RU146532U1

RU146532U1 - DEVICE FOR LABORATORY RESEARCHES ON THEORETICAL MECHANICS

Info

Publication number: RU146532U1
Application number: RU2014111227/12U
Authority: RU
Inventors: Юрий Сергеевич Маркин; Олег Юрьевич Маркин
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2014-10-10

Abstract

Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике, выполненное в виде составной конструкции с двумя шарнирно-подвижными опорами и правым неподвижным вращательным шарниром, состоящей из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из стержня трапецеидального профиля, левая боковая сторона которого состоит из наклонного участка с левым уклоном, правая боковая сторона - из вертикального участка, нижние концы которых связаны с шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на горизонтальной плоскости, верхнее основание имеет продолжение, направленное вправо, правая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг его вертикального участка, нижний конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, лежащим на одной горизонтали с вращательными шарнирами шарнирно-подвижных опор, отличающееся тем, что все стержни левой и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на наклонном участке стержня левой части составной конструкции вниз по уклону, на горизонтальных частях влево и на вертикальных участках стержней - вниз.A device for laboratory research in theoretical mechanics, made in the form of a composite structure with two pivotally movable bearings and a right stationary rotary hinge, consisting of left and right parts interconnected by a rotary hinge, while the left part of the composite structure consists of a trapezoidal profile rod, the left side of which consists of an inclined section with a left slope, the right side is of a vertical section, the lower ends of which are connected with articulated pores, the rollers of which are located on a horizontal plane, the upper base has a continuation directed to the right, the right side of the composite structure consists of a L-shaped rod rotated 180 ° around its vertical section, the lower end of which is connected with a fixed rotary hinge lying on the same horizontal with rotary hinges of articulated movable bearings, characterized in that all the rods of the left and right parts of the composite structure are made telescopic, while the outer rods of all are telescopically compounds terminals are provided at the ends directed to the inclined portion of the rod left part composite structure down the slope on the horizontal parts of the left and on the vertical rod portions - down.

Description

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

Известна составная конструкция устройства для лабораторных исследований по теоретической механике с приложенными к ней 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. 260, рис. 177, вар. 19), состоящая из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, левая часть состоит из стержня трапецеидального профиля, левая боковая сторона которого состоит из наклонного участка с левым уклоном, правая боковая сторона - из вертикального участка, нижние концы которых связаны с шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на горизонтальной плоскости, верхнее основание имеет продолжение, направленное в право, правая часть состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг его вертикальной части, нижний конец которой связан с неподвижным вращательным шарниром, лежащим на одной горизонтали с вращательными шарнирами шарнирно-подвижных опор.The composite structure of a device for laboratory research in theoretical mechanics with external forces and moments applied to it is known (a collection of tasks for term papers in theoretical mechanics: a manual for technical universities. - 7th ed., Revised. - M .: Integral-Press , 2001, p. 260, fig. 177, version 19), consisting of the left and right parts connected by a rotary hinge, the left part consists of a trapezoidal profile rod, the left side of which consists of an inclined section with a left slope, the rightthe shackle side consists of a vertical section, the lower ends of which are connected with pivotally movable bearings, the rollers of which are located on a horizontal plane, the upper base has a continuation directed to the right, the right part consists of a L-shaped rod rotated 180 ° around its vertical part , the lower end of which is connected with a fixed rotary hinge lying on one horizontal with the rotational hinges of the pivotally-movable bearings.

Основной недостаток известной составной конструкции устройства для лабораторных исследований по теоретической механике 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 design of a device for laboratory research in theoretical mechanics 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 устройства для лабораторных исследований по теоретической механике можно было изменять их длину и обеспечить обучающимся проведение учебных исследований.The problem, which the utility model is aimed at, is that in the rods of the composite design of the device for laboratory research in theoretical mechanics, it is possible to change their length and provide students with educational research.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для лабораторных исследований по теоретической механике, выполненном в виде составной конструкции с двумя шарнирно-подвижными опорами и правым неподвижным вращательным шарниром, состоящей из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из стержня трапецеидального профиля, левая боковая сторона которого состоит из наклонного участка с левым уклоном, правая боковая сторона из вертикального участка, нижние концы которых связаны с шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на горизонтальной плоскости, верхнее основание имеет продолжение, направленное вправо, правая часть составной конструкции состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг его вертикального участка, нижний конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, лежащим на одной горизонтали с вращательными шарнирами шарнирно-подвижных опор, согласно нашему предложению, все стержни левой и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на наклонном участке стержня левой части составной конструкции вниз по уклону, на горизонтальных частях - влево и на вертикальных участках стержней - вниз.The technical result is achieved by the fact that in a device for laboratory research in theoretical mechanics, made in the form of a composite structure with two pivotally-movable bearings and a right fixed rotary joint, consisting of left and right parts interconnected by a rotary joint, while the left part is composite structure consists of a keystone rod, the left side of which consists of an inclined section with a left slope, the right side of the vertical section, lower to the ends of which are connected to the pivotally-movable bearings, the rollers of which are located on a horizontal plane, the upper base has a continuation directed to the right, the right part of the composite structure consists of a L-shaped rod rotated 180 ° around its vertical section, the lower end of which is connected with the fixed according to our proposal, all the rods of the left and right parts of the composite structure are made telescopically kimi, wherein the outer telescopic rods all compounds are provided terminals at the ends directed to the inclined portion of the rod left part composite structure down the slope on the horizontal parts - left and on the vertical sections rods - down.

Такое исполнение составной конструкции устройства для лабораторных исследований по теоретической механике 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 как теоретически, так и экспериментально.Such a performance of the composite design of the device for laboratory research in theoretical mechanics 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 both theoretically and experimentally.

На фиг. представлена схема устройства для лабораторных исследований по теоретической механике.In FIG. presents a diagram of a device for laboratory research in theoretical mechanics.

Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике выполнено в виде составной конструкции с двумя шарнирно-подвижными опорами и правым неподвижным вращательным шарниромA device for laboratory research in theoretical mechanics is made in the form of a composite structure with two pivotally-movable bearings and a right fixed rotary hinge

Составная конструкция с двумя шарнирно-подвижными опорами и правым неподвижным вращательным шарниром состоит из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром. Левая часть ADKEB состоит из стержня трапецеидального профиля, левая боковая сторона AD которого состоит из наклонного участка с левым уклоном. Правая боковая сторона KB - из вертикального участка, нижние концы которых связаны с шарнирно-подвижными опорами А и В, катки которых расположены на горизонтальной плоскости. Верхнее основание DK имеет продолжение КЕ, направленное в право. Правая часть EFC состоит из Г-образного стержня, повернутого на 180° вокруг его вертикального участка FC, нижний конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром С, лежащим на одной горизонтали с вращательными шарнирами А и В шарнирно-подвижных опор. Все стержни левой и правой частей выполнены телескопическими. При этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на наклонном участке AD стержня левой части вниз по уклону, на горизонтальных частях ADKE - влево и на вертикальных участках КB и FC стержней - вниз. Например, наклонный участок AD левой части конструкции имеет внешний стержень 1 и клемму 2.A composite structure with two pivotally movable bearings and a right fixed rotary hinge consists of left and right parts connected by a rotary hinge. The left side of the ADKEB consists of a trapezoidal core, the left side of which AD consists of an inclined section with a left slope. The right side KB is from a vertical section, the lower ends of which are connected to the pivotally movable bearings A and B, whose rollers are located on a horizontal plane. The upper base DK has a continuation KE, directed to the right. The right part of the EFC consists of a L-shaped rod rotated 180 ° around its vertical section FC, the lower end of which is connected with a fixed rotary hinge C lying on the horizontal with the rotary hinges A and B of the pivotally movable supports. All rods of the left and right parts are made telescopic. In this case, the outer rods of all telescopic joints are equipped with terminals at the ends directed on the inclined section AD of the rod of the left part down the slope, on the horizontal parts of ADKE - to the left and in the vertical sections KB and FC of the rods - down. For example, the inclined portion AD of the left side of the structure has an external shaft 1 and a terminal 2.

Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике работает следующим образом.A device for laboratory research in theoretical mechanics works as follows.

Силы, приложенные к составной конструкции устройства для лабораторных исследований по теоретической механике, образуют плоскую произвольную систему сил, находящуюся в равновесии.The forces applied to the composite structure of the device for laboratory research in theoretical mechanics form a plane arbitrary system of forces in equilibrium.

Для определения реакций опор (связей) и сил взаимодействия левой и правой частей конструкции используют, например, первую форму условий равновесия такой системы сил.To determine the reactions of supports (bonds) and the forces of interaction between the left and right parts of the structure, for example, the first form of the equilibrium conditions of such a system of forces is used.

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,

).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 relative to any center lying in the same plane should be zero (ΣF _kx = 0, ΣF _ky = 0,

)

Если вычислять реакции опор и силы взаимодействия двух частей составной конструкции при постоянных размерах стержней прототипа, то получают их значения постоянными.If we calculate the reactions of the supports and the forces of interaction of the two parts of the composite structure with constant sizes of the rods of the prototype, we get their values constant.

В предложенной составной конструкции все части стержней выполнены телескопическими с клеммами на концах, но при сохранении действующих сил и моментов первые два условия равновесия при одних и тех же размерах стержней (ΣF_kx=0, ΣF_ky=0) будут давать в обоих случаях один и тот же результат. И только третье условие равновесия (

) при изменении длины стержней ступенчато и закреплении их с помощью клемм позволяет находить зависимости реакций опор и сил взаимодействия двух частей (ADKEB и EFC) от размеров стержней.In the proposed composite construction, all parts of the rods are made telescopic with terminals at the ends, but if the acting forces and moments are preserved, the first two equilibrium conditions for the same rod sizes (ΣF _kx = 0, ΣF _ky = 0) will give one and same result. And only the third equilibrium condition (

) when changing the length of the rods stepwise and fixing them using the terminals allows you to find the dependence of the reactions of the supports and the forces of interaction of the two parts (ADKEB and EFC) on the size of the rods.

Если увеличивать длину телескопического соединения, например, расположенного выше точки А, то будет увеличиваться расстояние от точки приложения силы P₁ до шарнира А. Следовательно, можно решать задачу о зависимости величин реакций опор от изменения расстояния от точки приложения силы P₁ до точки А. Одновременно будет изменяться размер плеча силы P₂ относительно и точки С, относительно которой при решении задачи следует составлять уравнение равновесия моментов сил, приложенных ко всей конструкции (

). Увеличение размеров плеч сил будет наблюдаться и при изменении размеров остальных телескопических соединений. Следовательно, перед студентами (обучающимися) можно ставить, несколько учебно-исследовательских задач. Конструкция устройства для лабораторных исследований по теоретической механике позволяет при наличии соответствующих датчиков определять реакции опор и экспериментально, сравнивая результаты теоретических и экспериментальных исследований.If you increase the length of the telescopic connection, for example, located above point A, then the distance from the point of application of force P ₁ to the hinge A will increase. Therefore, it is possible to solve the problem of the dependence of the reaction values of the supports on changing the distance from the point of application of force P ₁ to point A. At the same time, the size of the shoulder of the force P ₂ will change with respect to the point C, relative to which, when solving the problem, one should draw up the equation of the equilibrium of the moments of forces applied to the whole structure (

) An increase in the size of the shoulder forces will also be observed with a change in the size of the remaining telescopic joints. Consequently, students (students) can be set, several educational research tasks. The design of the device for laboratory research in theoretical mechanics allows, in the presence of appropriate sensors, to determine the reactions of supports and experimentally, comparing the results of theoretical and experimental studies.

Таким образом, задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена. Предложенная составная конструкция устройства для лабораторных исследований по теоретической механике позволяет изменять размеры стержней и организовывать учебно-исследовательскую работу студентов младших курсов (1-го и 2-го), значительно улучшая их инженерную подготовку.Thus, the task posed to the utility model is fully completed. The proposed composite design of the device for laboratory research in theoretical mechanics allows you to change the size of the rods and organize the educational and research work of junior students (1st and 2nd), significantly improving their engineering training.

Claims

A device for laboratory research in theoretical mechanics, made in the form of a composite structure with two pivotally movable bearings and a right stationary rotary hinge, consisting of left and right parts interconnected by a rotary hinge, while the left part of the composite structure consists of a trapezoidal profile rod, the left side of which consists of an inclined section with a left slope, the right side is of a vertical section, the lower ends of which are connected with articulated pores, the rollers of which are located on a horizontal plane, the upper base has a continuation directed to the right, the right side of the composite structure consists of a L-shaped rod rotated 180 ° around its vertical section, the lower end of which is connected with a fixed rotary hinge lying on the same horizontal with rotary hinges of articulated movable bearings, characterized in that all the rods of the left and right parts of the composite structure are made telescopic, while the outer rods of all are telescopically compounds terminals are provided at the ends directed to the inclined portion of the rod left part composite structure down the slope on the horizontal parts of the left and on the vertical rod portions - down.