УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЦЕНТРА МАСС МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть применена в учебных лабораториях по теоретической механике, теории механизмов и машин технических вузов, техникумов и технических училищ.
Известно устройство (С.Н. Кожевников. Теория механизмов и машин: Учебное пособие для студентов вузов, издание третье. - М.: Машиностроение, 1969, стр. 574, рис. 28.13), состоящее из двух одинаковых кривошипно-ползунных механизмов, расположенных симметрично относительно геометрической оси неподвижного вращательного шарнира, у которых общий динамически уравновешенный двусторонний кривошип с одинаковыми расстояниями от геометрической оси неподвижного вращательного шарнира до центров подвижных вращательных шарниров, с которыми связаны соответствующие шатуны и ползуны.
Основной недостаток известного устройства заключается в том, что ввиду одинаковости кривошипно-ползунных механизмов центр масс устройства расположен всегда на геометрической оси неподвижного вращательного шарнира, а давление на него всегда будет равно нулю, что не позволяет демонстрировать смещение положения центра масс механической системы.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы у шатуна одного из кривошипно-ползунных механизмов устройства можно было бы изменять его размеры и обеспечить обучающимся проведение учебных исследований по выявлению зависимости давления подвижных звеньев на станину с изменением параметров звена (шатуна) одного из механизмов и, следовательно, смещение положения центра масс устройства (механической системы).
Технический результат достигается тем, что в устройстве для демонстрации перемещения центра масс механической системы, состоящем из двух одинаковых кривошипно-ползунных механизмов, расположенных симметрично относительно геометрической оси неподвижного вращательного шарнира, у которых общий динамически уравновешенный двусторонний кривошип с одинаковыми расстояниями от геометрической оси неподвижного вращательного шарнира до центров подвижных вращательных шарниров, с которыми связаны шатуны и ползуны, согласно нашему предложению, шатун одного из кривошипно-ползунных механизмов выполнен телескопическим, наружный стержень телескопического соединения выполнен с клеммой на конце, направленной в сторону ползуна.
Такое исполнение устройства позволяет искусственно изменять параметры (размеры и инерционные характеристики) одного из кривошипно-ползунного механизма и вызывать тем самым появление измененных сил первого и второго порядков, приложенных к станине механизма с телескопическим шатуном. Это приводит к тому, что происходит появление сил, приложенных к общей станине устройства, а также к изменению положения центра масс устройства (механической системы).
На фиг. представлена схема предложенного устройства.
Устройство состоит из двух одинаковых кривошипно-ползунных механизмов ОАВ и OCD, расположенных симметрично относительно геометрической оси неподвижного вращательного шарнира О, у которых общий динамически уравновешенный двусторонний кривошип АОС с одинаковыми расстояниями OA и ОС от геометрической оси неподвижного вращательного шарнира О до центров подвижных вращательных шарниров, с которыми связаны шатуны и ползуны. Шатун CD одного из кривошипно-ползунных механизмов выполнен телескопическим. Наружный стержень 1 телескопического соединения выполнен с клеммой 2 на конце, направленной в сторону ползуна D.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Известное и предлагаемое «Устройство для демонстрации перемещения центра масс механической системы», если характеризовать их с точки зрения теоретической механики, представляют собой механические системы. Известное устройство в силу симметричного расположения его элементов и одинаковости соответствующих параметров полностью динамически уравновешено при его работе, а его центр масс находится на геометрической оси неподвижного вращательного шарнира О. Это весьма и весьма хорошо, поскольку не возникают динамические давления в неподвижном шарнире О.
Нами предложенное устройство (фиг.) позволяет искусственно изменять параметры (размеры и величины инерционных характеристик) элементов одного из кривошипно-ползунных механизмов и вызывать тем самым появление измененных сил первого и второго порядков, приложенных к станине механизма с телескопическим шатуном. Шатун CD имеет наружный стержень 1 с клеммой 2 на конце и имеет возможность изменять свою длину. Для этого ослабляют резьбовые соединения клеммы 2 выдвигают на нужную длину внутренний стержень и этот размер фиксируют затяжкой резьбовых соединений клеммы. Это приводит к тому, что происходит появление разницы сил, приложенных к общей станине устройства, а также к изменению положения центра масс устройства как механической системы. Изменяя ступенчато длину телескопического шатуна CD, можно исследовать изменение величин сил, приложенных к неподвижному шарниру О, а следовательно, и смещение центра масс механической системы (устройства) теоретически. Если шарнир О снабдить соответствующими датчиками и регистрирующей аппаратурой, то изменение сил можно определять и экспериментально. Следовательно, появляется возможность сравнивать результаты теоретических и экспериментальных исследований и находить при этом положение центра масс механической системы (устройства).