RU131173U1

RU131173U1 - STAND FOR RESEARCH OF FORCES TAKING INTO ACCOUNT THE FRICTION OF QUIET IN THE CONNECTION "BRAKE SHOE-DRUM"

Info

Publication number: RU131173U1
Application number: RU2013103549/28U
Authority: RU
Inventors: Юрий Сергеевич Маркин; Олег Юрьевич Маркин; Руслан Ринатович Рахматуллин; Марат Назипович Хабибуллин
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2013-08-10

Abstract

Стенд для исследования 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, через барабан меньшего радиуса перекинута нить с грузом на конце, расположенного слева от него, сверху к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная с рычагом с левым уклоном, нижний конец рычага связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира, расположенного на горизонтальной площадке левее вращательных шарниров барабанов, отличающийся тем, что рычаг тормозной колодки выполнен телескопическим, наружный стержень телескопического соединения выполнен с клеммой на конце, направленной вверх по уклону, а горизонтальная площадка, на которой находится вращательный шарнир рычага, выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей, которая закреплена к станине с возможностью перемещения ее вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления и той и другой к направляющим.A stand for the study of forces, taking into account rest friction in the “brake shoe-drum” joint, 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 with a load thrown over a drum of a smaller radius an end located to his left, a brake shoe is pressed on top of a larger radius drum, rigidly connected to the lever with a left slope, the lower end of the lever is connected to the bed using a fixed rotary hinge located on a horizontal platform to the left of the rotary hinges of the drums, characterized in that the brake pad lever is made telescopic, the outer telescopic connection rod is made with a terminal at the end directed upward on the slope, and the horizontal platform on which the rotary hinge of the lever is located made with the possibility of moving along a vertical guide, which is fixed to the frame with the possibility of moving it along a horizontal direction the averting frame and rigid fastening of both of them 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.3) начальное положение опор и длины звеньев которого определяются соответствующими размерами a, b, e, 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, через барабан меньшего радиуса перекинута нить с грузом на конце, расположенного слева от него, сверху к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная с рычагом с левым уклоном, угол наклона к горизонту которого равен а, нижний конец рычага связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира, расположенного левее 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, var. 3) the initial position of the supports and the lengths of the links of which are determined by the corresponding dimensions a , b, e, R, 2R, α, consisting of two coaxially arranged drums of different radii, the radius of the larger drum in two times the radius of the smaller drum, the geometric axis of the drums located horizontally and at the same time is the geometric axis of the fixed rotary joints, a thread with a load is thrown through a drum of a smaller radius at the end located to the left of it, a brake shoe is pressed from above to a drum of a larger radius, rigidly connected to a lever with a left slope, the angle of inclination to the horizon of which is equal to a, the lower end of the lever is connected to the bed using a fixed rotary hinge located to the left and below the rotational hinges of the drums.

Основной недостаток известного стенда заключается в том, что он имеет постоянные размеры стержней (застывшую форму), т.e. постоянные линейные параметры стержней 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 стержней и изменения взаимного расположения опор.The main disadvantage of the known stand is that it has constant dimensions of the rods (solidified form), i.e. constant linear parameters of the rods 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 reactions of bonds and the forces of interaction of the parts of the stand on the linear dimensions of the rods and changes in the relative position of the supports.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы у стержней можно было изменять их 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 rods it is possible to change their sizes, and in the supports - to change their mutual position, and to provide students with educational research.

Технический результат достигается тем, что в стенде для исследования 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, через барабан меньшего радиуса перекинута нить с грузом на конце, расположенного слева от него, сверху к барабану большего радиуса прижата тормозная колодка, жестко связанная с рычагом с левым уклоном, нижний конец рычага связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира, расположенного на горизонтальной площадке, расположенного левее вращательных шарниров барабанов, согласно нашему предложению, рычаг тормозной колодки выполнен телескопическим, наружный стержень телескопического соединения выполнен с клеммой на конце, направленной вверх по уклону, а горизонтальная площадка, на которой находится вращательный шарнир рычага, выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей, которая закреплена к станине с возможностью перемещения ее вдоль горизонтальной 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 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 through a drum of a smaller radius a thread is thrown with a load at the end located to the left of it, a brake pad is pressed on top of a drum of a larger radius, rigidly connected to the lever with a left bias, lower the th end of the lever is connected to the bed with a fixed rotary hinge located on a horizontal platform located to the left of the rotary hinges of the drums, according to our proposal, the brake pad lever is made telescopic, the outer telescopic connection rod is made with a terminal at the end directed upward on the slope, and horizontal the platform on which the rotary hinge of the lever is located is arranged to move along a vertical guide that is fixed to the bed with the possibility of moving it along the horizontal guide of the bed and hard fixing both of them to the guides.

Такое исполнение 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.This performance of the stand 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 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 исследования 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, 2R, α, состоит из двух соосно-расположенных барабанов соответственно 1 и 2 разных радиусов. Радиус большего барабана 2 в два раза больше радиуса меньшего барабана 1. Геометрическая ось барабанов расположена горизонтально и одновременно является геометрической осью О неподвижных вращательных шарниров. Через барабан 1 меньшего радиуса R перекинута нить с грузом Q на конце, расположенного слева от него. Сверху к барабану 2 большего радиуса 2R прижата тормозная колодка 3, жестко связанная с рычагом 4 с левым уклоном, угол наклона к горизонту которого равен α. Нижний конец рычага связан со станиной с помощью неподвижного вращательного шарнира А, расположенного левее и ниже вращательных шарниров О барабанов. Рычаг тормозной колодки выполнен телескопическим. Наружный стержень 5 телескопического соединения выполнен с клеммой 6 на конце, направленной вверх по уклону. Горизонтальная площадка, на которой находится вращательный шарнир А рычага, выполнена с возможностью перемещения вдоль вертикальной направляющей 7, которая закреплена к станине с возможностью перемещения ее вдоль горизонтальной направляющей 8 станины и жесткого закрепления и той и другой к направляющим.A stand for the study of 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 lengths of the links of which are determined by the corresponding dimensions a , b, e, R, 2R, α, consists of two coaxially located drums, respectively 1 and 2 different radii. The radius of the larger drum 2 is two times greater than the radius of the smaller drum 1. The geometric axis of the drums is horizontal and at the same time is the geometric axis O of fixed rotary joints. Through the drum 1 of smaller radius R, a thread is thrown with a load Q at the end located to the left of it. On top of the drum 2 of a larger radius 2R is pressed brake pad 3, rigidly connected to the lever 4 with a left bias, the angle of inclination to the horizon of which is equal to α. The lower end of the lever is connected to the bed by means of a fixed rotary hinge A located to the left and below the rotational hinges O of the drums. The brake pad lever is made telescopic. The outer rod 5 of the telescopic connection is made with a terminal 6 at the end directed upward along the slope. The horizontal platform on which the rotary hinge A of the lever is located is arranged to move along the vertical guide 7, which is fixed to the bed with the ability to move it along the horizontal guide 8 of the bed and rigidly fasten 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 Р, приложенной к рычагу, 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.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, 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.

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 барабаном. Затем составляются уравнения равновесия сил, приложенных к барабану, 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 А рычага достаточно рассмотреть равновесие сил, приложенных к рычагу.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. From these equations, the reaction of the thread and the normal reaction during the interaction of the thread with the drum are determined. Then, the equilibrium equations of the forces applied to the drum are compiled, from which the adhesion force and the normal force acting on the drum are determined, as well as the reaction of the drum hinges. 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 the study of forces, taking into account rest friction in the “brake shoe-drum” joint, 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 with a load thrown over a drum of a smaller radius an end located to his left, a brake shoe is pressed on top of a larger radius drum, rigidly connected to the lever with a left slope, the lower end of the lever is connected to the bed using a fixed rotary hinge located on a horizontal platform to the left of the rotary hinges of the drums, characterized in that the brake pad lever is made telescopic, the outer telescopic connection rod is made with a terminal at the end directed upward on the slope, and the horizontal platform on which the rotary hinge of the lever is located made with the possibility of moving along a vertical guide, which is fixed to the frame with the ability to move it along a horizontal direction the averting bed and rigid fastening of both of them to the guides.