УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ПОЛЕТА ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОДНОРОДНОГО ДИСКА

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может найти применение в учебных лабораториях по теоретической и прикладной механике технических вузов, техникумов и технических училищ.
Известно устройство (Курс теоретической механики: Учебник. / А.А. Яблонский, В.М. Никифорова. 9-е изд., стер. - СПб.: Издательство «Лань», стр. 559, рис. 197а), состоящее из однородного диска, вращающегося относительно неподвижной оси, проходящей через одну из точек его обода, перпендикулярной его плоскости, и являющейся геометрической осью неподвижного вращательного шарнира.
Основной недостаток известного устройства заключается в том, что в нем отсутствует элемент для отделения однородного диска от вращательного шарнира в определенном его положении, например, в положении луча в радиальном направлении, расположенном под углом 30 градусов к вертикали
Задача, на решение которой направлена полезная модель, обеспечить отделение вращающегося однородного диска от неподвижного вращательного шарнира в определенном положении.
Технический результат достигается тем, что устройство для демонстрации полета вращающегося однородного диска, содержащее вал, на котором закреплен однородный диск, вращающийся относительно неподвижной оси, проходящей через одну из точек его обода, перпендикулярной его плоскости, и являющейся геометрической осью неподвижного вращательного шарнира, согласно нашему предложению, снабжено электроприводом, выполненным с возможностью сообщения вращательного движения однородному диску и освобождения его от вращательного шарнира в определенном положении, при этом вал, на котором закреплен однородный диск, выполнен в виде шлицевого вала и расположен, с возможностью осевого перемещения, внутри соленоида электропривода и полого шлицевого вала, состоящего из двух частей, расположенных в подшипниках стоек станины и соединенных между собой противовесом с соединительными ребрами, связанными соответственно жестко с каждой из частей полого вала, одна из частей полого вала жестко связана с зубчатым колесом, кинематически связанном с другим зубчатым колесом, жестко связанном с валом управляемого электродвигателя, угловая скорость ротора которого изменяется по линейному закону, шлицевой вал, на котором закреплен однородный диск, снабжен упором, который при осевом перемещении шлицевого вала упирается в неподвижный упор, на котором расположен выключатель электродвигателя, с противоположной стороны к торцу полого вала прикреплен отцентрированный по внутренней поверхности шлицевого отверстия первый диск из диэлектрического материала с магнитом, соосно первому диску с магнитом расположен второй диск, отцентрированный относительно неподвижного третьего диска и прикрепленный к нему с возможностью поворота и жесткого закрепления, второй диск снабжен включателем соленоида, расположенным на уровне магнита первого диска, и датчиком электрического тахометра по измерению частоты вращения полого вала, расположенным симметрично включателю соленоида.
Такое исполнение устройства позволило вращающийся однородный диск отделять от шарнира в определенном положении и демонстрировать его свободный полет.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства, а на фиг. 2 - вид A на фиг. 1 (вид на однородный диск и противовес).
Устройство для демонстрации полета вращающегося однородного диска (фиг. 1 и 2) содержит вал, на котором закреплен однородный диск 1, вращающийся относительно неподвижной оси B-B, проходящей через одну из точек его обода, перпендикулярной его плоскости, и являющейся геометрической осью неподвижного вращательного шарнира B.
Отличием предлагаемого устройства является то, что оно снабжено электроприводом, выполненным с возможностью сообщения вращательного движения однородному диску и освобождения его от вращательного шарнира B в определенном положении, (вращающийся однородный диск 1 отделяется от шарнира B в определенном положении и совершает свободный полет). При этом вал, на котором закреплен однородный диск 1, выполнен в виде шлицевого вала 2 и расположен, с возможностью осевого перемещения, внутри соленоида 12 электропривода и полого шлицевого вала 3. Полый шлицевой вал 3 состоит из двух частей. Части полого шлицевого вала 3 расположены в подшипниках стоек 4 и 5 станины и соединенных между собой противовесом 6 с соединительными ребрами 7 и 8, связанными соответственно жестко с каждой из частей полого вала 3. Одна из частей полого вала 3, например, левая, жестко связана с зубчатым колесом 9, кинематически связанном с другим зубчатым колесом 10, жестко связанном с валом управляемого электродвигателя 11. Угловая скорость ротора электродвигателя 11 изменяется по линейному закону. Шлицевой вал 2, на котором закреплен однородный диск 1, проходит внутри соленоида 12 и снабжен упором 13, который при выдвижении шлицевого вала 2 упирается в неподвижный упор 14. В неподвижном упоре 14 расположен выключатель 21 электрического двигателя. С противоположной стороны, к торцу полого вала 3, прикреплен, отцентрированный по внутренней поверхности шлицевого отверстия, первый диск 15 из диэлектрического материала с магнитом 16, расположенным ближе к его наружной поверхности. Соосно первому диску 15 с магнитом расположен второй диск 17 с включателем 18 соленоида, отцентрированный относительно неподвижного третьего диска 19 и прикрепленный к нему с возможностью поворота и жесткого закрепления. Включатель 18 расположен на уровне магнита 16 первого диска 15. Симметрично включателю 18 соленоида, ко второму диску 17, прикреплен датчик 20 электрического тахометра по измерению частоты вращения полого шлицевого вала 3.
Устройство работает следующим образом.
10
9
Вначале включают электрический двигатель 11 электропривода, который приводит в движение через зубчатую передачу (z:z) полый вал 3 со шлицевым валом 2, на конце которого закреплен однородный диск 1. Две части полого вала 3 связаны между собой противовесом 6 с ребрами 7 и 8. Следовательно, шлицевой вал 2, полый вал 3 с противовесом 6 и однородным диском 1 образуют одно целое и вращаются с одной и той же угловой скоростью в подшипниках стоек 4 и 5.
Достигнув определенной угловой скорости, измеряемой с помощью датчика 20 тахометра, включается электрическая цепь, в которую входит соленоид 12. Включатель 18 замыкает электрическую цепь с соленоидом 12. При определенном положении однородного диска 1 шлицевой вал 2 совершает осевое перемещение внутри соленоида 12 электропривода и полого шлицевого вала 3, освобождая однородный диск 1. Однородный диск 1 начинает совершать свободный полет, который наблюдают визуально, а упор 13 шлицевого вала 2, достигнув неподвижного упора 14 с выключателем 21, отключает электродвигатель 11, ротор которого прекращает вращаться. Введя вручную в зацепление однородный диск 1 со шлицевым валом 2, операцию повторяют.
Таким образом, поставленная задача перед полезной моделью полностью выполнена.