СОСТАВНАЯ КОНСТРУКЦИЯ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И РЕАКЦИЙ ДВУХ ОПОР

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может найти применение в учебных лабораториях по теоретической и прикладной механике технических вузов, техникумов и технических училищ.
Известны составные конструкции устройств для определения сил взаимодействия и реакций двух опор, неподвижно установленных на станине, и содержащие левую и правую части, связанные между собой и со станиной неподвижными вращательными шарнирами, при этом левая и правая части состоят из конструктивных элементов - стержней различных форм и размеров (Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: Учебное пособие для технических вузов. - 7-е изд., исправленное. - М.: Интеграл-Пресс, 2001, стр.23, рис.17, варианты 1, 2, 3, 9, 17, 21, 22, 23, 26, 27, 28).
Основным недостатком известных составных конструкций является большой расход материала для их изготовления из-за отсутствия унификации составных элементов, так как каждая составная конструкция имеет свою станину, свои опоры, стержни различных форм и размеров.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является сокращение расхода материала для изготовления составной конструкции за счет унификации составных элементов.
Технический результат достигается тем, что в составной конструкции устройств для определения сил взаимодействия и реакций двух опор, установленных на станине, и содержащей левую и правую части, связанных между собой внутренним вращательным шарниром, а со станиной внешними вращательными шарнирами, при этом левая и правая части состоят из конструктивных элементов-стержней, шарнирно установленных на опорах, согласно предлагаемой полезной модели, составная конструкция представляет собой набор унифицированных составных элементов, выполненных с возможностью сборки унифицированных элементов: одной станины, левой и правой опор, дополнительно введенной подставки, конструктивных элементов-стержней, выполненных в виде набора элементов, состоящего из прямолинейных, ломаных, Г-образных, Т-образных и П-образных стержней, при этом одна из опор установлена на станине жестко при помощи подставки, а другая опора выполнена с возможностью перемещения вдоль унифицированной одной станины и жесткого закрепления к ней.
Таким образом, на одной унифицированной станине с унифицированными опорами и унифицированной подставкой могут быть установлены различные варианты конструктивных элементов-стержней из унифицированного набора элементов.
На фигуре 1 представлена схема составной конструкции, а на фигурах 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 - наборы стержней составной конструкции.
Цифрами на фигуре 1 обозначены следующие узлы и детали:
1 - станина,
2 - подставка,
3 - левая опора,
4 - стсржень левой части составной конструкции,
5 - стержень правой части составной конструкции,
6 - правая опора.
Составная конструкция, изображенная на фиг.1, содержит левую и правую части, имеющие, соответственно, левую опору 3 и правую опору 6. Опоры 3 и 6 установлены на станине 1. Левая и правая части составной конструкции связаны между собой внутренним вращательным шарниром С, а со станиной 1 - внешними вращательными шарнирами, соответственно А и В. Левая и правая части составной конструкции содержат также конструктивные элементы-стержни - стержень 4 левой части составной конструкции и стержень 5 правой части составной конструкции, шарнирно установленные на опорах, соответственно 3 и 6. Стержень 4 левой части имеет прямолинейную форму. Стержень 5 правой части имеет П-образную форму с разной длиной вертикальных его частей.
Отличием предлагаемой полезной модели является то, что составная конструкция представляет собой набор унифицированных составных элементов, выполненных с возможностью сборки унифицированных элементов: одной станины 1, левой 3 и правой 6 опор, дополнительно введенной подставки 2, соединительных деталей, которые на фиг.1 условно не показаны, для крепления стержней 4, 5 в шарнирах А, В, С и для крепления опор 3, 6 к станине 1. Конструктивные элементы-стержни, выполнены в виде набора элементов, состоящего из прямолинейных, ломаных, Г-образных, Т-образных и П-образных стержней, показанных на фигурах 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11. Левая опора 3 установлена на станине 1 жестко при помощи подставки 2, а правая опора 6 выполнена с возможностью перемещения вдоль унифицированной станины 1 и жесткого закрепления к ней.
Возможность перемещения правой опоры 6 вдоль станины 1 обеспечивается направляющим пазом, показанным на наложенном на станину 1 сечении, и направляющим шипом опоры 6, расположенном в пазу станины 1, но условно не показанном на фиг.1.
Составная конструкция имеет набор унифицированных конструктивных элементов-стержней (фиг.2 - фиг.11), выполненных с возможностью сборки различных составных конструкций, имеющих две опоры 3 и 6, на той же станине 1 и с теми же соединительными деталями. Среди них: ломаный стержень и прямолинейный стержень (фиг.2); ломаный стержень, но другой формы, и прямолинейный стержень (фиг.3); Г-образный стержень и прямолинейный стержень (фиг.4); Г-образный стержень и Т-образный стержень (фиг.5); вертикальный стержень с отводами и горизонтальный прямолинейный стержень (фиг.6); Г-образный стержень и Г-образный повернутый стержень (фиг.7); наклонный прямолинейный стержень и Г-образный повернутый стержень (фиг.8); два повернутых Г-образных стержня (фиг.9); горизонтальный стержень и повернутый Г-образный стержень (фиг.10), прямолинейный стержня и Т-образный стержень (фиг.11). К каждой собранной составной конструкции приложены силы и моменты.
Описанная составная конструкция работает следующим образом. Исследованная теоретически и экспериментально с соответствующим образом наклеенными на стержни 4, 5 и опоры 3, 6 тензодатчиками составная конструкция (фиг.1) разбирается. На той же станине 1 монтируется составная конструкция, состоящая из двух стержней, изображенных на фиг.2, с использованием тех же соединительных элементов. Исследованная теоретически и экспериментально вторая конструкция заменяется составной конструкцией, состоящей из стержней, изображенных на фиг.3. И так исследуются все 11 составных конструкций, изображенных на фиг.1 - 11. Теоретически реакции опор и силы взаимодействия двух частей составных конструкций определяются с помощью известного основного условия равновесия плоской произвольной системы сил. Оно заключается в следующем: для равновесия плоской произвольной системы сил необходимо и достаточно, чтобы алгебраические суммы проекций действующих сил на каждую из координатных осей (x и y) и алгебраическая сумма моментов относительно любого центра, лежащего в той же плоскости, были бы равны нулю. Подобные задачи можно решать двумя способами. При первом способе решения сначала рассматривают силы и моменты, приложенные ко всей конструкции в целом, а затем составную конструкцию разбивают на две части по внутреннему вращательному шарниру С и составляют уравнения равновесия сил и моментов, приложенных к одной из частей. Выбирают ту часть, к которой приложено наименьшее количество сил и моментов. При втором способе решения задачи составную конструкцию сразу разбивают на две части и составляют уравнения равновесия сил и моментов, приложенных к каждой из частей.
При использовании одной унифицированной станины 1 для одиннадцати составных конструкций достигается экономия металла для изготовления десяти из них, двадцати опор 3, 6 и соединительных деталей как для крепления стержней в шарнирах, так и для крепления опор 3, 6 к станине 1, а также экономия затрат на их изготовление.
Таким образом, задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена.