RU146523U1 - DEVICE FOR LABORATORY RESEARCHES ON THEORETICAL MECHANICS - Google Patents

Abstract

Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике, выполненное в виде составной конструкции с разной высотой вертикальных стержней, состоящей из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, его верхний конец связан с правой частью составной конструкции, нижний - с первым неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является горизонтальная площадка, правая часть составной конструкции представляет собой Т-образный стержень, нижний конец вертикальной части которого связан со вторым неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является горизонтальная площадка, левый участок горизонтального стержня правой части составной конструкции длиннее правого его участка, а вертикальный участок правой части составной конструкции, короче вертикального стержня левой части составной конструкции, 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 горизонтальных участках стержней влево, на вертикальных - вниз, причем одна из горизонтальных площадок 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.A device for laboratory research in theoretical mechanics, made in the form of a composite structure with different heights of vertical rods, consisting of left and right parts interconnected by a rotary joint, while the left part of the composite structure consists of a vertical rod, its upper end is connected to the right part of the composite structure, the lower one with the first fixed rotary hinge, the base of which is a horizontal platform, the right part of the composite structure is a T-mod a solid rod, the lower end of the vertical part of which is connected with the second fixed rotary hinge, the base of which is a horizontal platform, the left section of the horizontal rod of the right side of the composite structure is longer than its right section, and the vertical section of the right side of the composite structure is shorter than the vertical rod of the left side of the composite structure, characterized in that all the rods and their sections of the left and right parts of the composite structure are made telescopic, while the outer rods of all telescopic connections are equipped with terminals at the ends directed to the horizontal sections of the rods to the left, on the vertical ones downward, and one of the horizontal platforms is made with the possibility of moving it along the vertical guide and rigidly fixed to it, and the vertical guide is made with the ability to move along the horizontal guide of the frame and hard fastening to her.

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 но 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. 27), состоящая из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, левая часть конструкции состоит из вертикального стержня, его верхний конец связан с правой частью конструкции, нижний - с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является горизонтальная площадка, расположенная ниже шарнира, правая часть конструкции представляет собой Т-образный стержень, нижний конец вертикальной части которого связан с неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является горизонтальная площадка, расположенная ниже шарнира, левый участок горизонтального стержня правой части конструкции длиннее правого его участка, а вертикальный участок правой части конструкции, короче вертикального стержня левой ее части.The composite design 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. 261, fig. 178, version 27), consisting of the left and right parts connected by a rotary hinge, the left part of the structure consists of a vertical rod, its upper end is connected to the right part of the structure, the lower - to the fixed rotator the hinge, the base of which is a horizontal platform located below the hinge, the right side of the structure is a T-shaped rod, the lower end of the vertical part of which is connected with a fixed rotary hinge, the base of which is a horizontal platform located below the hinge, the left portion of the horizontal rod of the right part structures are longer than its right section, and the vertical section of the right side of the structure is shorter than the vertical rod of its left side.

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 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 разной высотой вертикальных стержней, состоящей из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, его верхний конец связан с правой частью составной конструкции, нижний - с первым неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является горизонтальная площадка, правая часть составной конструкции представляет собой Т-образный стержень, нижний конец вертикальной части которого связан со вторым неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является горизонтальная площадка, левый участок горизонтального стержня правой части составной конструкции длиннее правого его участка, а вертикальный участок правой части составной конструкции, короче вертикального стержня левой части составной конструкции, 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 горизонтальных участках стержней влево, на вертикальных - вниз, причем одна из горизонтальных площадок 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.The technical result is achieved in that in a device for laboratory research in theoretical mechanics, made in the form of a composite structure with different heights of vertical rods, consisting of left and right parts interconnected by a rotary joint, while the left part of the composite structure consists of a vertical rod, its upper end is connected with the right part of the composite structure, the lower one with the first fixed rotary hinge, the base of which is a horizontal platform, the right part with of the integral structure is a T-shaped rod, the lower end of the vertical part of which is connected with the second fixed rotary hinge, the base of which is a horizontal platform, the left portion of the horizontal rod of the right side of the composite structure is longer than its right section, and the vertical section of the right side of the composite structure is shorter than the vertical rods of the left part of the composite structure, according to our proposal, all the rods and their sections of the left and right parts of the composite structure are They are telescopic, while the outer rods of all telescopic joints are equipped with terminals at the ends, directed to the horizontal sections of the rods to the left, and vertical ones downward, one of the horizontal platforms being made with the possibility of moving it along the vertical rail and rigidly fixed to it, and the vertical rail is made with the ability to move along the horizontal guide of the bed and hard fastening to it.

Такое исполнение составной конструкции устройства для лабораторных исследований по теоретической механике позволило изменять размеры стержней и положения опор и проводить учебные исследования обучающимися 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 the positions of the supports and conduct training studies by 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 sizes 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 разной высотой вертикальных стержней.A device for laboratory research in theoretical mechanics is made in the form of a composite structure with different heights of vertical rods.

Составная конструкция с разной высотой вертикальных стержней состоит из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром. Левая часть конструкции состоит из вертикального стержня AC, его верхний конец C связан с правой частью конструкции CDEB, нижний A - с первым неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является горизонтальная площадка, расположенная ниже шарнира. Правая часть конструкции представляет собой Т-образный стержень CDEB, нижний конец вертикальной части DB которого связан со вторым неподвижным вращательным шарниром B, основанием которого является горизонтальная площадка, расположенная ниже шарнира. Левый участок CD горизонтального стержня CDЕ правой части конструкции длиннее правого DR его участка. А вертикальный участок DB правой части конструкции, короче вертикального стержня AC левой ее части. Все стержни и их участки левой и правой частей конструкции выполнены телескопическими, при этом внешние стержни всех телескопических соединений снабжены клеммами на концах, направленными на горизонтальных участках стержней влево, на вертикальных - вниз. Например, вертикальный участок DB имеет внешний стержень 1 и клемму 2. Одна из площадок, которые являются основаниями неподвижных вращательных шарниров, например, правая, выполнена с возможностью перемещения ее вдоль вертикальной направляющей 3, которая выполнена с возможностью перемещения вдоль горизонтальной направляющей 4 станины и жесткого закрепления той и другой в нужном положении.A composite structure with different heights of vertical rods consists of left and right parts connected by a rotary joint. The left side of the structure consists of a vertical rod AC, its upper end C is connected to the right side of the CDEB structure, the lower A to the first fixed rotary hinge, the base of which is a horizontal platform located below the hinge. The right-hand side of the structure is a T-shaped rod CDEB, the lower end of the vertical part DB of which is connected to the second fixed rotary hinge B, the base of which is a horizontal platform located below the hinge. The left portion CD of the horizontal rod CDE of the right side of the structure is longer than the right DR of its portion. And the vertical section DB of the right side of the structure is shorter than the vertical rod AC of its left side. All rods and their sections of the left and right parts of the structure are made telescopic, while the outer rods of all telescopic joints are equipped with terminals at the ends, directed to the left and left horizontal sections of the rods. For example, the vertical section DB has an external rod 1 and terminal 2. One of the platforms that are the bases of the fixed rotary hinges, for example, the right one, is made with the possibility of moving it along the vertical guide 3, which is arranged to move along the horizontal guide 4 of the frame and rigid fixing one and the other in the right position.

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. Для определения реакций опор (связей) и сил взаимодействия левой и правой частей конструкции используют, например, первую форму условий равновесия такой системы сил.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. 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_fx=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 _fx = 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 (AC и CDEB) от размеров стержней. Если увеличивать длину телескопических соединений, например, расположенных выше точки В, например, длину участка DE то будет увеличиваться расстояние от точки приложения силы P₁ до точки B.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. In the proposed composite design, all parts of the rods are made telescopic with terminals at the ends with the possibility of changing their sizes, but if the acting forces and moments are preserved, the first two equilibrium conditions for different sizes of the rods (ΣF _kx = 0, ΣF _ky = 0) will give in both cases the 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 (AC and CDEB) on the size of the rods. If you increase the length of telescopic joints, for example, located above point B, for example, the length of the section DE, the distance from the point of application of force P ₁ to point B will increase.

Следовательно, можно решать задачу о зависимости величин реакций опор от изменения расстояния от точки приложения силы P₁ до точки B. С изменением длин вертикальных стержней будет изменяться и размер плеча силы P₂ относительно точки В, относительно которой при решении задачи следует составлять уравнение равновесия моментов сил, приложенных ко всей конструкции (

).Therefore, it is possible to solve the problem of the dependence of the magnitude of the reactions of the supports on changing the distance from the point of application of force P ₁ to point B. With the change in the length of the vertical rods, the size of the shoulder of the force P ₂ will also change relative to point B, with respect to which when solving the problem it is necessary to draw up the equation of moment equilibrium forces applied to the entire structure (

)

Увеличение размеров плеч сил будет наблюдаться и при изменении размеров остальных гелескопических соединений и положения опоры А и В, выполненных с возможностью перемещения их вдоль вертикальных направляющих 3 и 4, которые выполнены с возможностью перемещения вдоль горизонтальных направляющих 4 станины и жесткого закрепления тех и других в нужном положении.An increase in the size of the arms shoulders will also be observed with a change in the size of the remaining telescopic joints and the position of the supports A and B, made with the possibility of moving them along the vertical guides 3 and 4, which are made with the possibility of moving along the horizontal guides 4 of the bed and rigidly fixing both of them in the right position.

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.Therefore, students (students) can set several educational and 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 (1)

Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике, выполненное в виде составной конструкции с разной высотой вертикальных стержней, состоящей из левой и правой частей, связанных между собой вращательным шарниром, при этом левая часть составной конструкции состоит из вертикального стержня, его верхний конец связан с правой частью составной конструкции, нижний - с первым неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является горизонтальная площадка, правая часть составной конструкции представляет собой Т-образный стержень, нижний конец вертикальной части которого связан со вторым неподвижным вращательным шарниром, основанием которого является горизонтальная площадка, левый участок горизонтального стержня правой части составной конструкции длиннее правого его участка, а вертикальный участок правой части составной конструкции, короче вертикального стержня левой части составной конструкции, 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 горизонтальных участках стержней влево, на вертикальных - вниз, причем одна из горизонтальных площадок 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.

A device for laboratory research in theoretical mechanics, made in the form of a composite structure with different heights of vertical rods, consisting of left and right parts interconnected by a rotary joint, while the left part of the composite structure consists of a vertical rod, its upper end is connected to the right part of the composite structure, the lower one with the first fixed rotary hinge, the base of which is a horizontal platform, the right side of the composite structure is a T-mod a solid rod, the lower end of the vertical part of which is connected with the second fixed rotary hinge, the base of which is a horizontal platform, the left section of the horizontal rod of the right side of the composite structure is longer than its right section, and the vertical section of the right side of the composite structure is shorter than the vertical rod of the left side of the composite structure, characterized in that all the rods and their sections of the left and right parts of the composite structure are made telescopic, while the outer rods of all telescopic connections are equipped with terminals at the ends directed to the horizontal sections of the rods to the left, on the vertical ones downward, and one of the horizontal platforms is made with the possibility of moving it along the vertical guide and rigidly fixed to it, and the vertical guide is made with the ability to move along the horizontal guide of the frame and hard fastening to her.

Images