Вертикальный стержень с двумя горизонтальными ответвлениями и невесомым стержнем

Авторы патента:


 

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 и ответвления выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на среднем горизонтальном ответвлении вправо, на нижнем горизонтальном ответвлении влево, а на вернем и нижнем вертикальных участках - вниз, направляющая скользящего соединения выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей и жесткого закрепления к ней, вертикальной направляющей выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной 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.

Известно устройство для лабораторных исследований по теоретической механике с приложенными к нему внешними силами и моментами и соответствующими размерами l1 (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. 29б), выполненное в виде вертикального стержня с двумя горизонтальными ответвлениями и невесомого стержня, при этом вертикальный стержень состоит из вертикального участка, верхний конец которого связан скользящим соединением с горизонтальной направляющей станины, середина вертикального участка имеет горизонтальное ответвление, направленное влево, левый конец которого шарнирно связан с горизонтальным невесомым стержнем, левый конец невесомого стержня связан шарнирно с вертикальной плоскостью, нижний конец вертикального участка имеет горизонтальное ответвление, направленное вправо.

Основной недостаток известного устройства заключается в том, что вертикальный стержень 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 вертикального 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 устройстве для лабораторных исследований по теоретической механике, выполненном в виде вертикального стержня с двумя горизонтальными ответвлениями и невесомого стержня, при этом вертикальный стержень состоит из вертикального участка, верхний конец верхней части которого связан с направляющей скользящего соединения, середина вертикального участка имеет среднее горизонтальное ответвление, направленное влево, левый конец которого шарнирно связан с горизонтальным невесомым стержнем, левый конец невесомого стержня шарнирно связан с вертикальной площадкой, нижний конец нижней части вертикального участка имеет нижнее горизонтальное ответвление, направленное вправо, согласно нашему предложению, все участки и ответвления вертикального стержня выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на среднем горизонтальном ответвлении вправо, на нижнем горизонтальном ответвлении влево, а на вернем и нижнем вертикальных участках - вниз, направляющая скользящего соединения выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей и жесткого закрепления к ней, вертикальная направляющая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней.

Такое исполнение вертикального стержня устройства для лабораторных исследований по теоретической механике позволило изменять размеры участков стержня и проводить учебные исследования обучающимся по выявлению зависимости величин реакций связей (опор) от размеров участков стержня.

На фиг. представлена схема предложенного устройства для лабораторных исследований по теоретической механике.

Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике выполнено в виде вертикального стержня с двумя горизонтальными ответвлениями и невесомого стержня.

Вертикальный стержень с двумя горизонтальными ответвлениями и невесомым стержнем состоит из вертикального участка ACE, верхний конец верхней части AC которого связан с направляющей A скользящего соединения. Середина вертикального участка имеет среднее горизонтальное ответвление CB, направленное влево, левый конец которого шарнирно связан с горизонтальным невесомым стержнем BL. Левый конец L невесомого стержня связан шарнирно с вертикальной площадкой. Нижний конец нижней части CE вертикального участка имеет нижнее горизонтальное ответвление EK, направленное вправо. Все участки и ответвления вертикального стержня выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на среднем горизонтальном участке CB вправо, на нижнем горизонтальном ответвлении EK влево, а на вернем AC и нижнем CE вертикальных участках - вниз. Например, среднее горизонтальное ответвление имеет наружный стержень 1 и клемму 2, направленную вправо. Направляющая A скользящего соединения выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей 3, которая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей 4 станины и жесткого закрепления той и другой в нужном положении.

Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике работает следующим образом.

У прототипа участки стержня AC, CB, CE и EK неизменяемых размеров.

У предложенного устройства все участки и ответвления вертикального стержня 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 стержня 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 предложенного устройства для лабораторных исследований по теоретической механике позволяет при наличии соответствующих датчиков определять реакции опор и экспериментально и сравнивать результаты теоретических и экспериментальных исследований.

Решение задач с изменяемыми размерами участков вертикального стержня предложенного устройства для лабораторных исследований по теоретической механике 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.

Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике, выполненное в виде вертикального стержня с двумя горизонтальными ответвлениями и невесомого стержня, при этом вертикальный стержень состоит из вертикального участка, верхний конец верхней части которого связан с направляющей скользящего соединения, середина вертикального участка имеет среднее горизонтальное ответвление, направленное влево, левый конец которого шарнирно связан с горизонтальным невесомым стержнем, левый конец невесомого стержня шарнирно связан с вертикальной площадкой, нижний конец нижней части вертикального участка имеет нижнее горизонтальное ответвление, направленное вправо, отличающееся тем, что все участки и ответвления вертикального стержня выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на среднем горизонтальном ответвлении вправо, на нижнем горизонтальном ответвлении влево, а на верхнем и нижнем вертикальных участках - вниз, направляющая скользящего соединения выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей и жесткого закрепления к ней, вертикальная направляющая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней.



 

Похожие патенты:
Наверх