Учебный прибор по механике Советский патент 1986 года по МПК G09B23/08 

Изобретение относится к учебным приборам по механике и может быть использовано для демонстрации реакции жесткой заделки консольной балки при действии на нее плоской системы сил.

Цель изобретения - повьшение наглядности демонстрации направления реакции и момента при изменении точки приложения нагрузки.

На фиг.1 показан прибор, общий вид; на фиг.2 - то же, продольньй разрез; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.-1; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1, на фиг.5 - сечение В-В на фиг.2; на фиг.6 - сечение Г-Г на фиг.2; на фиг.7 - прибор при демонстрации нагружения балки силой, направленной вдоль ее продольной оси,

Шарнир, соединяющий балку 2 в ее средней части 13 с опорой 1, выполнен в виде кривошипа, одна ось 21 которого соединена с балкой 2, а 5 другая 22 - с опорой 1.

Прибор работает следующим образом.

Для демонстрации нагружения консольной балки 2 сосредоточенной си10 лой, приложенной, например, сверху под углом к балке (фиг.1 и 2),стрел ку 3 выступами 17 помещают в соотве ствующие гнезда 7, расположенные на верхней поверхности кронштейнов

15 8. В этом положении сжатая пружина 20 подтягивает свободный конец балк к стрелке 3, что приводит к поворот кривошипа в положение, при котором его ось 21 устанавливается в направ

на фиг.8 - то же, при нагружении бал- 20 лении действующей силы в этой точке балки 2, а стрелка 4 показывает реакцию неподвижной опоры 1. В этом же положении ролик 9 взаимодействует с поверхностью 18, балка 2 пр- 25 вернута вокруг оси ролика 9 вверх, зубчатая рейка 10 также смещена ввер при этом взаимодействующая с ней шестерня 11 поворачивает сидящую на ее оси 12 стрелку 5 в нижнее положе ние. Стрелка 5 показывает наличие в неподвижной опоре 1 действующего положительного моме нта заделки.

ки силой, направленной снизу под углом .

Прибор содержит опору 1, установленную в ней одним концом с возможностью поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях модель балки 2, стрелочньй указатель 3 направления нагрузки, стрелочный указатель 4 реакции, стрелочньй указатель 5 момента заделки и средство 6 для имитации нагрузки на балку 2. Кроме того, прибор имеет снабженные гнездами 7 кронштейны 8, связанные с опорой 1 и расположенные параллельно балке 2 по обе стороны от нее ролик 9 и зубчатую рейку 10, расположенные на конце балки 2, установленном в опоре 1, и взаимодействующую с рейкой 10 шестерню 11, ось 12 которой соединена с указателем 5 момента и расположена на опоре 1, при этом модель балки 2 средней своей частью 13 шарнирно с.оединена с опорой 1 и указателем 4 реакции и состоит из двух жестко связанных средней частью 13 и шарнирно на свободном конце пластин 14. Средство 6 для имитации нагрузки выполнено в виде жестко связанного с указателем 3 направления нагрузки подпружиненного стержня 15, расположенного с возможностью продольного перемещения на шарнире 16 свободного конца балки 2, а указатель 3 направления нагрузки имеет выступы 17 для размещения в гнездах 7 кронштейнов 8. Ролик 9 контактирует с поверхностями 18 и 19, а на стержень 15 надета пружина 20.

254533

Шарнир, соединяющий балку 2 в ее средней части 13 с опорой 1, выполнен в виде кривошипа, одна ось 21 которого соединена с балкой 2, а 5 другая 22 - с опорой 1.

Прибор работает следующим образом.

Для демонстрации нагружения консольной балки 2 сосредоточенной силой, приложенной, например, сверху под углом к балке (фиг.1 и 2),стрелку 3 выступами 17 помещают в соответствующие гнезда 7, расположенные на верхней поверхности кронштейнов

8. В этом положении сжатая пружина 20 подтягивает свободный конец балки к стрелке 3, что приводит к повороту кривошипа в положение, при котором его ось 21 устанавливается в направлении действующей силы в этой точ

ке балки 2, а стрелка 4 показывает реакцию неподвижной опоры 1. В этом же положении ролик 9 взаимодействует с поверхностью 18, балка 2 пр- вернута вокруг оси ролика 9 вверх, зубчатая рейка 10 также смещена вверх, при этом взаимодействующая с ней шестерня 11 поворачивает сидящую на ее оси 12 стрелку 5 в нижнее положение. Стрелка 5 показывает наличие в неподвижной опоре 1 действующего положительного моме нта заделки.

Для изменения точки приложения нагрузки необходимо, захватив стрелку 3 пальцами, потянуть ее на себя до выхода выступов 17 из гнезд 7 и повернуть ее в шарнире 16, а за

тем, отпуская, ввести выступы 17 в выбранные гнезда.7. На фиг.7 показано направление реакции опоры 1 и момента заделки при нагружении балки силой, направленной вдоль балки.- Стрелка 4 поворачивается в горизонтальное положение, показывая, что реакция жесткой заделки направлена против действующей на балку 2 силы. При этом зубчатая рейка 10 устанавливается в среднем положении и поворачивает стрелку 5 в горизонтальной плоскости, .т.е. ребром к обучающемуся. Это значит, что при таком нагружении балки момент заделки равен нулю.

Переставив стрелку в гнезда на нижней поверхности кронштейнов 8, можно показать реакцию жесткой заделки консольной балки при ее нагружении сосредоточенной силой снизу под

3

любым углом. При этом, как показано на фиг.8, свободньй конец балки 2 перемещается к стрелке 3, а ось 21 кривошипа - вниз, поворачивая стрелку 4 также вниз. Ролик 9 взаимодействует с -плоскостью 19. Зубчатая рейка 10 также перемещается вниз, а стрелка 5 - вверх, показьгоая, что момент жесткой заделки консольной балки стал отрицательным.

Формула изобретения

Учебный прибор по механике, сот держащий опору, установленную в ней одним концом с возможностью поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях модель балки, стрелочные указатели направления нагрузки, реакции и момента заделки, и средство для имитации нагрузки на балку, о т- личающийся тем, что, с целью подавления наглядности демонстрации направления реакции и момента npir изменении точки приложения

5334

нагрузки, он имеет снабженные гнездами для установки указателя нагруз-: ки кронштейны, связанные с опорой и расположенные параллельно модели бал- ки по обе стороны от нее, ролик и .зубчатую рейку, расположенные на конце модели балки, установленном в опоре,и взаимодействующую с рейкой шестерню, ось которой соединена с

указателем момента и расположена на опоре, при этом модель балки средней своей частью шарнирно соединена с опорой и указателем реакции и,состоит из двух жестко связанных средней

частью и шарнирно на свободном конце пластин, средство для имитации нагрузки выполнено в вгще жестко связанного с указателем направления нагрузки подпружиненного стержня,

расположенного с возможностью продольного перемещения на шарнире свободного конца модели балки, а указатель направления нагрузки имеет выступы для размещения в гнездах

кронштейнов.

/

Фиг.

fff

ие.2

А-А

5-6

т

Фи.З

В-8

фиг. Ц

Г-Г

Изобретение относится к учебному прибору по механике и позволяет повысить наглядность демонстрации направления реакции и момента при изменении точки приложения нагрузки. Прибор содержит модель балки, установленную в опоре одним концом с возможностью поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях, стрелочный указатель направления нагрузки (СУНН),стрелочный указатель реакции (СУР), стрелочный указатель момента заделки (СУМЗ) и средство для имитации нагрузки на балку. Кронштейны имеют гнезда, связаны с опорой и расположены параллельно балке по обе стороны от нее.- Прибор имеет ролик и зубчатую рейку, расположенные на конце балки, установленном в опоре, и взаимодействующую с рейкой шестерню, ось которой соединена с СУМЗ и расположена на опоре. Модель балки средней своей частью шарнирно соединена с опорой и СУР и состоит из двух жестко связанных средней частью и шарнирно со свободным концом пластин. Средство для имитации нагрузки выполнено в виде жестко связанного с СУНН подпружиненного стержня, перемещаемого продольно на шарнире свободного конца балки. СУНН имеет выступы, входящие в гнезда кронштейнов. 8 ил. i (Л

Фиг,5

Редактор А. Огар

Составитель Г. Самбикина

Техред В.Кадар Корректор М. Демчик

Заказ 4724/55 Тираж 455Подписное

ВНИЖИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

i/г. 8