RU137773U1

RU137773U1 - COMPOUND CONSTRUCTION WITH TWO FIXED ROTARY HINGES, SLIDING CONNECTIONS AND TWO WEIGHTLESS RODS

Info

Publication number: RU137773U1
Application number: RU2013144729/12U
Authority: RU
Inventors: Юрий Сергеевич Маркин; Олег Юрьевич Маркин; Тамара Константиновна Филимонова; Василий Леонидович Герасимов
Priority date: 2013-10-04
Filing date: 2013-10-04
Publication date: 2014-02-27

Abstract

Составная конструкция с двумя неподвижными вращательными шарнирами, скользящим соединением и двумя невесомыми стержнями, состоящая из левой, средней и правой частей, связанных между собой шарнирами, при этом левая часть составной конструкции состоит из F-образного стержня, верхняя горизонтальная часть которого связана с помощью вертикальных направляющих с вертикальной частью Г-образного стержня правой части конструкции, повернутого на 180° по ходу часовой стрелки, горизонтальная часть этого стержня связана с неподвижным вращательным шарниром, делящим расстояние между левой и правой частями конструкции как два к семи, основанием неподвижного вращательного шарнира является горизонтальная площадка, нижняя горизонтальная часть F-образного стержня шарнирно связана с вертикальным стержнем средней части составной конструкции в точке, находящейся в нижней части верхнего участка из трех, размеры которых относятся между собой сверху вниз как два, три, один, в верхней точке нижняя часть вертикального стержня средней части составной конструкции связана с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является вертикальная площадка, верхний и нижний концы вертикального стержня средней части составной конструкции связаны горизонтальными невесомыми стержнями с вращательными шарнирами по концам с вертикальной частью стержня правой части составной конструкции, которые делят стержень правой части составной конструкции на части, размеры которых сверху вниз относятся между собой как один, шесть, два, отличающаяся тем, что все стержни левой, средней и правой частей составной конструкции выполнены телеск�A composite structure with two fixed rotary hinges, a sliding joint and two weightless rods, consisting of left, middle and right parts connected by hinges, while the left part of the composite structure consists of an F-shaped rod, the upper horizontal part of which is connected using vertical guides with the vertical part of the L-shaped rod of the right part of the structure, rotated 180 ° clockwise, the horizontal part of this rod is connected with a fixed rotational w a hinge dividing the distance between the left and right parts of the structure as two to seven, the base of the fixed rotary hinge is a horizontal platform, the lower horizontal part of the F-shaped rod is pivotally connected to the vertical rod of the middle part of the composite structure at a point located in the lower part of the upper section of three , the sizes of which relate to each other from top to bottom as two, three, one, at the upper point the lower part of the vertical rod of the middle part of the composite structure is connected with the stationary rotator the hinge, the base of which is a vertical platform, the upper and lower ends of the vertical rod of the middle part of the composite structure are connected by horizontal weightless rods with rotary joints at the ends with the vertical part of the rod of the right side of the composite structure, which divide the rod of the right side of the composite structure into parts whose dimensions are from above down relate to each other as one, six, two, characterized in that all the rods of the left, middle and right parts of the composite structure are made telescope

Description

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть применена в учебных лабораториях по теоретической механике технических вузов, техникумов и технических училищ.The utility model relates to laboratory equipment and can be applied in educational laboratories in the theoretical mechanics of technical universities, technical schools and technical schools.

Известна составная конструкция с приложенными к ней внешними силами и моментами и соответствующими размерами l₁, 2l₁, 3l₁ 4l₁, (Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: Учебное пособие для технических вузов. - 7-е изд., исправленное. - М.: Интеграл-Пресс, 2001, стр. 56, рис. 54, вар. 8), состоящая из левой, средней и правой частей, связанных между собой шарнирами, левая часть состоит из F-образного стержня, верхняя горизонтальная часть которого связана с помощью вертикальных направляющих с вертикальной частью Г-образного стержня правой части конструкции, повернутого на 180° по ходу часовой стрелки, горизонтальная часть этого стержня связана с неподвижным вращательным шарниром, делящим расстояние между левой и правой частями конструкции как два к семи, основанием неподвижного вращательного шарнира является горизонтальная площадка, нижняя горизонтальная часть F-образного стержня шарнирно связана с вертикальным стержнем средней части конструкции в точке, находящейся в нижней части верхнего участка из трех, размеры которых относятся между собой сверху вниз как два, три, один, в верхней точке нижняя часть вертикального стержня средней части конструкции связана с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является вертикальная площадка, верхний и нижний концы вертикального стержня средней части конструкции связаны горизонтальными невесомыми стержнями с вращательными шарнирами по концам с вертикальной частью стержня правой части конструкции, которые делят стержень правой части конструкции на части, размеры которых сверху вниз относятся между собой как один, шесть, два.A composite structure is known with external forces and moments applied to it and the corresponding dimensions l ₁ , 2l ₁ , 3l ₁ 4l ₁ , (Collection of tasks for term papers in theoretical mechanics: A manual for technical universities. - 7th ed., Revised. - M .: Integral-Press, 2001, p. 56, Fig. 54, version 8), consisting of the left, middle and right parts connected by hinges, the left part consists of an F-shaped rod, the upper horizontal part of which connected with the help of vertical guides to the vertical part of the L-shaped rod of rights th part of the structure rotated 180 ° clockwise, the horizontal part of this rod is connected with a fixed rotary hinge, dividing the distance between the left and right parts of the structure as two to seven, the base of the fixed rotary hinge is a horizontal platform, the lower horizontal part is F-shaped the rod is pivotally connected to a vertical rod of the middle part of the structure at a point located in the lower part of the upper portion of three, the dimensions of which are related from top to bottom as two, three , one, at the upper point, the lower part of the vertical rod of the middle part of the structure is connected with a fixed rotary hinge, the base of which is a vertical platform, the upper and lower ends of the vertical rod of the middle part of the structure are connected by horizontal weightless rods with rotary joints at the ends with the vertical part of the rod of the right part of the structure , which divide the rod of the right side of the structure into parts whose dimensions, from top to bottom, relate to each other as one, six, two.

Основной недостаток известной составной конструкции заключается в том, что она имеет постоянные размеры стержней (застывшую форму), т.е. постоянные линейные параметры стержней, что не позволяет студентам (обучающимся) проводить учебные исследования как теоретические, так и экспериментальные по выявлению зависимости величин реакций связей и сил взаимодействия частей конструкции от линейных размеров стержней.The main disadvantage of the known composite structure is that it has constant dimensions of the rods (solidified form), i.e. constant linear parameters of the rods, 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 structure on the linear dimensions of the rods.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы у стержней составной конструкции можно было изменять их размеры и обеспечить обучающимся проведение учебных исследований по выявлению зависимости величин реакций связей и сил взаимодействия частей конструкции от линейных размеров стержней.The problem the utility model aims to solve is that the rods of a composite structure can be changed in size and provide students with educational research to identify the relationship between the magnitude of the bond reactions and the forces of interaction of the parts of the structure on the linear dimensions of the rods.

Технический результат достигается тем, что в составной конструкции с двумя неподвижными вращательными шарнирами, скользящим соединением и двумя невесомыми стержнями, состоящей из левой, средней и правой частей, связанных между собой шарнирами, при этом левая часть составной конструкции состоит из F-образного стержня, верхняя горизонтальная часть которого связана с помощью вертикальных направляющих с вертикальной частью Г-образного стержня правой части конструкции, повернутого на 180° по ходу часовой стрелки, горизонтальная часть этого стержня связана с неподвижным вращательным шарниром, делящим расстояние между левой и правой частями конструкции как два к семи, основанием неподвижного вращательного шарнира является горизонтальная площадка, нижняя горизонтальная часть F-образного стержня шарнирно связана с вертикальным стержнем средней части составной конструкции в точке, находящейся в нижней части верхнего участка из трех, размеры которых относятся между собой сверху вниз как два, три, один, в верхней точке нижняя часть вертикального стержня средней части составной конструкции связана с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является вертикальная площадка, верхний и нижний концы вертикального стержня средней части составной конструкции связаны горизонтальными невесомыми стержнями с вращательными шарнирами по концам с вертикальной частью стержня правой части составной конструкции, которые делят стержень правой части составной конструкции на части, размеры которых сверху вниз относятся между собой как один, шесть, два, согласно нашему предложению, все стержни левой, средней и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных частях стержней влево, на вертикальных - вниз, а площадки, которые являются основаниями неподвижных вращательных шарниров средней и правой частей составной конструкции выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих и жесткого закрепления и тех и других к направляющим.The technical result is achieved in that in a composite structure with two fixed rotary hinges, a sliding connection and two weightless rods, consisting of left, middle and right parts connected by hinges, while the left part of the composite structure consists of an F-shaped rod, the upper the horizontal part of which is connected by vertical guides to the vertical part of the L-shaped rod of the right side of the structure, rotated 180 ° clockwise, the horizontal part of this the rod is connected with a fixed rotary hinge, dividing the distance between the left and right parts of the structure as two to seven, the base of the fixed rotary hinge is a horizontal platform, the lower horizontal part of the F-shaped rod is pivotally connected to the vertical rod of the middle part of the composite structure at the point located at the bottom parts of the upper section of three, the sizes of which are related from top to bottom as two, three, one, at the upper point the lower part of the vertical core of the middle part is the structure is connected with a fixed rotary hinge, the base of which is a vertical platform, the upper and lower ends of the vertical rod of the middle part of the composite structure are connected by horizontal weightless rods with rotational joints at the ends with the vertical part of the rod of the right part of the composite structure, which divide the rod of the right part of the composite structure into parts , the dimensions of which from top to bottom are related to each other as one, six, two, according to our proposal, all the rods of the left, middle and of the parts of the composite structure are made telescopic, the outer rods of each telescopic connection are made with terminals at the ends directed to the horizontal parts of the rods to the left, vertical ones down, and the platforms that are the bases of the fixed rotary hinges of the middle and right parts of the composite structure are made to move along vertical guides that are fixed to the bed with the ability to move them along horizontal guides and rigid fixing and the other to the guide.

Такое исполнение составной конструкции позволило изменять размеры стержней и проводить учебные исследования обучающимся по выявлению зависимости величин реакций связей (опор) и сил взаимодействия частей конструкции от размеров стержней и их частей.Such a design of the composite structure made it possible to change the dimensions of the rods 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 structure on the dimensions of the rods and their parts.

На фиг. представлена схема предложенной составной конструкции.In FIG. presents a diagram of the proposed composite structure.

Составная конструкция с двумя неподвижными вращательными шарнирами, скользящим соединением и двумя невесомыми стержнями с приложенными к ней внешними силами и моментами и соответствующими размерами l₁, 2l₁, 3l₁ 4l₁ состоит из левой, средней и правой частей, связанных между собой шарнирами. Левая часть состоит из F-образного стержня. Верхняя горизонтальная часть ZC стержня связана с помощью вертикальных направляющих C с вертикальной частью CEFS Г-образного стержня CEFSA правой части конструкции, повернутого на 180° по ходу часовой стрелки. Горизонтальная часть этого стержня связана с неподвижным вращательным шарниром A, делящим расстояние между левой и правой частями конструкции как два к семи. Основанием неподвижного вращательного шарнира A является горизонтальная площадка. Нижняя горизонтальная часть GD F-образного стержня шарнирно связана с вертикальным стержнем KDBN средней части конструкции в точке D находящейся в нижней части верхнего участка из трех: KD, DB, BN, размеры которых относятся между собой сверху вниз как два, три, один. В верхней точке B нижняя часть BN вертикального стержня средней части конструкции связана с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является вертикальная площадка. Верхний K и нижний N концы вертикального стержня KDBN средней части конструкции связаны горизонтальными невесомыми стержнями KE и NF с вращательными шарнирами по концам с вертикальной частью стержня CEFS правой части конструкции. Шарниры невесомых стержней E и F делят стержень правой части конструкции на части CE, EF, FS, размеры которых сверху вниз относятся между собой как один, шесть, два. Все стержни левой, средней и правой частей выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных частях стержней влево, на вертикальных - вниз. Например, горизонтальная часть ZC стержня левой части конструкции имеет наружный стержень 1 и клемму 2, расположенную в левой стороне стержня. Площадки, которые являются основаниями неподвижных вращательных шарниров B средней и A правой частей конструкции выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих соответственно 3, 4, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих соответственно 5, 6 и жесткого закрепления и тех и других к направляющим.A composite structure with two fixed rotary hinges, a sliding joint and two weightless rods with external forces and moments applied to it and the corresponding dimensions l ₁ , 2l ₁ , 3l ₁ 4l ₁ consists of the left, middle and right parts connected by hinges. The left part consists of an F-shaped rod. The upper horizontal part of the ZC rod is connected by vertical guides C to the vertical part CEFS of the L-shaped rod CEFSA of the right part of the structure, rotated 180 ° clockwise. The horizontal part of this rod is connected with a fixed rotary hinge A, dividing the distance between the left and right parts of the structure as two to seven. The base of the fixed rotary joint A is a horizontal platform. The lower horizontal part of the GD F-shaped rod is pivotally connected to the vertical rod KDBN of the middle part of the structure at point D located in the lower part of the upper section of three: KD, DB, BN, the sizes of which relate from top to bottom as two, three, one. At the upper point B, the lower part BN of the vertical rod of the middle part of the structure is connected with a fixed rotary hinge, the base of which is a vertical platform. The upper K and lower N ends of the vertical rod KDBN of the middle part of the structure are connected by horizontal weightless rods KE and NF with rotary joints at the ends with the vertical part of the rod CEFS of the right part of the structure. The hinges of the weightless rods E and F divide the rod of the right part of the structure into parts CE, EF, FS, the dimensions of which from top to bottom are one, six, two. All rods of the left, middle and right parts are made telescopic. The outer rods of each telescopic connection are made with terminals at the ends directed to the left on the horizontal parts of the rods and down to the vertical ones. For example, the horizontal portion ZC of the rod of the left side of the structure has an outer rod 1 and a terminal 2 located on the left side of the rod. The platforms that are the bases of the fixed rotary hinges B of the middle and A of the right parts of the structure are made with the possibility of moving along the vertical guides 3, 4, respectively, which are fixed to the bed with the ability to move them along the horizontal guides 5, 6, respectively, and rigid fixing and both to guides.

Составная конструкция работает следующим образом.The composite structure works as follows.

У прототипа стержни неизменяемых размеров. У предложенной составной конструкции стержни выполнены телескопическими с клеммами на концах. Это позволяет изменять длины стержней и закреплять их размеры с помощью клемм. Можно изменять длину двух и более стержней или всех сразу, или в любом другом сочетании и определять реакции опор и силы взаимодействия частей конструкции. Изменяя длины стержней ступенчато и определяя каждый раз реакции опор и силы взаимодействия частей конструкции, можно получать зависимости реакций опор и сил взаимодействия от размеров стержней. К конструкции приложена плоская произвольная система сил. При решении задачи используют, например, первую форму условий равновесия такой системы сил. Она заключается в следующем: для равновесия плоской произвольной системы сил необходимо и достаточно, чтобы алгебраическая сумма проекций действующих сил на каждую из координатных осей и алгебраическая сумма моментов относительно любого центра, лежащего в той же плоскости, должны быть равны нулю

.The prototype has fixed size rods. In the proposed composite structure, the rods are made telescopic with terminals at the ends. This allows you to change the lengths of the rods and fix their sizes using the terminals. You can change the length of two or more rods or all at once, or in any other combination and determine the reactions of the supports and the forces of interaction of the parts of the structure. By varying the lengths of the rods stepwise and each time determining the reactions of the supports and the forces of interaction of the parts of the structure, it is possible to obtain the dependences of the reactions of the supports and the forces of interaction on the dimensions of the rods. A flat arbitrary system of forces is applied to the structure. When solving the problem, for example, the first form of the equilibrium conditions of such a system of forces is used. It consists in the following: for the equilibrium of a plane arbitrary system of forces, it is necessary and sufficient that the algebraic sum of the projections of the acting forces on each of the coordinate axes and the algebraic sum of the moments with respect to any center lying in the same plane should be equal to zero

.

Общая методика решения подобных задач приведена в пособии, представленном выше (стр. 54-63). Конструкция позволяет при наличии соответствующих датчиков определять реакции опор и экспериментально и сравнивать результаты теоретических и экспериментальных исследований.The general methodology for solving such problems is given in the manual presented above (p. 54-63). The design allows, in the presence of appropriate sensors, to determine the reactions of supports and experimentally and to compare the results of theoretical and experimental studies.

Решение задач с изменяемыми размерами стержней внедрено в учебный процесс студентов первого курса Казанского государственного энергетического университета. Студенты уже с первого курса начинают выполнять учебно-исследовательскую работу. Это, несомненно, повышает качество обучения студентов.The solution of problems with variable sizes of rods is introduced into the educational process of first-year students of Kazan State Energy University. Students from the first year begin to carry out educational research work. This undoubtedly improves the quality of student learning.

Таким образом, задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена.Thus, the task posed to the utility model is fully completed.

Claims

A composite structure with two fixed rotary hinges, a sliding joint and two weightless rods, consisting of left, middle and right parts connected by hinges, while the left part of the composite structure consists of an F-shaped rod, the upper horizontal part of which is connected using vertical guides with the vertical part of the L-shaped rod of the right part of the structure, rotated 180 ° clockwise, the horizontal part of this rod is connected with a fixed rotational a hinge dividing the distance between the left and right parts of the structure as two to seven, the base of the fixed rotary hinge is a horizontal platform, the lower horizontal part of the F-shaped rod is pivotally connected to the vertical rod of the middle part of the composite structure at a point located in the lower part of the upper section of three , the sizes of which relate to each other from top to bottom as two, three, one, at the upper point the lower part of the vertical rod of the middle part of the composite structure is connected with the stationary rotator the hinge, the base of which is a vertical platform, the upper and lower ends of the vertical rod of the middle part of the composite structure are connected by horizontal weightless rods with rotary joints at the ends with the vertical part of the rod of the right side of the composite structure, which divide the rod of the right side of the composite structure into parts whose dimensions are from above down relate to each other as one, six, two, characterized in that all the rods of the left, middle and right parts of the composite structure are made telescope optical, the outer rods of each telescopic connection are made with terminals at the ends directed to the horizontal parts of the rods to the left, vertical ones downward, and the platforms, which are the bases of the fixed rotary hinges of the middle and right parts of the composite structure, are movable along vertical guides that fixed to the bed with the ability to move them along horizontal guides and rigid fastening, and both to the guides.