RU129238U1

RU129238U1 - DEVICE FOR LABORATORY STUDIES OF FORCES TAKING INTO ACCOUNT THE FRICTION OF QUESTION IN THE CONNECTION "BRAKE SHOE-DRUM"

Info

Publication number: RU129238U1
Application number: RU2013103554/28U
Authority: RU
Inventors: Юрий Сергеевич Маркин; Олег Юрьевич Маркин; Руслан Ринатович Рахматуллин; Марат Назипович Хабибуллин; Константин Олегович Маркин
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Прибор для лабораторных исследований сил с учетом трения покоя в соединении «тормозная колодка-барабан», состоящий из двух соосно расположенных барабанов разных радиусов, причем геометрическая ось барабанов расположена горизонтально и одновременно является геометрической осью неподвижных вращательных шарниров, на барабан меньшего радиуса намотана нить, расположенная справа от него с левым уклоном, которая перекинута через блок, шарнирно связанный со станиной, к концу нити закреплен груз, сверху к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная со штоком с правым уклоном, направленным под углом к горизонтали, шток расположен в двух направляющих станины, отличающийся тем, что он снабжен водилом, шарнирно связанным со станиной в шарнирном соединении барабанов со станиной, основной стержень водила расположен параллельно штоку и жестко связан с его направляющими, часть стержня, расположенная между направляющими, и нижняя часть стержня водила выполнены телескопическими, наружные стержни телескопических соединений выполнены с клеммами на концах, направленными вверх по уклону основного стержня водила, верхняя часть основного стержня водила связана клеммой с кареткой с возможностью перемещения ее по круговому направляющему пазу станины, средняя линия которого представляет собой дугу окружности, центр которой совпадает с геометрической осью вращательных шарниров барабанов, и жесткого закрепления ее с помощью резьбовых крепежных элементов к станине.A device for laboratory studies of forces, taking into account rest friction in the brake shoe-drum connection, consisting of two coaxially arranged drums of different radii, the geometric axis of the drums being horizontal and at the same time the geometric axis of the stationary rotary joints, a thread located on a drum of a smaller radius to the right of it with a left slope, which is thrown over a block pivotally connected to the bed, a load is fixed to the end of the thread, from above to a drum of a larger radius is pressed the brake shoe, rigidly connected to the rod with a right bias directed at an angle to the horizontal, the rod is located in two guides of the bed, characterized in that it is equipped with a carrier, pivotally connected to the bed in the articulation of the drums with the bed, the main rod was parallel to the rod and rigidly connected to its guides, the part of the rod located between the guides and the lower part of the carrier rod are made telescopic, the outer rods of telescopic connections are made with terminals at the ends, n directed upward along the slope of the main carrier rod, the upper part of the carrier carrier is connected by a terminal to the carriage with the possibility of moving it along the circular guide groove of the bed, the middle line of which is an arc of a circle whose center coincides with the geometric axis of the rotational hinges of the drums, and rigidly securing it with using threaded fasteners to the bed.

Description

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

Известен прибор для рассмотрения сил с учетом трения покоя с приложенными к нему 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.35, рис.32, вар. 8) начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами a, b, R, 2R, α, состоящий из двух соосно расположенных барабанов разных радиусов, радиус большего барабана в два раза больше радиуса меньшего барабана, геометрическая ось барабанов расположена горизонтально и одновременно является геометрической осью неподвижных вращательных шарниров, на барабан меньшего радиуса намотана нить, расположенная справа от него с левым уклоном под углом 45° к горизонтали, которая перекинута через блок, шарнирно связанный со станиной, к концу нити закреплен груз Q, сверху к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная со штоком с правым уклоном, направленным под углом α к горизонтали, шток расположен в двух направляющих станины.A device is known for considering forces taking into account static friction with external forces and moments applied to it (Collection of tasks for term papers in theoretical mechanics: A manual for technical universities. - 7th ed., Revised. - M .: Integral-Press, 2001, p. 35, fig. 32, version 8) the initial position of the supports and the lengths of the links of which are determined by the corresponding dimensions a, b, R, 2R, α, consisting of two coaxially arranged drums of different radii, the radius of the larger drum is twice as large radius of the smaller drum, geometric axis of the drums located horizontally and at the same time is the geometric axis of the fixed rotary hinges, a thread is wound on a drum of a smaller radius, located to the right of it with a left slope at an angle of 45 ° to the horizontal, which is thrown over the block, pivotally connected to the bed, the load Q is fixed to the end of the thread, from above a brake pad is pressed against a drum of a larger radius, rigidly connected to the rod with a right slope directed at an angle α to the horizontal, the rod is located in two guide rails of the bed.

Основной недостаток известного прибора заключается в том, что он имеет постоянные размеры штока (застывшую форму), т.е. постоянные линейные параметры штока и постоянное положение опор, что не позволяет студентам (обучающимся) проводить учебные исследования как теоретические, так и экспериментальные по выявлению зависимости величин реакций связей и сил взаимодействия частей стенда от линейных размеров штока и изменения взаимного расположения опор.The main disadvantage of the known device is that it has constant rod sizes (solidified shape), i.e. constant linear parameters of the rod and the constant position of the supports, which does not allow students (students) to conduct educational research, both theoretical and experimental, to identify the dependence of the magnitude of the reaction of bonds and the forces of interaction of the parts of the stand on the linear dimensions of the rod and changes in the relative position of the supports.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы у штока можно было изменять его размеры, а у опор - изменять их взаимное положение, и обеспечить обучающимся проведение учебных исследований как теоретических, так и экспериментальных, и сравнивать полученные результаты.The problem, which the utility model is aimed at, is that it is possible to change its dimensions for the rod, and for the supports to change their relative position, and provide students with educational research, both theoretical and experimental, and compare the results.

Технический результат достигается тем, что прибор для лабораторных исследований сил с учетом трения покоя в соединении «тормозная колодка-барабан», состоящий из двух соосно расположенных барабанов разных радиусов, причем геометрическая ось барабанов расположена горизонтально и одновременно является геометрической осью неподвижных вращательных шарниров, на барабан меньшего радиуса намотана нить, расположенная справа от него с левым уклоном, которая перекинута через блок, шарнирно связанный со станиной, к концу нити закреплен груз, сверху к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная со штоком с правым уклоном, направленным под углом к горизонтали, шток расположен в двух направляющих станины, согласно нашему предложению, снабжен водилом, шарнирно связанным со станиной в шарнирном соединении барабанов со станиной, основной стержень водила расположен параллельно штоку и жестко связан с его направляющими, часть стержня, расположенная между направляющими, и нижняя часть стержня водила выполнены телескопическими, наружные стержни телескопических соединений выполнены с клеммами на концах, направленными вверх по уклону основного стержня водила, верхняя часть основного стержня водила связана клеммой с кареткой с возможностью перемещения ее по круговому направляющему пазу станины, средняя линия которого представляет собой дугу окружности, центр которой совпадает с геометрической осью вращательных шарниров барабанов, и жесткого закрепления ее с помощью резьбовых крепежных элементов к станине.The technical result is achieved by the fact that the device for laboratory research of forces, taking into account rest friction in the brake shoe-drum connection, consisting of two coaxially arranged drums of different radii, the geometrical axis of the drums being horizontal and simultaneously the geometrical axis of the fixed rotary joints on the drum of a smaller radius, a thread is wound, located to the right of it with a left slope, which is thrown over a block pivotally connected to the bed, a load is fixed to the end of the thread, A brake pad is pressed to the top of the drum with a larger radius, rigidly connected to the rod with a right slope directed at an angle to the horizontal, the rod is located in two guides of the bed, according to our proposal, it is equipped with a carrier, pivotally connected to the bed in the hinged connection of the drums with the bed, the main shaft the carrier is located parallel to the rod and is rigidly connected with its guides, the part of the rod located between the guides and the lower part of the carrier are made telescopic, the outer rods are telescopic of these connections are made with terminals at the ends directed upward along the slope of the main carrier rod, the upper part of the carrier carrier is connected by a terminal to the carriage with the possibility of moving it along the circular guide groove of the bed, the middle line of which is an arc of a circle whose center coincides with the geometric axis of the rotational hinges of drums, and hard fixing it with threaded fasteners to the bed.

Такое исполнение прибора позволило изменять размеры основного стержня водила и взаимное положение опор и проводить учебные исследования обучающимся по выявлению зависимости величин реакций связей (опор) и сил взаимодействия частей прибора от размеров основного стержня водила и изменения взаимного положения опор.Such a device made it possible to change the dimensions of the main rod of the carrier and the relative position of the supports and conduct training studies for students to identify the dependence of the reaction values of bonds (supports) and the forces of interaction of the parts of the device on the dimensions of the main rod of the carrier and change the relative position of the supports.

На фиг. представлена схема предлагаемого прибора.In FIG. presents a diagram of the proposed device.

Прибор устроен следующим образом.The device is arranged as follows.

Прибор для лабораторных исследований сил с учетом трения покоя в соединении «тормозная колодка-барабан» с приложенными к нему внешними силами и моментами, начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами a, b, R, 2R, α, состоит из двух соосно расположенных барабанов 1 и 2 разных радиусов. Радиус большего барабана 1 в полтора раза больше радиуса меньшего барабана 2. Геометрическая ось барабанов расположена горизонтально и одновременно является геометрической осью неподвижных вращательных шарниров О. На барабан 2 меньшего радиуса намотана нить 3, расположенная справа от него с левым уклоном под углом 45° к горизонтали. Нить перекинута через блок 4, шарнирно связанный со станиной. К концу нити закреплен груз Q. Сверху к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка 5, жестко связанная со штоком 6 с правым уклоном, направленным под углом α к горизонтали. Шток расположен в двух направляющих А и В станины.A device for laboratory research of forces, taking into account rest friction in the brake shoe-drum connection with external forces and moments applied to it, the initial position of the supports and the lengths of links of which are determined by the corresponding dimensions a, b, R, 2R, α, consists of two coaxially located drums 1 and 2 of different radii. The radius of the larger drum 1 is one and a half times greater than the radius of the smaller drum 2. The geometric axis of the drums is horizontal and at the same time is the geometric axis of the fixed rotary hinges O. Thread 3 is wound on drum 2 of smaller radius, located to the right of it with a left slope at an angle of 45 ° to the horizontal . The thread is thrown over the block 4, pivotally connected to the bed. A load Q is fixed to the end of the thread. A brake shoe 5 is pressed on top of the drum of a larger radius, rigidly connected to the stem 6 with a right slope directed at an angle α to the horizontal. The stem is located in two guides A and B of the bed.

Прибор снабжен водилом 7, шарнирно связанным со станиной в шарнирном соединении О барабанов со станиной. Основной стержень 8 водила расположен параллельно штоку и жестко связан с его направляющими А и В. Часть стержня, расположенная между направляющими А и В, и нижняя часть стержня 8 водила 7 выполнены телескопическими. Наружные стержни 9 и 10 телескопических соединений выполнены с клеммами 11 и 12 на концах, направленными вверх по уклону основного стержня водила.The device is equipped with a carrier 7, pivotally connected to the bed in a swivel joint O of the drums with the bed. The main rod 8 of the carrier is parallel to the rod and is rigidly connected with its guides A and B. The part of the rod located between the guides A and B and the lower part of the rod 8 of carrier 7 are made telescopic. The outer rods 9 and 10 of the telescopic joints are made with terminals 11 and 12 at the ends directed upward along the slope of the main carrier rod.

Верхняя часть основного стержня 8 водила связана клеммой 13 с кареткой 14 с возможностью перемещения ее по круговому направляющему пазу 15 станины. Средняя линия паза представляет собой дугу окружности, центр которой совпадает с геометрической осью О вращательных шарниров барабанов, и жесткого закрепления ее с помощью резьбовых крепежных элементов 16 к станине. Радиус средней линии кругового паза станины равен r.The upper part of the main rod 8 of the carrier is connected by terminal 13 to the carriage 14 with the possibility of moving it along the circular guide groove 15 of the bed. The middle line of the groove is an arc of a circle, the center of which coincides with the geometric axis O of the rotary joints of the drums, and hard fixing it with threaded fasteners 16 to the frame. The radius of the midline of the circular groove of the bed is r.

Прибор работает следующим образом.The device operates as follows.

Теоретически в приборе с размерами прототипа необходимо определять минимальное значение внешней силы Р, приложенной к штоку, силы взаимодействия частей прибора и реакции его опор, находящиеся в покое, с учетом сил сцепления (трения покоя) в соединении «тормозная колодка - барабан». Эта задача решается с помощью уравнений равновесия. Согласно рекомендациям, изложенным в указанном выше источнике, в котором описан прототип, сначала составляются уравнения равновесия сил, приложенных к грузу Q. Из этих уравнений определяется реакция нити и нормальная реакция при взаимодействии нити с блоком. Затем составляются уравнения равновесия сил, приложенных к барабану 2, из которых определяется сила сцепления и нормальная сила, действующая на барабан, а также реакции шарниров барабана. Для определения минимального значения силы Р и реакций опор в неподвижном шарнире О барабанов достаточно рассмотреть равновесие сил, приложенных к штоку.Theoretically, in a device with the dimensions of the prototype, it is necessary to determine the minimum value of the external force P applied to the rod, the forces of interaction of the parts of the device and the reactions of its supports, which are at rest, taking into account the adhesion forces (rest friction) in the brake shoe - drum connection. This problem is solved using equilibrium equations. According to the recommendations set forth in the above source, which describes the prototype, first, the equations of equilibrium of forces applied to the load Q are compiled. The reaction of the thread and the normal reaction during the interaction of the thread with the block are determined from these equations. Then, the equilibrium equations of the forces applied to the drum 2 are compiled, from which the adhesion force and the normal force acting on the drum are determined, as well as the reaction of the hinges of the drum. To determine the minimum value of the force P and the reactions of the supports in the fixed joint О of the drums, it suffices to consider the equilibrium of the forces applied to the rod.

Поскольку в предложенной полезной модели предусмотрено изменение длины основного стержня водила и взаимного положения опор, то перечисленные величины сил можно определять при измененных размерах стержня 8 и соответствующих размеров взаимного положения опор А и В. Если длины нижней и части стержня, расположенной между опорами штока 8, изменять ступенчато последовательно или одновременно, то можно получать и соответствующие значения сил.Since the proposed utility model provides for a change in the length of the main carrier rod and the relative position of the supports, the listed forces can be determined with the changed dimensions of the rod 8 and the corresponding sizes of the relative positions of the supports A and B. If the length of the lower and the part of the rod located between the rod supports 8, change stepwise sequentially or simultaneously, then you can get the corresponding values of forces.

По полученным данным можно строить графические зависимости значения сил от изменения размеров основного стержня 8.According to the data obtained, it is possible to construct graphical dependences of the force value on the change in the size of the main rod 8.

Определять соответствующие зависимости можно и экспериментально, снабдив звенья прибора соответствующими датчиками и регистрирующей аппаратурой. Появилась возможность у обучающихся проводить как теоретические, так и экспериментальные исследования и сравнивать их результаты.The corresponding dependencies can also be determined experimentally by equipping the device links with appropriate sensors and recording equipment. Students have the opportunity to conduct both theoretical and experimental studies and compare their results.

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

Claims

A device for laboratory studies of forces, taking into account rest friction in the brake shoe-drum connection, consisting of two coaxially arranged drums of different radii, the geometric axis of the drums being horizontal and at the same time the geometric axis of the stationary rotary joints, a thread located on a drum of a smaller radius to the right of it with a left slope, which is thrown over a block pivotally connected to the bed, a load is secured to the end of the thread, from above to a drum of a larger radius is pressed the brake shoe, rigidly connected to the rod with a right bias directed at an angle to the horizontal, the rod is located in two guides of the bed, characterized in that it is equipped with a carrier, pivotally connected to the bed in the articulation of the drums with the bed, the main rod was parallel to the rod and rigidly connected with its guides, the part of the rod located between the guides and the lower part of the carrier rod are made telescopic, the outer rods of telescopic connections are made with terminals at the ends, n directed upward along the slope of the main carrier rod, the upper part of the carrier carrier is connected by a terminal to the carriage with the possibility of moving it along the circular guide groove of the bed, the middle line of which is an arc of a circle whose center coincides with the geometric axis of the rotational hinges of the drums, and hard fixing using threaded fasteners to the bed.