RU145118U1 - Составная конструкция с двумя неподвижными вращательными опорами и двумя невесомыми стержнями - Google Patents

Abstract

Составная конструкция с двумя неподвижными вращательными опорами и двумя невесомыми стержнями, состоящая из левой, средней и правой частей, связанных между собой вращательными шарнирами, при этом левая часть составной конструкция состоит из Г-образного стержня, нижний конец вертикальной части которого шарнирно связан с горизонтальной частью Г-образного стержня, повернутого на 180°, средней части составной конструкции, причем правая часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, верхний конец которого шарнирно связан с горизонтальной частью стержня левой части составной конструкции, а нижний конец вертикального стержня связан с неподвижным вращательным шарниром, лежащим на горизонтали, проходящей через горизонтальную часть стержня средней части составной конструкции, основанием неподвижного вращательного шарнира является горизонтальная площадка, вертикальный стержень правой части составной конструкции на расстоянии одной четверти от верхнего шарнира снабжен невесомым горизонтальным стержнем, правый конец которого шарнирно связан с вертикальным стержнем, а левый его конец шарнирно связан с верхним концом стержня средней части составной конструкции, середина вертикальной части стержня левой части составной конструкции связана левым невесомым горизонтальным стержнем с шарнирами по концам с вертикальным стержнем средней части составной конструкции, вертикальная часть стержня средней части составной конструкции на расстоянии одной трети своей длины снизу связана с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является вертикальная площадка, отличающаяся тем, что вс�

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, 2l₁, 2,5l₁ (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. 1), состоящая из левой, средней и правой частей, связанных между собой вращательными шарнирами, левая часть состоит из Г-образного стержня, нижний конец вертикальной части которого шарнирно связан с горизонтальной частью Г-образного стержня, повернутого на 180°, средней части конструкции, правая часть конструкции состоит из вертикального стержня, верхний конец которого шарнирно связан с горизонтальной частью стержня левой части конструкции, а нижний конец вертикального стержня связан с неподвижным вращательным шарниром, лежащим на горизонтали, проходящей через горизонтальную часть стержня средней части конструкции, основанием неподвижного вращательного шарнира является горизонтальная площадка, вертикальный стержень правой части конструкции на расстоянии одной четверти от верхнего шарнира снабжен правым невесомым горизонтальным стержнем, правый конец которого шарнирно связан с вертикальным стержнем, а левый его конец шарнирно связан с верхним концом стержня средней части конструкции, середина вертикальной части стержня левой части конструкции связана левым невесомым горизонтальным стержнем с шарнирами по концам с вертикальным стержнем средней части конструкции, вертикальная часть стержня средней части конструкции на расстоянии одной трети своей длины снизу связана с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является вертикальная площадка

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 неподвижными вращательными опорами и двумя невесомыми стержнями, состоящей из левой, средней и правой частей, связанных между собой вращательными шарнирами, при этом левая часть составной конструкция состоит из Г-образного стержня, нижний конец вертикальной части которого шарнирно связан с горизонтальной частью Г-образного стержня, повернутого на 180°, средней части составной конструкции, причем правая часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, верхний конец которого шарнирно связан с горизонтальной частью стержня левой части составной конструкции, а нижний конец вертикального стержня связан с неподвижным вращательным шарниром, лежащим на горизонтали, проходящей через горизонтальную часть стержня средней части составной конструкции, основанием неподвижного вращательного шарнира является горизонтальная площадка, вертикальный стержень правой части составной конструкции на расстоянии одной четверти от верхнего шарнира снабжен невесомым горизонтальным стержнем, правый конец которого шарнирно связан с вертикальным стержнем, а левый его конец шарнирно связан с верхним концом стержня средней части составной конструкции, середина вертикальной части стержня левой части составной конструкции связана левым невесомым горизонтальным стержнем с шарнирами по концам с вертикальным стержнем средней части составной конструкции, вертикальная часть стержня средней части составной конструкции на расстоянии одной трети своей длины снизу связана с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является вертикальная площадка, 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.

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 неподвижными вращательными опорами и двумя невесомыми стержнями состоит из левой, средней и правой частей, связанных между собой вращательными шарнирами. Левая часть CED состоит из Г-образного стержня, нижний конец ED вертикальной части которого шарнирно связан в точке D с горизонтальной частью Г-образного стержня DBKN, повернутого на 180°, средней части конструкции. Правая часть конструкции CFA состоит из вертикального стержня, верхний конец которого шарнирно связан в точке С с горизонтальной частью стержня левой части конструкции, а нижний конец FA вертикального стержня связан в точке A с неподвижным вращательным шарниром, лежащим на горизонтали, проходящей через горизонтальную часть стержня средней части конструкции. Основанием неподвижного вращательного шарнира A является горизонтальная площадка. Вертикальный стержень правой части конструкции на расстоянии одной четверти от верхнего шарнира С снабжен невесомым горизонтальным стержнем NF, правый конец которого шарнирно связан с вертикальным стержнем CFA, а левый его конец шарнирно связан с верхним концом стержня BKN средней части конструкции. Середина E вертикальной части стержня левой части конструкции шарнирно связана левым невесомым горизонтальным стержнем EK с шарнирами по концам с вертикальным стержнем средней части конструкции. Вертикальная часть стержня средней части конструкции на расстоянии одной трети своей длины снизу связана с неподвижным вращательным шарниром B, основанием которого является вертикальная площадка. Все стержни левой, средней и правой частей конструкции выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах. Например, невесомый стержень NF имеет наружный стержень 1 и клемму 2, расположенную на конце стержня. Все клеммы на горизонтальных частях стержней направлены влево, на вертикальных - вниз. Площадки, которые являются основаниями неподвижных вращательных шарниров B средней и A правой частей конструкции выполнены с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих соответственно 3 и 4, которые закреплены к станине с возможностью перемещения их вдоль горизонтальных направляющих соответственно 5 и 6 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 (ΣF_kx=0, ΣF_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 учебно-исследовательскую работу. Это, несомненно, повышает качество обучения студентов.

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

Claims (1)

1. Составная конструкция с двумя неподвижными вращательными опорами и двумя невесомыми стержнями, состоящая из левой, средней и правой частей, связанных между собой вращательными шарнирами, при этом левая часть составной конструкция состоит из Г-образного стержня, нижний конец вертикальной части которого шарнирно связан с горизонтальной частью Г-образного стержня, повернутого на 180°, средней части составной конструкции, причем правая часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, верхний конец которого шарнирно связан с горизонтальной частью стержня левой части составной конструкции, а нижний конец вертикального стержня связан с неподвижным вращательным шарниром, лежащим на горизонтали, проходящей через горизонтальную часть стержня средней части составной конструкции, основанием неподвижного вращательного шарнира является горизонтальная площадка, вертикальный стержень правой части составной конструкции на расстоянии одной четверти от верхнего шарнира снабжен невесомым горизонтальным стержнем, правый конец которого шарнирно связан с вертикальным стержнем, а левый его конец шарнирно связан с верхним концом стержня средней части составной конструкции, середина вертикальной части стержня левой части составной конструкции связана левым невесомым горизонтальным стержнем с шарнирами по концам с вертикальным стержнем средней части составной конструкции, вертикальная часть стержня средней части составной конструкции на расстоянии одной трети своей длины снизу связана с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является вертикальная площадка, отличающаяся тем, что 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.