RU121575U1

RU121575U1 - COMPONENT DESIGN OF THE DEVICE WITH THREE HINGE-MOVABLE BRACKETS AND TWO WEIGHTLESS RODS

Info

Publication number: RU121575U1
Application number: RU2012123770/28U
Authority: RU
Inventors: Юрий Сергеевич Маркин; Олег Юрьевич Маркин; Линар Шагидович Саетгалиев; Ахмад Тураби; Константин Олегович Маркин
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2012-10-27

Abstract

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть использована в учебных лабораториях по теоретической механике технических вузов, техникумов и технических училищ.The utility model relates to laboratory equipment and can be used in educational laboratories in the theoretical mechanics of technical universities, technical schools and technical schools.

Известная составная конструкция состоит из стержней неизменяемых размеров. Это мешает организовать учебно-исследовательскую работу студентам по выявлению зависимостей величин реакций связей и сил взаимодействия частей конструкции от размеров стержней.Known composite design consists of rods of constant size. This makes it difficult for students to organize educational and research work to identify the dependencies of the magnitudes of the reactions of bonds and the forces of interaction of the parts of the structure on the dimensions of the rods.

У предложенной составной конструкции стержни выполнены телескопическими с соответствующими перемещениями опор. Это позволило организовать учебно-исследовательскую работу студентам по выявлению зависимостей величин реакций связей и сил взаимодействия частей конструкции от размеров стержней. 1 ил. In the proposed composite structure, the rods are made telescopic with the corresponding displacements of the supports. This allowed students to organize educational research to identify the dependencies of the magnitude of the reactions of bonds and the forces of interaction of the parts of the structure on the size of the rods. 1 ill.

Description

Известна составная конструкция устройства с тремя шарнирно-подвижными опорами и двумя невесомыми стержнями, состоящая из левой, правой и нижней частей, связанных между собой внутренним вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из стержня с вертикальной частью и горизонтальной частью, начинающейся сверху на одной трети его высоты и направленной в правую сторону, причем верхний конец вертикальной части стержня связан с первой шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на вертикальной площадке, а нижний конец вертикальной части стержня связан с первым и вторым невесомыми стержнями, правая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг вертикальной его части, нижний конец которой связан с второй шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке, а нижняя часть составной конструкции представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 90° против хода часовой стрелки, горизонтальная часть которого связана с третьей шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке (Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: Учебное пособие для технических вузов. - 7-е изд., исправленное. - М.: Интеграл-Пресс, 2001, стр.29, рис.25, вар.6).A composite structure of the device with three pivotally movable bearings and two weightless rods is known, consisting of left, right and lower parts interconnected by an internal rotary joint, while the left part of the composite structure consists of a rod with a vertical part and a horizontal part starting from above on one third of its height and directed to the right side, with the upper end of the vertical part of the rod connected to the first pivotally movable support, the rollers of which are located on a vertical platform, the lower end of the vertical part of the rod is connected with the first and second weightless rods, the right part of the composite structure consists of a L-shaped rod rotated 180 ° around its vertical part, the lower end of which is connected to the second articulated-movable support, the rollers of which are located on a horizontal platform and the lower part of the composite structure is a L-shaped rod rotated 90 ° counterclockwise, the horizontal part of which is connected with the third articulated-movable support, the rollers of which are located laid on a horizontal platform (Collection of tasks for term papers in theoretical mechanics: a manual for technical universities. - 7th ed., Revised. - M .: Integral-Press, 2001, p. 29, fig. 25, var. 6).

Основной недостаток известной составной конструкции 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.The main disadvantage of the known composite structure is that it has constant dimensions of the rods (solidified form), i.e. constant linear parameters of the rods, which does not allow students (students) to conduct educational research, both theoretical and experimental, to identify the dependence of the magnitude of the reactions of bonds and the forces of interaction of the parts of the structure on the linear dimensions of the rods.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы у стержней составной конструкции можно было изменять их размеры и обеспечить обучающимся проведение учебных исследований.The problem, which the utility model is aimed at, is that in the rods of a composite structure it is possible to change their sizes and provide students with educational research.

Технический результат достигается тем, что в составной конструкции устройства с тремя шарнирно-подвижными опорами и двумя невесомыми стержнями, состоящей из левой, правой и нижней частей, связанных между собой внутренним вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из стержня с вертикальной частью и горизонтальной частью, начинающейся сверху на одной трети его высоты и направленной в правую сторону, причем верхний конец вертикальной части стержня связан с первой шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на вертикальной площадке, а нижний конец вертикальной части стержня связан с первым и вторым невесомыми стержнями, правая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг вертикальной его части, нижний конец которой связан с второй шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке, а нижняя часть составной конструкции представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 90° против хода часовой стрелки, горизонтальная часть которого связана с третьей шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке, согласно заявляемой полезной модели, все стержни левой, правой и нижней частей составной конструкции выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных частях всех стержней влево, а на вертикальных частях всех стержней - вниз, при этом площадка, на которой расположены катки, соответственно первой, второй и третьей шарнирно-подвижных опор, выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей, соответственно первой, второй и третьей шарнирно-подвижных опор, и жесткого закрепления, причем вертикальная направляющая, соответственно второй и третьей шарнирно-подвижных опор, выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей, соответственно второй и третьей шарнирно-подвижных опор, и жесткого закрепления.The technical result is achieved by the fact that in the composite structure of the device with three pivotally movable supports and two weightless rods, consisting of left, right and lower parts interconnected by an internal rotary joint, the left part of the composite structure consists of a rod with a vertical part and the horizontal part, starting from the top on one third of its height and directed to the right side, with the upper end of the vertical part of the rod connected to the first pivotally movable support, the rollers of which are laid on a vertical platform, and the lower end of the vertical part of the rod is connected with the first and second weightless rods, the right part of the composite structure consists of a L-shaped rod rotated 180 ° around its vertical part, the lower end of which is connected with the second pivotally movable support, the rollers of which are located on a horizontal platform, and the lower part of the composite structure is a L-shaped rod rotated 90 ° counterclockwise, the horizontal part of which is connected to the third articulated a movable support, the rollers of which are located on a horizontal platform, according to the claimed utility model, all the rods of the left, right and lower parts of the composite structure are made telescopic, the outer rods of each telescopic connection are made with terminals at the ends directed to the left on the horizontal parts of all the rods and on the vertical parts of all rods - down, while the platform on which the rollers are located, respectively, of the first, second and third pivotally movable bearings, is made with the possibility of moving along the vertical guide, respectively, of the first, second and third pivotally movable supports, and rigid fastening, and the vertical guide, respectively, of the second and third pivotally movable supports, is arranged to move along the horizontal guide, respectively, of the second and third pivotally movable supports, and hard fastening.

Такое исполнение составной конструкции позволило изменять размеры стержней и проводить учебные исследования обучающимся по выявлению зависимости величин реакций связей (опор) и сил взаимодействия частей конструкции от размеров стержней.Such a design of the composite structure made it possible to change the dimensions of the rods and conduct training studies for students to identify the dependence of the magnitude of the reactions of bonds (supports) and the forces of interaction of the parts of the structure on the dimensions of the rods.

На фиг. представлена схема составной конструкции.In FIG. presents a diagram of a composite structure.

Составная конструкция с приложенными к ней внешними силами и моментами состоит из левой AED, правой DB, и нижней DC частей, связанных между собой внутренним вращательным шарниром D.The composite structure with external forces and moments applied to it consists of the left AED, the right DB, and the lower DC parts connected by an internal rotary hinge D.

Левая часть составной конструкции состоит из стержня с вертикальной частью и горизонтальной частью, начинающейся сверху на одной трети его высоты и направленной в правую сторону. Верхний конец вертикальной части стержня связан с первой шарнирно-подвижной опорой 1, катки которой расположены на вертикальной площадке. Нижний конец вертикальной части стержня связан с первым 2 и вторым 3 невесомыми стержнями.The left part of the composite structure consists of a rod with a vertical part and a horizontal part starting from the top at one third of its height and directed to the right side. The upper end of the vertical part of the rod is connected with the first pivotally movable support 1, the rollers of which are located on a vertical platform. The lower end of the vertical part of the rod is connected with the first 2 and second 3 weightless rods.

Правая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг вертикальной его части, нижний конец которой связан с второй шарнирно-подвижной опорой 4, катки которой расположены на горизонтальной площадке.The right part of the composite structure consists of a L-shaped rod rotated 180 ° around its vertical part, the lower end of which is connected to the second articulated-movable support 4, the rollers of which are located on a horizontal platform.

Нижняя часть составной конструкции представляет собой Г-образный стержень, повернутый на 90° против хода часовой стрелки, горизонтальная часть которого связана с третьей шарнирно-подвижной опорой 5, катки которой расположены на горизонтальной площадке.The lower part of the composite structure is a L-shaped rod rotated 90 ° counterclockwise, the horizontal part of which is connected to the third pivotally-movable support 5, the rollers of which are located on a horizontal platform.

Все стержни левой, правой и нижней частей составной конструкции выполнены телескопическими.All rods of the left, right and lower parts of the composite structure are made telescopic.

Наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах (например, наружный стержень 6 правой части составной конструкции; для приведенного примера - клемма 7), направленными на горизонтальных частях всех стержней влево, а на вертикальных частях всех стержней - вниз.The outer rods of each telescopic connection are made with terminals at the ends (for example, the outer rod 6 of the right side of the composite structure; for the given example, terminal 7) directed to the left on the horizontal parts of all rods and down to the vertical parts of all rods.

Площадки, на которых расположены катки шарнирно-подвижных опор 1, 4 и 5 выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих 8, 9 и 10, соответственно первой, второй и третьей шарнирно-подвижных опор, и жесткого закрепления к ним. Вертикальные направляющие 9 и 10 горизонтальных площадок второй 4 и третьей 5 шарнирно-подвижных опор выполнены с возможностью перемещения вдоль горизонтальных направляющих 11 и 12, соответственно второй 4 и третьей 5 шарнирно-подвижных опор, и жесткого закрепления к ним.The areas on which the rollers of the articulated movable bearings 1, 4 and 5 are located are arranged to move along the vertical guides 8, 9 and 10, respectively, of the first, second and third articulated movable supports, and rigidly fixed to them. Vertical guides 9 and 10 of the horizontal platforms of the second 4 and third 5 articulated-movable supports are arranged to move along the horizontal guides 11 and 12, respectively, of the second 4 and third 5 articulated-movable supports, and rigidly fixed to them.

Составная конструкция работает следующим образом.The composite structure works as follows.

У прототипа стержни неизменяемых размеров. У предложенной составной конструкции стержни выполнены телескопическими с клеммами на концах. Это позволяет изменять длины стержней и закреплять их размеры с помощью клемм. Можно изменять длину любого стержня или всех сразу, или в любом другом сочетании и определять реакции опор и силы взаимодействия частей составной конструкции. Изменяя длины стержней ступенчато и определяя каждый раз реакции опор и силы взаимодействия частей составной конструкции, можно получать зависимости реакций опор и сил взаимодействия от размеров стержней. К составной конструкции приложена плоская произвольная система сил. При решении задачи используют, например, первую форму условий равновесия такой системы сил.The prototype has fixed size rods. In the proposed composite structure, the rods are made telescopic with terminals at the ends. This allows you to change the lengths of the rods and fix their sizes using the terminals. You can change the length of any rod or all at once, or in any other combination and determine the reactions of the supports and the forces of interaction of the parts of the composite structure. By changing the lengths of the rods stepwise and determining each time the reactions of the supports and the forces of interaction of the parts of the composite structure, it is possible to obtain the dependences of the reactions of the supports and the forces of interaction on the dimensions of the rods. A flat arbitrary system of forces is applied to the composite structure. When solving the problem, for example, the first form of the equilibrium conditions of such a system of forces is used.

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 .It consists in the following: for the equilibrium of a plane arbitrary system of forces, it is necessary and sufficient that the algebraic sum of the projections of the acting forces on each of the coordinate axes and the algebraic sum of the moments relative to any center lying in the same plane should be equal to zero .

Общая методика решения подобных задач приведена в пособии, представленном выше (стр.1, абзац 2).The general methodology for solving such problems is given in the manual presented above (page 1, paragraph 2).

Предлагаемая составная конструкция позволяет, при наличии соответствующих датчиков, экспериментально определять реакции опор и сравнивать результаты теоретических и экспериментальных исследований.The proposed composite design allows, in the presence of appropriate sensors, to experimentally determine the reactions of the supports and compare the results of theoretical and experimental studies.

Решение задач с изменяемыми размерами стержней внедрено в учебный процесс студентов первого курса ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет». Студенты уже с первого курса начинают выполнять учебно-исследовательскую работу. Это, несомненно, повышает качество обучения студентов.The solution of problems with variable sizes of rods is introduced into the educational process of first-year students of Kazan State Power Engineering University. Students from the first year begin to carry out educational research work. This undoubtedly improves the quality of student learning.

Таким образом, задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена.Thus, the task posed to the utility model is fully completed.

Claims

The composite structure of the device with three pivotally movable bearings and two weightless rods, consisting of left, right and lower parts interconnected by an internal rotary joint, while the left part of the composite structure consists of a rod with a vertical part and a horizontal part starting from the top on one third of its height and directed to the right side, with the upper end of the vertical part of the rod connected to the first pivotally-movable support, the rollers of which are located on a vertical platform, and the lower the end of the vertical part of the rod is connected with the first and second weightless rods, the right part of the composite structure consists of a L-shaped rod rotated 180 ° around its vertical part, the lower end of which is connected to the second articulated-movable support, the rollers of which are located on a horizontal platform, and the lower part of the composite structure is a L-shaped rod rotated 90 ° counterclockwise, the horizontal part of which is connected to the third articulated-movable support, the rollers of which are located on horizontal platform, characterized in that all the rods of the left, right and lower parts of the composite structure are made telescopic, the outer rods of each telescopic connection are made with terminals at the ends directed to the left on the horizontal parts of all the rods, and downward on the vertical parts of all the rods the platform on which the rollers of the first, second and third pivotally movable bearings are located, is arranged to move along the vertical guide, respectively, of the first, in the second and third pivotally movable bearings, and rigid fastening, and the vertical guide, respectively, of the second and third pivotally movable bearings, is arranged to move along the horizontal guide, respectively, of the second and third pivotally movable bearings, and hard fixing.