленное в право, правая часть состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг его вертикальной части, нижний конец которой связан с неподвижным вращательным шарниром, лежащим на одной горизонтали с вращательными шарнирами шарнирно-подвижных опор.

Основной недостаток известной составной конструкции устройства для лабораторных исследований по 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 шарнирно-подвижными опорами и правым неподвижным вращательным шарниром, состоящей из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из стержня трапецеидального профиля, левая боковая сторона которого состоит из наклонного участка с левым уклоном, правая боковая сторона из вертикального участка, нижние концы которых связаны с шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на горизонтальной плоскости, верхнее основание имеет продолжение, направленное вправо, правая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг его вертикального участка, нижний конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, лежащим на одной горизонтали с вращательными шарнирами шарнирно-подвижных опор, согласно нашему предложению, все стержни левой и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на наклонном участке стержня левой части составной конструкции вниз по уклону, на горизонтальных частях - влево и на вертикальных участках стержней - вниз.

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 устройства для лабораторных исследований по теоретической механике.

Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике выполнено в виде составной конструкции с двумя шарнирно-подвижными опорами и правым неподвижным вращательным шарниром

Составная конструкция с двумя шарнирно-подвижными опорами и правым неподвижным вращательным шарниром состоит из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром. Левая часть ADKEB состоит из стержня трапецеидального профиля, левая боковая сторона AD которого состоит из наклонного участка с левым уклоном. Правая боковая сторона KB - из вертикального участка, нижние концы которых связаны с шарнирно-подвижными опорами А и В, катки которых расположены на горизонтальной плоскости. Верхнее основание DK имеет продолжение КЕ, направленное в право. Правая часть EFC состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг его вертикального участка FC, нижний конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром С, лежащим на одной горизонтали с вращательными шарнирами А и В шарнирно-подвижных опор. Все стержни левой и правой частей выполнены телескопическими. При этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на наклонном участке AD стержня левой части вниз по уклону, на горизонтальных частях ADKE - влево и на вертикальных участках КB и FC стержней - вниз. Например, наклонный участок AD левой части конструкции имеет внешний стержень 1 и клемму 2.

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 одних и тех же 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 (ADKEB и EFC) от размеров стержней.

Если увеличивать длину телескопического соединения, например, расположенного выше точки А, то будет увеличиваться расстояние от точки приложения силы P₁ до шарнира А. Следовательно, можно решать задачу о зависимости величин реакций опор от изменения расстояния от точки приложения силы P₁ до точки А. Одновременно будет изменяться размер плеча силы P₂ относительно и точки С, 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 устройства для лабораторных исследований по теоретической механике 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 шарнирно-подвижными опорами и правым неподвижным вращательным шарниром, состоящей из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из стержня трапецеидального профиля, левая боковая сторона которого состоит из наклонного участка с левым уклоном, правая боковая сторона - из вертикального участка, нижние концы которых связаны с шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на горизонтальной плоскости, верхнее основание имеет продолжение, направленное вправо, правая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг его вертикального участка, нижний конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, лежащим на одной горизонтали с вращательными шарнирами шарнирно-подвижных опор, отличающееся тем, что все стержни левой и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на наклонном участке стержня левой части составной конструкции вниз по уклону, на горизонтальных частях влево и на вертикальных участках стержней - вниз.

РИСУНКИ