RU129239U1

RU129239U1 - LABORATORY STAND FOR EXPERIMENTAL STUDIES OF STRENGTH TAKING INTO ACCOUNT QUESTION FRICTION IN THE CONNECTION "BRAKE SHOE-DRUM"

Info

Publication number: RU129239U1
Application number: RU2013103528/28U
Authority: RU
Inventors: Юрий Сергеевич Маркин; Олег Юрьевич Маркин; Марат Назипович Хабибуллин; Руслан Ринатович Рахматуллин; Константин Олегович Маркин; Наталья Сергеевна Казанцева
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Лабораторный стенд для экспериментальных 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, которая расположена с левым уклоном под углом к горизонту, к концу нити прикреплена тележка на колесах, расположенных на наклонной плоскости, параллельной нити, сверху к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная с горизонтальным рычагом, левый конец которого связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира, расположенного на горизонтальной площадке левее и выше вращательных шарниров барабанов, отличающийся тем, что рычаг тормозной колодки слева и справа от колодки выполнен телескопическим, два наружных стержня телескопических соединений выполнены с клеммами на концах, клемма левой части стержня направлена вправо, а правой - влево, горизонтальная площадка, на которой находится вращательный шарнир рычага, выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней. A laboratory bench for experimental studies 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, a thread wound around a drum of a smaller radius , which is located with a left slope at an angle to the horizon, a trolley is attached to the end of the thread on wheels located on an inclined plane parallel to the thread, xy a brake pad is pressed to a drum of a larger radius, rigidly connected to a horizontal lever, the left end of which is connected to the bed using a fixed rotary hinge located on a horizontal platform to the left and above the rotational hinges of the drums, characterized in that the brake pad lever to the left and right of the pad made by telescopic, two outer rods of telescopic connections are made with terminals at the ends, the terminal of the left part of the rod is directed to the right, and the right - to the left, the horizontal area and on which the pivot joint of the lever, is movable along the horizontal guide frame and fixed thereto.

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 стенд 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.36, рис.33, вар.18. Там вкралась ошибка: рычаг АВ не имеет шарнира в точке А, соединяющего его со станиной. Без этого стенд работать не будет.) начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами a, b, e, R, 1,4R, состоящий из двух соосно расположенных барабанов разных радиусов, радиус большего барабана в одну целую четыре десятых раза больше радиуса меньшего барабана, геометрическая ось барабанов расположена горизонтально и одновременно является геометрической осью неподвижных вращательных шарниров, на барабан меньшего радиуса намотана нить, которая расположена с левым уклоном под углом α к горизонту, к концу нити прикреплена тележка на колесах, расположенных на наклонной плоскости, параллельной нити, сверху к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная с горизонтальным рычагом, левый конец которого связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира, расположенного на горизонтальной площадке левее и выше вращательных шарниров барабанов.A well-known stand for considering forces taking into account rest friction with external forces and moments attached to it (Collection of tasks for term papers in theoretical mechanics: A manual for technical universities. - 7th ed., Revised. - M .: Integral-Press, 2001, p. 36, fig. 33, var. 18. There was a mistake: the lever AB does not have a hinge at point A connecting it to the bed. Without this, the stand will not work.) The initial position of the supports and the lengths of the links are determined by the corresponding dimensions a, b, e, R, 1,4R, consisting of two coaxially located barrels of different radii, the radius of the larger drum is one whole four tenths the radius of the smaller drum, the geometric axis of the drums is horizontal and at the same time is the geometric axis of the fixed rotary joints, a thread is wound around the drum of a smaller radius, which is left inclined at an angle α to the horizontal, a trolley is attached to the end of the thread on wheels located on an inclined plane parallel to the thread, a brake shoe is pressed firmly to the drum with a larger radius ntalnym arm, the left end of which is connected to the frame via a stationary pivot joint disposed on a horizontal platform above the left and the drum rotational joints.

Основной недостаток известного стенда заключается в том, что он имеет постоянные размеры рычага (застывшую форму), 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 рычагов (стержней) и изменения взаимного расположения опор.The main disadvantage of the well-known stand is that it has constant lever sizes (a frozen shape) and a constant position of the supports, which does not allow students (students) to conduct educational research, both theoretical and experimental, to identify the relationship between the magnitudes of the bond reactions and the forces of interaction of the parts stand from the linear dimensions of the levers (rods) and changes in the relative position of the supports.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы у рычагов (стержней) можно было изменять их размеры, а у опор - изменять их взаимное положение, и обеспечить обучающимся проведение учебных исследований как теоретических, так и экспериментальных.The problem, which the utility model is aimed at, is that their levers (rods) can be resized, and the supports can be re-positioned, and students can be trained in both theoretical and experimental studies.

Технический результат достигается тем, что в лабораторном стенде для экспериментальных исследований сил с учетом трения покоя в соединении «тормозная колодка-барабан», состоящем 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, которая расположена с левым уклоном под углом к горизонту, к концу нити прикреплена тележка на колесах, расположенных на наклонной плоскости, параллельной нити, сверху к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная с горизонтальным рычагом, левый конец которого связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира, расположенного на горизонтальной площадке левее и выше вращательных шарниров барабанов, согласно нашему предложению, рычаг тормозной колодки слева и справа от колодки выполнен телескопическим, два наружных стержня телескопических соединений выполнены с клеммами на концах, клемма левой части стержня направлена вправо, а правой - влево, горизонтальная площадка, на которой находится вращательный шарнир рычага, выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней.The technical result is achieved by the fact that in the laboratory bench for experimental 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 fixed rotary joints, a thread is wound on a drum of a smaller radius, which is located with a left slope at an angle to the horizon, a trolley is attached to the end of the thread on wheels located and on an inclined plane parallel to the thread, a brake shoe is pressed on top of a larger radius drum, rigidly connected to a horizontal lever, the left end of which is connected to the bed using a fixed rotary joint located on a horizontal platform to the left and above the rotary joints of the drums, according to our proposal, the lever the brake pads to the left and right of the pads are made telescopic, two outer rods of telescopic connections are made with terminals at the ends, the terminal of the left side of the rod, for example avlena to the right, and right - to the left, the horizontal platform on which the rotary hinge of the lever is located is made with the possibility of moving along the horizontal guide of the bed and rigidly fastening to it.

Такое исполнение лабораторного стенда позволило изменять размеры рычага и взаимное положение опор и проводить учебные исследования обучающимся по выявлению зависимости величин реакций связей (опор) и сил взаимодействия частей стенда от размеров рычага и изменения взаимного положения опор как теоретически, так и экспериментально.This design of the laboratory bench made it possible to change the size of the lever and the mutual 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 bench on the size of the lever and change the relative position of the supports both theoretically and experimentally.

На фиг. представлена схема предлагаемого лабораторного стенда.In FIG. The scheme of the proposed laboratory stand is presented.

Лабораторный стенд устроен следующим образом.The laboratory stand is arranged as follows.

Лабораторный стенд для экспериментальных 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, е, R, 1,4R состоит из двух соосно расположенных барабанов 1 и 2 разных радиусов. Радиус большего барабана 1 в одну целую четыре десятых раза больше радиуса R 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, которая расположена с левым уклоном под углом α к горизонту. А концу нити прикреплена тележка 4 на колесах, расположенных на наклонной плоскости 5, параллельной нити. Сверху к барабану 1 большего радиуса прижата тормозная колодка 6, жестко связанная с горизонтальным рычагом 7. Левый конец рычага связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира А, расположенного на горизонтальной площадке левее и выше вращательных шарниров О барабанов.A laboratory bench for experimental studies 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, e, R, 1.4R consists of two coaxially located drums 1 and 2 of different radii. The radius of the larger drum 1 is one whole four tenths the radius R 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 around the drum 2 of smaller radius, which is located with a left slope at an angle α to the horizon. And at the end of the thread is attached a cart 4 on wheels located on an inclined plane 5 parallel to the thread. On top of the drum 1 with a larger radius is pressed brake pad 6, rigidly connected to the horizontal lever 7. The left end of the lever is connected to the bed using a fixed rotary hinge A, located on a horizontal platform to the left and above the rotary hinges O of the drums.

Рычаг тормозной колодки слева и справа от колодки выполнен телескопическим. Два наружных стержня 8 и 9 телескопических соединений выполнены с клеммами на концах. Клемма 10 левой части стержня направлена вправо, а клемма 11 правой - влево.The brake pad lever to the left and right of the pad is telescopic. Two outer rods 8 and 9 of telescopic connections are made with terminals at the ends. Terminal 10 of the left side of the rod is directed to the right, and terminal 11 of the right side is directed to the left.

Горизонтальная площадка, на которой находится вращательный шарнир А рычага, выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей 12 станины и жесткого закрепления к ней.The horizontal platform on which the rotary hinge A of the lever is located is arranged to move along the horizontal guide 12 of the bed and rigidly fasten thereto.

Лабораторный стенд работает следующим образом.The laboratory stand works as follows.

Теоретически в стенде с размерами прототипа необходимо определять минимальное значение внешней силы Р, приложенной к рычагу, 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 тележке Q. Из этих уравнений определяется реакция нити и нормальная реакция плоскости при взаимодействии колес тележки с наклонной плоскостью 5. Затем составляются уравнения равновесия сил, приложенных к барабану 2, из которых определяется нормальная сила, действующая на барабан, а также реакции шарниров барабана. Для определения минимального значения силы Р и реакций опор в неподвижном шарнире А рычага достаточно рассмотреть равновесие сил, приложенных к рычагу 7.Theoretically, in a bench with the dimensions of the prototype, it is necessary to determine the minimum value of the external force P applied to the lever, 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 out in the above source, which describes the prototype, first, the equilibrium equations of forces applied to the cart Q are compiled. From these equations, the reaction of the thread and the normal reaction of the plane during the interaction of the wheels of the cart with an inclined plane 5 are then compiled. applied to the drum 2, from which the normal force acting on the drum is 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 stationary hinge A of the lever, it suffices to consider the balance of forces applied to the lever 7.

Поскольку в предложенной полезной модели предусмотрено изменение длины рычага и взаимного положения опор, то перечисленные величины сил можно определять при измененных размерах рычага АВ и соответствующих размеров взаимного положения опор О и А. Если длины левой и правой частей рычага 4 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 lever and the relative position of the supports, the listed forces can be determined with the changed dimensions of the lever AB and the corresponding sizes of the relative positions of the supports O and A. If the lengths of the left and right parts of the lever 4 are changed stepwise sequentially or simultaneously, then it is possible to obtain the corresponding values of forces.

По полученным данным можно строить графические зависимости значения сил от изменения размеров рычага.Based on the data obtained, it is possible to construct graphical dependences of the force value on the change in the size of the lever.

Определять соответствующие зависимости можно и экспериментально, снабдив звенья стенда соответствующими датчиками и регистрирующей аппаратурой.Corresponding dependencies can also be determined experimentally by equipping the stand links with appropriate sensors and recording equipment.

Появилась возможность у обучающихся проводить как теоретические, так и экспериментальные исследования и сравнивать их результаты.Students have the opportunity to conduct both theoretical and experimental studies and compare their results.

Задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена.The task posed to the utility model is fully completed.

Claims

A laboratory bench for experimental studies 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, a thread wound around a drum of a smaller radius , which is located with a left slope at an angle to the horizon, a trolley is attached to the end of the thread on wheels located on an inclined plane parallel to the thread, xy a brake pad is pressed to a drum of a larger radius, rigidly connected to a horizontal lever, the left end of which is connected to the bed using a fixed rotary hinge located on a horizontal platform to the left and above the rotational hinges of the drums, characterized in that the brake pad lever to the left and right of the pad made by telescopic, two outer rods of telescopic connections are made with terminals at the ends, the terminal of the left part of the rod is directed to the right, and the right - to the left, the horizontal area and on which the pivot joint of the lever, is movable along the horizontal guide frame and fixed thereto.