Модель для демонстрации реакций жесткой заделки

 

Модель предназначена для демонстрации реакций жесткой заделки и может найти применение в учебных лабораториях по теоретической механике. Известна схема жесткой заделки, состоящая из стойки (станины), и балки, жестко заделанной в станину. Основной недостаток известной схемы заключается в том, что она обладает малой наглядностью демонстрации возникновения реакций жесткой заделки. В предлагаемой модели балка и стойка выполнены составными. Средняя часть стойки и балки выполнены из непрозрачного материала. В средней части балки вырезаны сквозные отверстия с контурами сил и моментов, приложенных к ней. В отверстиях размещены электрические лампочки, соединенные в параллельную электрическую цепь. Контакты от электрической цепи выведены в паз, в котором размещают подвес с контейнером, в котором расположены батарейки. Контакты цепи от батареек размещены на траверсе подвеса. Их положение соответствует положению контактов цепи с лампами. При подвешивании контейнера к балке электрическую цепь с лампами подключают к источнику питания (батарейкам). Лампы загораются и высвечивают контуры сил и моментов на тонированных боковинах балки. Изображение сил и моментов появляется в момент подвешивания контейнера к балке, а исчезает - при снятии контейнера с балки. Этот эффект значительно повышает наглядность демонстрации возникновения реакций жесткой заделки.

Модель предназначена для демонстрации реакций жесткой заделки и может найти применение в учебных лабораториях по теоретической механике.

Известна схема жесткой заделки [1] (рис. 55, стр. 49), состоящая из стоики (станины), и балки, жестко заделанной в станину.

Основной недостаток известной модели заключается в том, что она обладает недостаточной наглядностью демонстрации возникновения реакций связей жесткой заделки.

Задача, на решение которой направлена полезная модель и технический результат от ее использования, заключается в повышении наглядности демонстрации возникновения реакций жесткой заделки.

Технический результат достигается тем, что стойка и балка выполнены многослойными, средняя вертикально расположенная часть стойки и балки выполнены из непрозрачного материала, например, дерева, пластмассы и т.д., а боковые части стойки и балки - из прозрачного тонированного материала, например, из оргстекла, средняя часть балки снабжена сквозными отверстиями, контуры которых соответствуют контурам векторов сил и моментов, приложенных к балке, в отверстиях размещены мигающие (импульсные) лампы, включенные в электрическую цепь параллельно, контакты которой выведены в направляющий паз для подвеса контейнера с батарейками, эмитирующего груз, электрическая цепь от батареек расположена в трубчатом подвесе и подключена к кольцевым контактам, расположенным на траверсе подвеса, положение которых соответствует положению контактов цепи с лампами.

При размещении подвеса контейнера в направляющем пазу балки происходит замыкание контактов паза и кольцевых контактов подвеса, т.е. подключение электрической цепи с лампами к источнику электрической энергии (батарейкам). Лампы загораются и «вырисовывают» контуры сил и моментов, приложенных к

балке. При этом эффект высвечивания сил и моментов, приложенных к балке, появляется в момент нагружения, т.е. в момент подвешивания груза (контейнера с батарейками) к балке. При снятии груза (контейнера с подвесом) с балки силы и реакции связей исчезают, так как лампочки отключают от источника питания. Совершенно очевидно, что наглядность демонстрации реакций связей и сил, приложенных к балке, этим эффектом значительно повышают.

На фиг. 1 представлена схема модели.

Модель устроена следующим образом.

К стойке 1 жестко закреплена балка 2. Стойка и балка выполнены многослойными. Средняя часть 3 балки 2 и стойки 1 выполнена из непрозрачного материала, например, из дерева или пластмассы. Балка 2 снабжена сквозными отверстиями 4, контуры которых соответствуют контурам векторов сил и моментов, приложенных к балке. В отверстиях размещены мигающие (импульсные) лампы 5, включенные параллельно в электрическую цепь (на схеме не показана), контакты 6 которой расположены в направляющем пазу 7 для подвеса 8 контейнера 9 с батарейками, находящимися внутри, эмитирующего груз. Электрическая цепь от батареек (на схеме не показана) расположена в трубчатом подвесе 8 и подключена к кольцевым контактам 10, расположенным на траверсе подвеса, положение которых соответствует положению контактов 6 электрической цепи с лампами 5. Боковые части 11 и 12 стойки 1 и балки 2 выполнены из прозрачного тонированного материала, например, из оргстекла и скреплены между собой жестко клеем или резьбовыми крепежными элементами, не показанными на схеме.

Модель работает следующим образом.

При нагружении балки 2, т.е. при размещении подвеса 8 контейнера 9 в направляющем пазу 7, происходит подключение электрической цепи с лампами 5 к источнику питания (к батарейкам, находящимся в контейнере 9). Подключение электрической цепи с лампами 5 к источнику питания происходит соприкосновением контактов б с кольцевыми контактами 10. Лампы 5 начинают излучать свет и высвечивать контуры сил и моментов на тонированных боковинах 11 и 12 балки 2. При снятии подвеса 8 с контейнером 9 с балки происходит размыкание

контактов 6 и 10. Лампы гаснут и контуры сил и моментов, приложенных к балке, исчезают.

Таким образом, появление сил и моментов, приложенных к балке, в момент ее нагружения, т.е. в момент подвешивания к балке груза (подвеса 8 с контейнером 9), значительно повышает наглядность демонстрации возникновения реакций связей жесткой заделки. Очевидно, что предлагаемая модель значительно повышает качество обучения студентов по изучаемой теме.

Модель для демонстрации реакций жесткой заделки, состоящая из стойки и балки, жестко заделанной в станину, отличающаяся тем, что стойка и балка выполнены трехслойными, средняя часть стойки и балки выполнены из непрозрачного материала, например дерева, пластмассы, а боковые части стойки и балки - из прозрачного тонированного материала, например из оргстекла, средняя часть балки снабжена сквозными отверстиями, контуры которых соответствуют контурам векторов сил и моментов, приложенных к балке, в отверстиях размещены мигающие (импульсные) лампы, включенные в электрическую цепь параллельно, а контакты цепи выведены в направляющий паз для размещения подвеса контейнера с батарейкой, электрическая цепь от которой расположена в трубчатом подвесе и подключена к кольцевым контактам, расположенным на траверсе подвеса, положение которых соответствует положению контактов цепи с лампами.



 

Наверх