RU129646U1

RU129646U1 - LABORATORY INSTALLATION FOR EXPERIMENTAL STUDIES OF STRENGTH TAKING INTO ACCOUNT QUESTION FRICTION IN THE BRAKE SHOE-DRUM COMPOUND

Info

Publication number: RU129646U1
Application number: RU2013103541/28U
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: 2013-06-27

Abstract

Лабораторная установка для экспериментальных исследований сил с учетом трения покоя в соединении «тормозная колодка-барабан», состоящая из двух соосно расположенных барабанов разных радиусов, причем геометрическая ось барабанов расположена горизонтально и одновременно является геометрической осью неподвижных вращательных шарниров, расположенных в вершине двухстержневого кронштейна, верхний стержень которого направлен горизонтально и шарнирно связан со станиной, второй стержень направлен под углом к вертикали и также шарнирно связан со станиной, на барабан меньшего радиуса намотана нить, которая расположена вертикально справа от барабана и к концу которой прикреплен груз, справа к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная с вертикальным рычагом, нижний конец которого связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира, расположенного на горизонтальной площадке правее и ниже вращательных шарниров барабанов, отличающаяся тем, что рычаг тормозной колодки выше и ниже от колодки, а также стержни кронштейна выполнены телескопическими, все наружные стержни телескопических соединений выполнены с клеммами на концах, клемма стержня верхней части рычага направлена вниз, а нижней части - вверх, клемма горизонтального наружного стержня кронштейна направлена влево, а наклонного - вниз по уклону, горизонтальная площадка, на которой находится вращательный шарнир рычага, выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей, которая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления и тех и других к Laboratory setup 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 the fixed rotary joints located at the top of the two-rod bracket, the upper the rod of which is directed horizontally and pivotally connected to the bed, the second rod is directed at an angle to the vertical and also pivotally connected it is engaged with a bed, a thread is wound on a drum of a smaller radius, which is located vertically to the right of the drum and to the end of which a load is attached, a brake shoe is pressed to the right of a drum of a larger radius, rigidly connected to a vertical lever, the lower end of which is connected to the bed using a fixed rotary hinge located on a horizontal platform to the right and below the rotational joints of the drums, characterized in that the brake pad lever above and below the pad, as well as the bracket rods are made telescope In other words, all the outer rods of telescopic connections are made with terminals at the ends, the terminal terminal of the upper part of the lever is directed downward and the lower part is upward, the terminal of the horizontal external bracket rod is directed to the left, and the inclined one is downward on the slope, the horizontal platform on which the rotary hinge is located the lever is arranged to move along a vertical guide, which is arranged to move along the horizontal guide of the bed and rigidly fasten both of them to

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.

Известна установка 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.19) начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами a, b, e, R, 1,5R, состоящая из двух соосно расположенных барабанов разных радиусов, радиус большего барабана в полтора раза больше радиуса меньшего барабана, геометрическая ось барабанов расположена горизонтально и одновременно является геометрической осью неподвижных вращательных шарниров, расположенных в вершине двухстержневого кронштейна, верхний стержень которого направлен горизонтально и шарнирно связан со станиной, второй стержень с левым уклоном направлен под углом α к вертикали и также шарнирно связан со станиной, на барабан меньшего радиуса намотана нить, которая расположена вертикально справа от барабана и к концу которой прикреплен груз, справа к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная с вертикальным рычагом, нижний конец которого связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира, расположенного на горизонтальной площадке правее и ниже вращательных шарниров барабанов.The installation for considering forces taking into account the friction of rest with external forces and moments attached to it is known (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. 19) the initial position of the supports and the lengths of the links of which are determined by the corresponding dimensions a, b, e, R, 1,5R, consisting of two coaxially arranged drums of different radii, the radius of the larger drum is one and a half times the radius of the smaller drum, geometric axis ba Rabanov is located horizontally and at the same time is the geometric axis of the fixed rotary hinges located at the top of the two-rod bracket, the upper rod of which is directed horizontally and pivotally connected to the bed, the second rod with a left slope is directed at an angle α to the vertical and also pivotally connected to the bed, to the drum of a smaller of a radius a thread is wound, which is located vertically to the right of the drum and to the end of which a load is attached, a brake shoe is pressed to the right of a larger radius drum a, rigidly connected with a vertical lever, the lower end of which is connected to the bed using a fixed rotary hinge located on a horizontal platform to the right and below the rotational hinges of the drums.

Основной недостаток известной установки заключается в том, что она 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 установки от линейных размеров рычага и изменения взаимного расположения опор.The main disadvantage of the known installation 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 academic 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 installation 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 установки можно было изменять его 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 it is possible to change its dimensions at the mounting lever, and at their supports - to change their relative position, and to provide students with educational research both theoretical and experimental.

Технический результат достигается тем, что в лабораторной установке для экспериментальных исследований сил с учетом трения покоя в соединении «тормозная колодка-барабан», состоящей из двух соосно расположенных барабанов разных радиусов, причем геометрическая ось барабанов расположена горизонтально и одновременно является геометрической осью неподвижных вращательных шарниров, расположенных в вершине двухстержневого кронштейна, верхний стержень которого направлен горизонтально и шарнирно связан со станиной, второй стержень с левым уклоном направлен под углом к вертикали и также шарнирно связан со станиной, на барабан меньшего радиуса намотана нить, которая расположена вертикально справа от барабана и к концу которой прикреплен груз, справа к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная с вертикальным рычагом, нижний конец которого связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира, расположенного на горизонтальной площадке правее и ниже вращательных шарниров барабанов, согласно нашему предложению, рычаг тормозной колодки выше и ниже от колодки, а также стержни кронштейна выполнены телескопическими, все наружные стержни телескопических соединений выполнены с клеммами на концах, клемма стержня верхней части рычага направлена вниз, а нижней части - вверх, клемма горизонтального наружного стержня кронштейна направлена влево, а наклонного - вниз по уклону, горизонтальная площадка, на которой находится вращательный шарнир рычага, выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей, которая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления и тех и других к направляющим.The technical result is achieved by the fact that in a laboratory installation for experimental research 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 being the geometric axis of the fixed rotary joints, located at the top of the two-rod bracket, the upper rod of which is directed horizontally and pivotally connected to the bed, the second rod from the left the slope is directed at an angle to the vertical and is also pivotally connected to the bed, a thread is wound on a drum of a smaller radius, which is located vertically to the right of the drum and to the end of which a load is attached, a brake shoe is pressed to the drum of a larger radius, rigidly connected to a vertical lever, the lower end which is connected to the bed using a fixed rotary hinge located on a horizontal platform to the right and below the rotary hinges of the drums, according to our proposal, the brake pad lever above and below the block, as well as the bracket rods are made telescopic, all the outer telescopic connection rods are made with terminals at the ends, the terminal terminal of the upper part of the lever is directed downward and the lower part is upward, the terminal of the horizontal external bracket terminal is directed to the left, and the inclined one is downward along the slope, the horizontal platform on which the rotary hinge of the lever is located is arranged to move along a vertical guide that is arranged to move along the horizon cial guide frame and fixed, and the other to the guide.

Такое исполнение лабораторной установки позволило изменять размеры рычага и взаимное положение опор и проводить учебные исследования обучающимся по выявлению зависимостей величин реакций связей (опор) и сил взаимодействия частей установки от размеров рычага и изменения взаимного положения опор как теоретически, так и экспериментально.This design of the laboratory setup 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 dependencies of the magnitude of the reactions of bonds (supports) and the forces of interaction of the parts of the installation on the size of the lever and change the mutual position of the supports, both theoretically and experimentally.

На фиг. представлена схема предлагаемой лабораторной установки.In FIG. The scheme of the proposed laboratory installation is presented.

Лабораторная установка устроена следующим образом.The laboratory setup is arranged as follows.

Лабораторная установка для экспериментальных исследований сил с учетом трения покоя в соединении «тормозная колодка-барабан» с приложенными к ней внешними силами и моментами, начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами а, b, е, R, 1,5R состоит из двух соосно расположенных барабанов 1 и 2 разных радиусов. Радиус большего барабана 1 в одну целую пять десятых больше радиуса меньшего барабана 2. Геометрическая ось барабанов расположена горизонтально и одновременно является геометрической осью неподвижных вращательных шарниров О, расположенных в вершине двухстержневого кронштейна OCD, верхний стержень 3 (ОС) которого направлен горизонтально и шарнирно связан со станиной. Второй стержень 4 (OD) с левым уклоном направлен под углом α к вертикали и также шарнирно связан со станиной. На барабан 2 меньшего радиуса намотана нить, которая расположена вертикально справа от барабана и к концу которой прикреплен груз Q.Laboratory installation for experimental studies of forces, taking into account rest friction in the “brake shoe-drum” joint with external forces and moments applied to it, the initial position of the supports and link lengths of which are determined by the corresponding dimensions a, b, e, R, 1,5R consists of two coaxially located drums 1 and 2 of different radii. The radius of the larger drum 1 is one fifth five times larger 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 located at the top of the two-rod bracket OCD, the upper rod 3 (OS) of which is directed horizontally and pivotally connected to bed. The second rod 4 (OD) with a left slope is directed at an angle α to the vertical and is also pivotally connected to the bed. A thread is wound on a drum 2 of a smaller radius, which is located vertically to the right of the drum and to the end of which a load Q is attached.

Справа к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка 6, жестко связанная с вертикальным рычагом 7. Нижний конец рычага связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира А, расположенного на горизонтальной площадке правее и ниже вращательных шарниров О барабанов.To the right of the drum of greater radius is pressed the brake pad 6, rigidly connected to the vertical lever 7. The lower end of the lever is connected to the bed using a fixed rotary hinge A, located on a horizontal platform to the right and below the rotary hinges O of the drums.

Рычаг тормозной колодки выше и ниже от колодки, а также стержни кронштейна OCD выполнены телескопическими. Все наружные стержни 8, 9, 12, 13 телескопических соединений выполнены с клеммами на концах. Клемма 10 стержня верхней части рычага направлена вниз, а клемма 11 нижней части - вверх. Клемма 14 горизонтального наружного стержня кронштейна направлена влево, а клемма 15 наклонного стержня - вниз по уклону. Горизонтальная площадка, на которой находится вращательный шарнир А рычага, выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной 16 направляющей, которая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей 17 и жесткого закрепления и тех и других к направляющим.The brake pad lever above and below the pad, as well as the rods of the OCD bracket, are telescopic. All outer rods 8, 9, 12, 13 of telescopic connections are made with terminals at the ends. Terminal 10 of the upper arm of the lever is directed downward, and terminal 11 of the lower part is directed upward. The terminal 14 of the horizontal outer rod of the bracket is directed to the left, and the terminal 15 of the inclined rod is directed downhill. The horizontal platform on which the rotary hinge A of the lever is located is arranged to move along the vertical rail 16, which is arranged to move along the horizontal rail 17 and rigidly fix both of them to the rails.

Лабораторная установка работает следующим образом.Laboratory installation works as follows.

Теоретически в установке с размерами прототипа необходимо определять минимальное значение внешней силы Р, приложенной к рычагу под углом а, силы взаимодействия частей установки и реакции ее 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 5 с барабаном 2. Затем составляются уравнения равновесия сил, приложенных к барабану 2, из которых определяется сила сцепления и нормальная сила, действующая на барабан, а также реакции шарниров барабанов.Theoretically, in an installation with the dimensions of the prototype, it is necessary to determine the minimum value of the external force P applied to the lever at an angle a, the interaction forces of the parts of the installation 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 the forces applied to the load Q are compiled. From these equations, the reaction of the thread and the normal reaction in the interaction of the thread 5 with the drum 2 are determined. Then, the equations of equilibrium of the forces applied to the drum 2, from which the adhesion force and the normal force acting on the drum, as well as the reaction of the hinges of the drums are determined.

Для определения минимального значения силы Р и реакций опор в неподвижном шарнире А рычага достаточно рассмотреть равновесие сил, приложенных к рычагу.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 длины верхней и нижней частей рычага 7 изменять ступенчато последовательно или одновременно, а также изменять угол наклона стержня 4, то можно получать и соответствующие значения сил. По полученным данным можно строить графические зависимости значения сил от изменения размеров рычага.Since the proposed utility model provides for a change in the length of the lever and the relative positions 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 lengths of the upper and lower parts of the lever 7 are changed stepwise sequentially or simultaneously, and also change the angle of inclination of the rod 4, then you can get the corresponding values of the forces. 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 установки 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 unit 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

Laboratory setup for experimental studies of forces, taking into account rest friction in the “brake shoe-drum” joint, 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 located at the top of the two-rod bracket, the upper the rod of which is directed horizontally and pivotally connected to the bed, the second rod is directed at an angle to the vertical and also pivotally connected it is engaged with a bed, a thread is wound on a drum of a smaller radius, which is located vertically to the right of the drum and to the end of which a load is attached, a brake shoe is pressed to the right of a drum of a larger radius, rigidly connected to a vertical lever, the lower end of which is connected to the bed using a fixed rotary hinge located on a horizontal platform to the right and below the rotational joints of the drums, characterized in that the brake pad lever above and below the pad, as well as the bracket rods are made telescope In other words, all the outer rods of telescopic connections are made with terminals at the ends, the terminal terminal of the upper part of the lever is directed downward and the lower part is upward, the terminal of the horizontal external bracket rod is directed to the left, and the inclined one is downward on the slope, the horizontal platform on which the rotary hinge is located the lever is arranged to move along a vertical guide, which is arranged to move along the horizontal guide of the bed and rigidly fasten both of them to guides.