RU129647U1

RU129647U1 - STAND FOR EXPERIMENTAL RESEARCH OF FORCES TAKING INTO ACCOUNT QUESTION FRICTION IN THE CONNECTION "BRAKE SHOE-DRUM"

Info

Publication number: RU129647U1
Application number: RU2013103525/28U
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

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, расположенная с правым уклоном справа от барабана, к концу которой закреплена тележка, колеса которой расположены на плоскости с правым уклоном под углом к горизонтали, нить параллельна плоскости, справа к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная со штоком, ось симметрии которых совпадает с горизонтальной осью симметрии барабанов, шток расположен в двух направляющих станины, отличающийся тем, что он снабжен водилом, щарнирно связанным со станиной в шарнирном соединении барабанов, основной стержень водила расположен параллельно штоку и жестко связан с его направляющими, левая часть стержня водила и часть стержня, расположенная между направляющими, выполнены телескопическими, наружные стержни телескопических соединений выполнены с клеммами на концах, направленными вправо, правый конец основного стержня водила связан 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 каретки с помощью резьбовых крепежных элементов к станине.A stand 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 located on a drum of a smaller radius with a right slope to the right of the drum, to the end of which a trolley is fixed, the wheels of which are located on a plane with a right slope at an angle to the horizontal, a steam thread It is llellar to the plane, a brake shoe is pressed to the right of a larger radius drum, rigidly connected to the rod, the axis of symmetry of which coincides with the horizontal axis of symmetry of the drums, 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 hinged connection of the drums , the main carrier rod is parallel to the rod and rigidly connected with its guides, the left part of the carrier rod and the part of the rod located between the guides are made telescopic, outward th rods of telescopic joints are made with terminals at the ends directed to the right, the right end of the main carrier rod 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 rotary joints of the drums, and rigidly securing the carriage with 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 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.15) 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 с правым уклоном справа от барабана, к концу которой закреплена тележка, колеса которой расположены на плоскости с правым уклоном под углом α к горизонтали, нить параллельна плоскости, справа к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная со штоком, ось симметрии которых совпадает с горизонтальной осью симметрии барабанов, шток расположен в двух направляющих станины.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. 36, fig. 33, var. 15) 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 positioned horizontally and at the same time is the geometric axis of the fixed rotary joints, a thread is wound on a drum of a smaller radius, located with a right slope to the right of the drum, to the end of which a trolley is fixed, the wheels of which are located on a plane with a right slope at an angle α to the horizontal, the thread is parallel to the plane, a brake shoe is rigidly connected to the rod to the right of a larger radius drum, the axis of symmetry of which coincides with the horizontal axis of symmetry of the drums, the rod is located in two directions vlyayuschih bed.

Основной недостаток известного стенда 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 stand 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 водила 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 that the utility model is aimed at is that the rod carrier can be changed in its size, and for the supports it is possible to change their relative position, and provide students with educational research, both theoretical and experimental, and compare the results.

Технический результат достигается тем, что 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, расположенная с правым уклоном справа от барабана, к концу которой закреплена тележка, колеса которой расположены на плоскости с правым уклоном под углом к горизонтали, нить параллельна плоскости, справа к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная со штоком, ось симметрии которых совпадает с горизонтальной осью симметрии барабанов, шток расположен в двух направляющих станины, согласно нашему предложению, снабжен водилом, шарнирно связанным со станиной в шарнирном соединении барабанов, основной стержень водила расположен параллельно штоку и жестко связан с его направляющими, левая часть стержня водила и часть стержня, расположенная между направляющими, выполнены телескопическими, наружные стержни телескопических соединений выполнены с клеммами на концах, направленными вправо, правый конец основного стержня водила связан 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 каретки с помощью резьбовых крепежных элементов к станине.The technical result is achieved by the fact that the stand for experimental studies of forces, taking into account rest friction in the brake shoe-drum connection, consists 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 hinges on the drum of smaller radius, a thread is wound, located with a right slope to the right of the drum, to the end of which a trolley is fixed, the wheels of which are located on the plane from the right with a slope at an angle to the horizontal, the thread is parallel to the plane, to the right of the drum of a larger radius a brake shoe is pressed rigidly connected to the rod, the axis of symmetry of which coincides with the horizontal axis of symmetry of the drums, the rod is located in two guide rails, according to our proposal, equipped with a carrier, articulated connected to the bed in the articulation of the drums, the main carrier rod is parallel to the rod and rigidly connected with its guides, the left part of the carrier rod and the part of the rod located between guiding, made telescopic, outer rods of telescopic connections are made with terminals at the ends directed to the right, the right end of the main carrier rod 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 the axis of the rotary joints of the drums, and rigidly securing the carriage with threaded fasteners to the bed.

Такое исполнение стенда позволило изменять размеры основного стержня водила и взаимное положение опор штока и проводить учебные исследования обучающимся по выявлению зависимости величин реакций связей (опор) и сил взаимодействия частей стенда от размеров основного стержня водила и изменения взаимного положения опор.This design of the stand made it possible to change the dimensions of the main rod of the carrier and the relative position of the rod 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 stand on the dimensions of the main rod of the carrier and changes in 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 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, R, 2R, а, состоит из двух соосно расположенных барабанов 1 и 2 разных радиусов. Радиус большего барабана 1 в два раза больше радиуса меньшего барабана 2. Геометрическая ось барабанов расположена горизонтально и одновременно является геометрической осью О неподвижных вращательных шарниров. На барабан 2 меньшего радиуса намотана нить 3, расположенная с правым уклоном справа от барабана, к концу которой закреплена тележка 4, колеса которой расположены на плоскости с правым уклоном под углом а к горизонтали, нить параллельна плоскости. Справа к барабану 1 большего радиуса прижата тормозная колодка 5, жестко связанная со штоком 6, ось симметрии которых совпадает с горизонтальной осью О симметрии барабанов. Шток расположен в двух направляющих А и В станины.A bench 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, R, 2R, and consists of two coaxially located drums 1 and 2 of different radii. The radius of the larger drum 1 is two 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 O of fixed rotary joints. A thread 3 is wound on a drum 2 of a smaller radius, located with a right slope to the right of the drum, to the end of which a cart 4 is fixed, the wheels of which are located on a plane with a right slope at an angle a to the horizontal, the thread is parallel to the plane. To the right of the drum 1 is a larger radius pressed brake pad 5, rigidly connected with the rod 6, the axis of symmetry of which coincides with the horizontal axis About the symmetry of the drums. The stem is located in two guides A and B of the bed.

Стенд снабжен водилом 7, шарнирно связанным со станиной в шарнирном соединении О барабанов со станиной. Основной стержень 8 водила 7 расположен параллельно штоку 6 и жестко связан с его направляющими А и В. Левая часть 9 стержня водила и часть 10 стержня, расположенная между направляющими А и В, выполнены телескопическими.The stand 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 7 is located parallel to the rod 6 and is rigidly connected with its guides A and B. The left part 9 of the carrier carrier and part 10 of the rod located between the guides A and B are made telescopic.

Наружные стержни телескопических соединений выполнены с клеммами 11 и 12 на концах, направленными вправо. Правый конец основного стержня водила связан 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 каретки с помощью резьбовых крепежных элементов 16 к станине. Радиус окружности средней линии паза равен r.The outer rods of telescopic joints are made with terminals 11 and 12 at the ends directed to the right. The right end of the main carrier rod 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 rigidly fasten the carriage with threaded fasteners 16 to the frame. The radius of the circumference of the midline of the groove is r.

Стенд работает следующим образом.The stand works as follows.

Теоретически в стенде с размерами прототипа необходимо определять минимальное значение внешней силы Р, приложенной к штоку, силы взаимодействия частей стенда 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 4, вес которой - Q. Из этих уравнений определяется реакция нити и нормальная реакция при взаимодействии тележки с плоскостью. 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. Для определения минимального значения силы Р и реакций опор штока в точках А и В, достаточно рассмотреть равновесие сил, приложенных к штоку.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 rod, 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 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 equations of equilibrium of forces are applied to the cart 4, whose weight is Q. From these equations, the reaction of the thread and the normal reaction when the cart interacts with the plane are determined. 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 reactions of the hinges of the drums. To determine the minimum value of the force P and the reactions of the rod supports at points A and B, it is sufficient 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 и его опор. Шток 6 можно перемещать в пределах угла β, который равен 90° и симметрично расположен относительно горизонтали.Based on 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 and its supports. The rod 6 can be moved within the angle β, which is 90 ° and symmetrically located relative to the horizontal.

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 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 located on a drum of a smaller radius with a right slope to the right of the drum, to the end of which a trolley is fixed, the wheels of which are located on a plane with a right slope at an angle to the horizontal, a steam thread It is llellar plane, a brake shoe is pressed to the right of a larger radius drum, rigidly connected to the rod, the axis of symmetry of which coincides with the horizontal axis of symmetry of the drums, 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 hinged connection of the drums , the main carrier rod is parallel to the rod and rigidly connected with its guides, the left part of the carrier rod and the part of the rod located between the guides are made telescopic, outward th rods of telescopic joints are made with terminals at the ends directed to the right, the right end of the main carrier rod 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 rotary joints of the drums, and rigidly securing the carriage with threaded fasteners to the bed.