RU129240U1

RU129240U1 - STAND FOR DETERMINING FORCES TAKING INTO ACCOUNT OF FRICTION OF RELAX IN THE CONNECTION "BRAKE SHOE-DRUM"

Info

Publication number: RU129240U1
Application number: RU2013103557/28U
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

Стенд для определения сил с учетом трения покоя «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 горизонтально справа от барабанов и перекинута через блок, к концу нити прикреплен груз, снизу к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная с рычагом с правым уклоном, ось симметрии колодки, перпендикулярная рычагу, проходит через геометрическую ось вращения барабанов и составляет угол с горизонталью, нижний конец рычага связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира, расположенного правее и ниже вращательных шарниров барабанов, отличающийся тем, что нижняя и верхняя части рычага, расположенные по обе стороны тормозной колодки, выполнены телескопическими, наружные стержни телескопических соединений выполнены с клеммами на концах, направленными вверх по уклону, а горизонтальная площадка, на которой находится вращательный шарнир рычага, выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей, которая закреплена с возможностью перемещения ее вдоль вертикальной направляющей станины и жесткого закрепления и той и другой к направляющим.A stand for determining forces, taking into account resting friction “brake shoe-drum”, consisting of two coaxially arranged drums of different radii, the geometrical axis of the drums being horizontal and at the same time the geometrical axis of the fixed rotary joints, a thread that is wound horizontally on the drum of a smaller radius from the drums and thrown through the block, a load is attached to the end of the thread, a brake pad is pressed from below to a drum of a larger radius, rigidly connected to the lever with the right side ohm, the axis of symmetry of the pads, perpendicular to the lever, passes through the geometric axis of rotation of the drums and makes an angle with the horizontal, the lower end of the lever is connected to the bed using a fixed rotary hinge located to the right and below the rotational hinges of the drums, characterized in that the lower and upper parts of the lever located on both sides of the brake pads are made telescopic, the outer rods of the telescopic joints are made with terminals at the ends directed upward along the slope, and horizontal the platform on which the rotary hinge of the lever is located is arranged to move along the horizontal guide, which is fixed with the ability to move it along the vertical guide of the bed and rigidly fasten both to the guides.

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.35, рис.32, вар. 10) начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами а, b, е, R, 1,2R, α, состоящий из двух соосно-расположенных барабанов разных радиусов, радиус большего барабана в одну целую две десятых раза больше радиуса меньшего барабана, геометрическая ось барабанов расположена горизонтально и одновременно является геометрической осью их неподвижных вращательных шарниров, на барабан меньшего радиуса намотана нить, которая расположена горизонтально справа от барабанов и перекинута через блок, к концу нити прикреплен груз Q, снизу к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная с рычагом с правым уклоном, ось симметрии колодки, перпендикулярная рычагу, проходит через геометрическую ось вращения барабанов и составляет угол α с горизонталью, нижний конец рычага связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира, расположенного правее и ниже вращательных шарниров барабанов.There is a well-known stand for considering forces taking into account rest 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 10) the initial position of the supports and the lengths of the links of which are determined by the corresponding dimensions a , b, e, R, 1,2R, α, consisting of two coaxially arranged drums of different radii, the radius is larger the drum is one whole two tenths the radius of the smaller drum, geomet The other axis of the drums is horizontal and at the same time the geometric axis of their fixed rotary joints, a thread is wound around a drum of a smaller radius, which is located horizontally to the right of the drums and thrown over the block, a load Q is attached to the end of the thread, a brake shoe is pressed from below to a drum of a larger radius, connected with the lever with the right slope, the axis of symmetry of the block perpendicular to the lever passes through the geometric axis of rotation of the drums and makes an angle α with the horizontal, lower end the lever is connected to the bed using a fixed rotary hinge located to the right and below the rotational hinges of the drums.

Основной недостаток известного стенда заключается в том, что он имеет постоянные размеры рычага (застывшую форму), т.е. постоянные линейные параметры рычага 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 рычага и изменения взаимного расположения опор.The main disadvantage of the known stand is that it has constant dimensions of the lever (frozen form), i.e. constant linear parameters of the lever 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 lever and change the relative position of the supports.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы у рычага можно было изменять его размеры, а у опор - изменять их взаимное положение, и обеспечить обучающимся проведение учебных исследований.The problem, which the utility model is aimed at, is that in the case of the lever it is possible to change its dimensions, and for the supports - to change their relative position, and to provide students with educational research.

Технический результат достигается тем, что в стенде для определения сил с учетом трения покоя «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 горизонтально справа от барабанов и перекинута через блок, к концу нити прикреплен груз, снизу к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная с рычагом с правым уклоном, ось симметрии колодки, перпендикулярная рычагу, проходит через геометрическую ось вращения барабанов и составляет угол с горизонталью, нижний конец рычага связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира, расположенного правее и ниже вращательных шарниров барабанов, согласно нашему предложению, нижняя и верхняя части рычага, расположенные по обе стороны тормозной колодки, выполнены телескопическими, наружные стержни телескопических соединений выполнены с клеммами на концах, направленными вверх по уклону, а горизонтальная площадка, на которой находится вращательный шарнир рычага, выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей, которая закреплена с возможностью перемещения ее вдоль вертикальной направляющей станины и жесткого закрепления и той и другой к направляющим.The technical result is achieved by the fact that in the test bench for determining forces taking into account rest friction “brake shoe-drum”, consisting of two coaxially arranged drums of different radii, the geometrical axis of the drums being horizontal and at the same time the geometrical axis of the fixed rotary joints, to the drum of smaller radius a thread is wound, which is located horizontally to the right of the drums and thrown through the block, a load is attached to the end of the thread, a brake ring is pressed from below to a drum of a larger radius a cradle rigidly connected with a lever with a right slope, the axis of symmetry of the block perpendicular to the lever passes through the geometric axis of rotation of the drums and makes an angle with the horizontal, the lower end of the lever is connected to the bed using a fixed rotary hinge located to the right and below the rotational hinges of the drums, according to our proposal, the lower and upper parts of the lever located on both sides of the brake pads are made telescopic, the outer rods of the telescopic joints are made with terminals on ntsah directed upwards on the slope, and a horizontal platform on which there is a pivot joint of the lever, is movable along the horizontal guide which is fastened to be movable along its vertical guide frame and rigidly fixed and the other side and to the guide.

Такое исполнение стенда позволило изменять размеры рычага, 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.This design of the stand made it possible to change the size of the lever, the mutual position of the supports 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 stand on the size of the lever and change the relative position of the supports.

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

Стенд устроен следующим образом.The stand is arranged as follows.

Стенд для определения 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, e, R, 1,2R, α, состоит из двух соосно расположенных барабанов 1 и 2 разных радиусов. Геометрическая ось барабанов расположена горизонтально и одновременно является геометрической осью их неподвижных вращательных шарниров О. На барабан 2 меньшего радиуса намотана нить 3, которая расположена горизонтально справа от барабанов и перекинута через блок 4. К концу нити прикреплен груз Q. Снизу к барабану 1 большего радиуса прижата тормозная колодка 5, жестко связанная с рычагом 6 с правым уклоном. Ось симметрии колодки, перпендикулярная рычагу, проходит через геометрическую ось О вращения барабанов и составляет угол α с горизонталью. Нижний конец рычага связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира А, расположенного правее и ниже вращательных шарниров О барабанов.The stand for determining the forces taking into account the rest friction in the “brake shoe-drum” connection with external forces and moments applied to it, the initial position of the supports and the link lengths of which are determined by the corresponding dimensions a , b, e, R, 1,2R, α, consists from two coaxially located drums 1 and 2 of different radii. The geometric axis of the drums is horizontal and at the same time is the geometric axis of their fixed rotary hinges O. A thread 3 is wound around a drum 2 of smaller radius, which is located horizontally to the right of the drums and thrown through block 4. A load Q is attached to the end of the thread. Below is a larger radius 1 drum pressed brake pad 5, rigidly connected with the lever 6 with a right bias. The axis of symmetry of the pad, perpendicular to the lever, passes through the geometric axis O of rotation of the drums and makes an angle α with the horizontal. The lower end of the lever is connected to the bed with a fixed rotary hinge A, located to the right and below the rotational hinges O of the drums.

Верхняя 7 и нижняя 8 части рычага, расположенные по обе стороны тормозной колодки 5, выполнены телескопическими. Наружные стержни телескопических соединений выполнены с клеммами соответственно 9 и 10 на концах, направленными вверх по уклону.The upper 7 and lower 8 parts of the lever located on both sides of the brake pads 5 are made telescopic. The outer rods of the telescopic joints are made with terminals 9 and 10, respectively, at the ends directed upward along the slope.

Горизонтальная площадка, на которой находится вращательный шарнир А рычага, выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей 11, которая закреплена с возможностью перемещения ее вдоль вертикальной направляющей 12 станины и жесткого закрепления и той и другой к направляющим.The horizontal platform on which the rotary hinge A of the lever is located is arranged to move along the horizontal guide 11, which is fixed so that it can be moved along the vertical guide 12 of the bed and rigidly fastened both to the guides.

Стенд работает следующим образом.The stand works as follows.

Теоретически в стенде с размерами прототипа необходимо определять минимальное значение внешней силы P, приложенной к рычагу 6, силы взаимодействия частей стенда и реакции его опор, находящиеся в покое, с учетом сил сцепления (трения покоя) в соединении «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, из которых определяется нормальная сила, действующая на барабан, а также реакции шарниров О барабанов. Для определения минимального значения силы Р и реакций опор в неподвижном шарнире А рычага достаточно рассмотреть равновесие сил, приложенных к рычагу.Theoretically, in the stand with the dimensions of the prototype, it is necessary to determine the minimum value of the external force P applied to the lever 6, the forces of interaction of the parts of the stand and the reactions of its supports, which are at rest, taking into account the adhesion forces (rest friction) in the block-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 are compiled, from which the normal force acting on the drum is determined, as well as the reaction of the joints of the drums. To determine the minimum value of the force P and the reactions of the supports in the fixed hinge A of the lever, it suffices to consider the equilibrium of the forces applied to the lever.

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 длину рычага изменять ступенчато, то можно получать и соответствующие значения сил. По полученным данным можно строить графические зависимости значения сил от изменения размеров рычага и угла его наклона.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 sizes of the lever AB and the corresponding sizes of the relative positions of the supports O and A. If the length of the lever is changed stepwise, then the corresponding values of the forces can be obtained. Based on the data obtained, it is possible to construct graphical dependences of the force value on a change in the size of the lever and its angle of inclination.

Определять соответствующие зависимости можно и экспериментально, снабдив звенья стенда соответствующими датчиками и регистрирующей аппаратурой. Появилась возможность у обучающихся проводить как теоретические, так и экспериментальные исследования и сравнивать их результаты.Corresponding dependencies can also be determined experimentally by equipping the stand 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 stand for determining forces, taking into account resting friction “brake shoe-drum”, consisting of two coaxially arranged drums of different radii, the geometrical axis of the drums being horizontal and at the same time the geometrical axis of the fixed rotary joints, a thread that is wound horizontally on the drum of a smaller radius from the drums and thrown through the block, a load is attached to the end of the thread, a brake pad is pressed from below to a drum of a larger radius, rigidly connected to the lever with the right side ohm, the axis of symmetry of the pads, perpendicular to the lever, passes through the geometric axis of rotation of the drums and makes an angle with the horizontal, the lower end of the lever is connected to the bed using a fixed rotary hinge located to the right and below the rotational hinges of the drums, characterized in that the lower and upper parts of the lever located on both sides of the brake pads are made telescopic, the outer rods of the telescopic joints are made with terminals at the ends directed upward along the slope, and horizontal the platform on which the rotary hinge of the lever is located is arranged to move along the horizontal guide, which is fixed with the ability to move it along the vertical guide of the bed and rigidly fasten both to the guides.