RU146534U1 - Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике - Google Patents

Abstract

Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике, выполненное в виде составной конструкции с неподвижным вращательным шарниром и двумя наклонными шарнирно-подвижными опорами, состоящей из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, левый конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является вертикальная площадка, правый конец стержня шарнирно связан с серединой наклонного стержня с левым уклоном правой части составной конструкции, концы наклонного стержня связаны с шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на наклонных площадках с левым уклоном, отличающееся тем, что все стержни и их участки левой и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на горизонтальном стержне влево, на наклонном стержне - вниз по уклону, причем вертикальная площадка основания неподвижного вращательного шарнира выполнена с возможностью перемещения ее вдоль вертикальной направляющей и жесткого закрепления к ней, а вертикальная направляющая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней.

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.

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.261, рис.178, вар. 30), состоящая из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, левая часть конструкции состоит из горизонтального стержня, левый конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является вертикальная площадка, правый конец стержня шарнирно связан с серединой наклонного стержня с левым уклоном правой части конструкции, концы наклонного стержня связаны с шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на наклонных площадках с левым уклоном.

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.

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.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для лабораторных исследований по теоретической механике, выполненном в виде составной конструкции с неподвижным вращательным шарниром и двумя наклонными шарнирно-подвижными опорами, состоящей из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, левый конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является вертикальная площадка, правый конец стержня шарнирно связан с серединой наклонного стержня с левым уклоном правой части составной конструкции, концы наклонного стержня связаны с шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на наклонных площадках с левым уклоном, согласно нашему предложению, все стержни и их участки левой и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на горизонтальном стержне влево, на наклонном стержне - вниз по уклону, причем вертикальная площадка основания неподвижного вращательного шарнира выполнена с возможностью перемещения ее вдоль вертикальной направляющей и жесткого закрепления к ней, а вертикальная направляющая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней.

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.

На фиг. представлена схема устройства для лабораторных исследований по теоретической механике.

Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике выполнено в виде составной конструкции с неподвижным вращательным шарниром и двумя наклонными шарнирно-подвижными опорами.

Составная конструкция с неподвижным вращательным шарниром и двумя наклонными шарнирно-подвижными опорами состоит из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром.

Левая часть конструкции состоит из горизонтального стержня ВС, левый конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром Б, основанием которого является вертикальная площадка. Правый конец стержня шарнирно связан с серединой С наклонного стержня АСВ с левым уклоном правой части конструкции. Концы А и В наклонного стержня связаны с шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на наклонных площадках с левым уклоном. Все стержни и их участки левой и правой частей выполнены телескопическими. При этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на горизонтальном стержне влево, на наклонном стержне - вниз по уклону. Например, верхний участок CD наклонного стержня АСВ имеет наружный стержень 1 и клемму 2. Вертикальная площадка основания неподвижного вращательного шарнира Е выполнена с возможностью перемещения ее вдоль вертикальной направляющей 3, которая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной 4 направляющей станины и жесткого закрепления той и другой в нужном положении.

Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике работает следующим образом.

Силы, приложенные к составной конструкции устройства для лабораторных исследований по теоретической механике, образуют плоскую произвольную систему сил, находящуюся в равновесии.

Для определения реакций опор (связей) и сил взаимодействия левой и правой частей конструкции 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,

).

Если вычислять реакции опор и силы взаимодействия двух частей составной конструкции при постоянных размерах стержней прототипа, то получают их значения постоянными. В предложенной составной конструкции все части стержней выполнены телескопическими с клеммами на концах с возможностью изменения их размеров, но при сохранении действующих сил и моментов первые два условия равновесия при разных 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 (ЕС и АСВ) от размеров стержней. Если увеличивать длину телескопического соединения, например, расположенного правее точки Е, то будет увеличиваться расстояние от точки приложения силы P₁ до шарнира Е. Следовательно, можно решать задачу о зависимости величин реакций опор от изменения расстояния от точки приложения силы P₁ до точки Е. Одновременно будет изменяться и размер плеча силы P₂ относительно и точки Е, 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.

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.

Claims (1)

1. Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике, выполненное в виде составной конструкции с неподвижным вращательным шарниром и двумя наклонными шарнирно-подвижными опорами, состоящей из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из горизонтального стержня, левый конец которого связан с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является вертикальная площадка, правый конец стержня шарнирно связан с серединой наклонного стержня с левым уклоном правой части составной конструкции, концы наклонного стержня связаны с шарнирно-подвижными опорами, катки которых расположены на наклонных площадках с левым уклоном, отличающееся тем, что все стержни и их участки левой и правой частей составной конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на горизонтальном стержне влево, на наклонном стержне - вниз по уклону, причем вертикальная площадка основания неподвижного вращательного шарнира выполнена с возможностью перемещения ее вдоль вертикальной направляющей и жесткого закрепления к ней, а вертикальная направляющая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей станины и жесткого закрепления к ней.

   

Images