RU137792U1 - Составная конструкция с двумя шарнирно-подвижными опорами, одним угловым правым неподвижным вращательным шарниром и двумя овальными упорами - Google Patents

Abstract

Составная конструкция с двумя шарнирно-подвижными опорами, одним угловым неподвижным вращательным шарниром и двумя овальными упорами, состоящая из верхней, средней и нижней частей, связанных между собой вращательными шарнирами, при этом верхняя часть составной конструкции состоит из П-образного стержня, правая вертикальная часть которого меньше левой, вертикальный стержень средней части составной конструкции разделен на три части, размеры которых относятся между собой сверху вниз как один, один, полтора, нижняя часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, левый конец которого шарнирно связан с нижним концом вертикального стержня верхней части составной конструкции, а его правый конец связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на горизонтальной площадке и лежащим на вертикали, проходящей через правый вертикальный стержень верхней части составной конструкции, верхний конец стержня средней части составной конструкции связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на вертикальной площадке, нижний конец верхней части вертикального стержня средней части составной конструкции связан горизонтальным ответвлением, направленным вправо, скользящим соединением с нижним концом вертикального стержня верхней части составной конструкции, средняя часть горизонтального ответвления связана с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке, нижний конец средней части вертикального стержня средней части составной конструкции жестко связан с левым горизонтальным ответвлением с овальным упором на конце, упирающимся в вертикальн

Description

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть применена в учебных лабораториях по теоретической механике технических вузов, техникумов и технических училищ.

Известна составная конструкция с приложенными к ней внешними силами и моментами и соответствующими размерами l₁, 1,5l₁ (Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: Учебное пособие для технических вузов. - 7-е изд., исправленное. - М.: Интеграл-Пресс, 2001, стр. 57, рис. 55, вар. 16), состоит из верхней, средней и нижней частей, связанных между собой вращательными шарнирами, верхняя часть состоит из П-образного стержня, правая вертикальная часть которого меньше левой, вертикальный стержень средней части разделен на три части, размеры которых относятся между собой сверху вниз как один, один, полтора, нижняя часть конструкции состоит из горизонтального стержня, левый конец которого шарнирно связан с нижним концом вертикального стержня верхней части конструкции, а его правый конец связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на горизонтальной площадке и лежащим на вертикали, проходящей через правый вертикальный стержень верхней части конструкции, верхний конец стержня средней части конструкции связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на вертикальной площадке, нижний конец средней части вертикального стержня средней части конструкции жестко связан с левым горизонтальным ответвлением с овальным упором на конце, упирающимися в вертикальный стержень верхней части конструкции, овальным упором снабжен и нижний конец вертикального стержня средней части конструкции, упирающимся в горизонтальный стержень нижней части конструкции, нижний конец верхней части вертикального стержня средней части конструкции жестко связан с правым горизонтальным ответвлением, связанным скользящим соединением с нижним правым концом верхней части конструкции, а средней своей частью связанным с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке.

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.

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.

Технический результат достигается тем, что в составной конструкции с двумя шарнирно-подвижными опорами, одним угловым неподвижным вращательным шарниром и двумя овальными упорами, состоящей из верхней, средней и нижней частей, связанных между собой вращательными шарнирами, при этом верхняя часть составной конструкции состоит из П-образного стержня, правая вертикальная часть которого меньше левой, вертикальный стержень средней части составной конструкции разделен на три части, размеры которых относятся между собой сверху вниз как один, один, полтора, нижняя часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, левый конец которого шарнирно связан с нижним концом вертикального стержня верхней части составной конструкции, а его правый конец связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на горизонтальной площадке и лежащим на вертикали, проходящей через правый вертикальный стержень верхней части составной конструкции, верхний конец стержня средней части составной конструкции связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на вертикальной площадке, нижний конец верхней части вертикального стержня средней части составной конструкции связан горизонтальным ответвлением, направленным вправо, скользящим соединением с нижним концом вертикального стержня верхней части составной конструкции, средняя часть горизонтального ответвления связана с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке, нижний конец средней части вертикального стержня средней части составной конструкции жестко связан с левым горизонтальным ответвлением с овальным упором на конце, упирающимися в вертикальный стержень верхней части составной конструкции, овальным упором снабжен и нижний конец вертикального стержня средней части составной конструкции, упирающимся в горизонтальный стержень нижней части составной конструкции, согласно нашему предложению, все стержни верхней, средней и нижней 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 шарнирно-подвижных опор средней части составной конструкции и неподвижного вращательного шарнира нижней части 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.

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.

На фиг. представлена схема составной конструкции.

Составная конструкция с двумя шарнирно-подвижными опорами, одним угловым неподвижным вращательным шарниром и двумя овальными упорами с приложенными к ней внешними силами и моментами и соответствующими размерами l₁, 1,5l₁, 2l₁, состоит из верхней, средней и нижней частей, связанных между собой вращательными шарнирами. Верхняя часть состоит из П-образного стержня CESKD, правая вертикальная часть KD которого меньше левой - SEC. Вертикальный стержень LZGF средней части разделен на три части: LZ, ZG, GF, размеры которых относятся между собой сверху вниз, как один, один, полтора. Нижняя часть конструкции состоит из горизонтального стержня CFA. Его левый конец в точке С шарнирно связан с нижним концом вертикального стержня верхней части конструкции, а правый конец связан с неподвижным вращательным шарниром А, расположенным на горизонтальной площадке и лежащим на вертикали, проходящей через правый вертикальный стержень верхней части конструкции. Верхний конец L стержня средней части конструкции связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на вертикальной площадке. Нижний конец Ζ верхней части вертикального стержня средней части конструкции связан горизонтальным ответвлением ZBD, направленным вправо, скользящим соединением D с нижним концом вертикального стержня верхней части конструкции. Средняя часть горизонтального ответвления связана с шарнирно-подвижной опорой В, катки которой расположены на горизонтальной площадке. Нижний конец G средней части вертикального стержня средней части конструкции жестко связан с левым горизонтальным ответвлением GE с овальным упором Ε на конце, упирающимися в вертикальный стержень SEC верхней части конструкции. Овальным упором снабжен и нижний конец F вертикального стержня средней части конструкции, упирающимся в горизонтальный стержень CFA нижней части конструкции. Все стержни верхней, средней и нижней частей выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на горизонтальных частях стержней влево, на вертикальных - вниз. Например, горизонтальный участок SK верхней части конструкции имеет наружный стержень 1 и клемму 2, расположенную на левом конце стержня (направлена влево). Площадки, которые являются основаниями шарнирно-подвижных опор L и В средней части конструкции и неподвижного вращательного шарнира А нижней части конструкции выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих соответственно 3, 4, 5, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих соответственно 6, 7, 8 и жесткого закрепления и тех и других к направляющим.

Составная конструкция работает следующим образом.

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 любого стержня 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 (∑F_kx=0, ∑F_ky=0,

).

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.

Решение задач с изменяемыми размерами стержней внедрено в учебный процесс студентов первого курса Казанского государственного энергетического университета. Студенты уже с первого курса начинают выполнять научно-исследовательскую работу. Это, несомненно, повышает качество обучения студентов.

Таким образом, задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена.

Claims (1)

1. Составная конструкция с двумя шарнирно-подвижными опорами, одним угловым неподвижным вращательным шарниром и двумя овальными упорами, состоящая из верхней, средней и нижней частей, связанных между собой вращательными шарнирами, при этом верхняя часть составной конструкции состоит из П-образного стержня, правая вертикальная часть которого меньше левой, вертикальный стержень средней части составной конструкции разделен на три части, размеры которых относятся между собой сверху вниз как один, один, полтора, нижняя часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, левый конец которого шарнирно связан с нижним концом вертикального стержня верхней части составной конструкции, а его правый конец связан с неподвижным вращательным шарниром, расположенным на горизонтальной площадке и лежащим на вертикали, проходящей через правый вертикальный стержень верхней части составной конструкции, верхний конец стержня средней части составной конструкции связан с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на вертикальной площадке, нижний конец верхней части вертикального стержня средней части составной конструкции связан горизонтальным ответвлением, направленным вправо, скользящим соединением с нижним концом вертикального стержня верхней части составной конструкции, средняя часть горизонтального ответвления связана с шарнирно-подвижной опорой, катки которой расположены на горизонтальной площадке, нижний конец средней части вертикального стержня средней части составной конструкции жестко связан с левым горизонтальным ответвлением с овальным упором на конце, упирающимся в вертикальный стержень верхней части составной конструкции, овальным упором снабжен и нижний конец вертикального стержня средней части составной конструкции, упирающимся в горизонтальный стержень нижней части составной конструкции, отличающаяся тем, что все стержни верхней, средней и нижней 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 шарнирно-подвижных опор средней части составной конструкции и неподвижного вращательного шарнира нижней части 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.

   

Images