Учебный прибор по механике

(51) 09 23/08 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ стержней и повышении наглядности, за счет возможности определения состояния стержней не только в том, что сжат он или растянут, но и в возможности определения величины действующей на них силы. Учебный прибор по механике состоит из фермы, состоящей из 11-ти раздвижных стержней, опирающихся на основание посредством подвижной и неподвижной опор. Силовым элементом, действующим на ферму, является переставной рычаг, выполненный в виде стрелки с гнездом, соответствующим диаметру шарниров фермы. Раздвижные стержни состоят из двух полуцилиндров, внутри которых закреплены упоры,между которыми расположена пружина,работающая на сжатие, при растягивании стержня и при его сжатии. Вид деформации и величина определяются по линейной шкале на одном из полуцилиндров, где есть отметки 0,и -, а на другом полуцилиндре имеется штрих с отметкой 0, расположенный против нулевого штриха на первом полуцилиндре при свободном состоянии стержня.(72) Асангалиев Елибек Атрауович Дейнеко Павел Федорович Асангалиева Мадина Елибековна(73) Республиканское государственное казенное предприятие Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО МЕХАНИКЕ(57) Изобретение относится к учебным приборам по теоретической механике и может быть использовано для демонстрации нагружения фермы сосредоточенными силами и усилий, возникающих при этом в стержнях и опорах. Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является упрощение конструкции учебного прибора по механике и повышение наглядности в части степени нагружения стержней. Технический результат при осуществлении изобретения заключается в снижении количества деталей при изготовлении 23233 Изобретение относится к учебным прибором по теоретической механике и может быть использовано для демонстрации нагружения фермы сосредоточенными силами и усилий, возникающих при этом в стержнях и опорах. Известен учебный прибор по механике,содержащий балку, концы которой связаны с установленными на основании посредством шарниров, каждый из которых выполнен в виде кривошипа с двумя осями, одна из которых установлена в опоре, а другая связана с балкой, и указатели направления действия сил, жестко связанные с кривошипами и расположенные по линии, соединяющей центры осей кривошипов, при этом он снабжен по крайней мере одной упругой связью, соединяющей основание с балкой,дополнительным указателем направления действия силы, а упругая связь выполнена в виде соединенных между собой пружины и стержня,свободные концы которых шарнирно связаны соответственно с основанием и балкой, в основании выполнена криволинейная прорезь для установки шарнира, связывающего пружину с основанием, и дополнительный указатель направления действия сил жестко связан со стержнем и установлен вдоль него (а. с. СССР 1014005, кл. 09 23/08, 1983,БИ-15). Основным недостатком данного прибора являются узкие демонстрационные возможности,так как он демонстрирует только силы и реакции нагруженной балки,а также сложность конструкции, и недостаточная определенность степени нагружения стержней. Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому изобретению является, учебный прибор по механике, содержащий нагружаемый элемент, концы которого связаны с установленными на основании подвижной и неподвижной опорами посредством шарниров, снабженных стрелочными указателями реакций, и средство для задания нагрузки, при этом он имеет дополнительные стрелочные указатели реакций, нагружаемый элемент выполнен в виде шарнирно связанных между собой в плоскую ферму раздвижных стержней, дополнительные указатели реакций установлены в средней части каждого стержня, а средство для задания нагрузки выполнено в виде переставного рычага, имеющего на конце стрелку с гнездом, диаметр которого соответствует диаметру шарниров, соединяющих стержни, и каждый раздвижной стержень состоит из двух полуцилиндров, расположенных в них упоров и связывающей упоры пружины, при этом каждая часть стержня в месте расположения упора имеет два кронштейна, один из которых снабжен взаимодействующей со стрелочным указателем реакций вилкой, а другой имеет поворотную ось,жестко связанную со стрелочным указателем реакций (см.а. с. СССР 1264226, Кл. 09 23/08,-38,1986). Основным недостатком данного прибора является низкие демонстрационные возможности 2 из-за сложности конструкции и недостаточная определенность степени нагружения стержней. Задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в упрощении конструкции прибора и повышении наглядности в части степени нагружения стержней. Технический результат, получаемый при осуществления данного изобретения состоит в упрощении конструкции, за счет снижения количества деталей при изготовлении стержней и большая наглядность, за счет возможности определения не только состояния стержней, сжат он или растянут, но и в какой степени относительно друг друга они деформированы. Требуемый технический результат достигается следующим.,Предложен учебный прибор по механике содержащий нагружаемый элемент, выполненный в виде шарнирно связанных между собою в плоскую ферму раздвижных стержней, концы которого связаны с установленными на основании подвижной и неподвижной опорами посредством шарниров,снабженных стрелочными указателями реакций,средство для задания нагрузки, выполненное в виде переставного рычага, имеющего на конце стрелку с гнездом соответствующим диаметру шарниров, и дополнительные указатели реакций, при этом каждый раздвижной стержень состоит из двух полуцилиндров, расположенных в них упоров и связывающей упоры пружины, отличающийся тем,что дополнительные указатели реакций выполнены в виде линейной шкалы со знаками плюс,минус и ноль на одном из полуцилиндров раздвижного стержня и нулевого штриха со знаком ноль на другом полуцилиндре этого же стержня,расположенного против штриха ноль первого полуцилиндра. Такое выполнение учебного прибора по механике обеспечивает наглядность деформации стержней, так как смещение нулевого штриха в сторону минус показывает, что стержень сжат, а величина этого смещения, показывает степень сжатия, то-есть величину силы сжатия, то-же и при смещении нулевого штриха в сторону плюс, или при растяжении стержня. Кроме того, конструкция учебного прибора по механике упрощена. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором на фиг.1-общий вид учебного прибора по механике на фиг. 2-стержень фермы, разрез на фиг. 3-ненагруженный стержень, общий вид на фиг.4 сечение А-А на фиг. 3. Учебный прибор по механике состоит из нагружаемого элемента, выполненного в виде шарнирно связанных между собой в плоскую ферму раздвижных стержней 1-11, концы которой связаны с установленными на основании 12, подвижной 13 и неподвижной 14 опорами посредством шарниров 15,снабженных стрелочными указателями 16 реакций и средством для задания нагрузки,выполненным в виде перестановочного рычага 17,имеющего на конце стрелку с гнездом 18, диаметр которого соответствует диаметру шарниров 19,соединяющих стержни 1-11. 23233 Каждый раздвижной стержень состоит из полуцилиндров 20 и 21, расположенных в них упоров 22 и 23, и размещенной между упорами пружины 24. На полуцилиндре 20 нанесена или приклеена равномерная шкала 25 со знаками ноль и минус, а на полуцилиндре 21 штрих 26 со знаком ноль, который наносится на полностью собранном стержне, против нулевого штриха шкалы 25 (см. фиг. 3). Учебный прибор по механике работает следующим образом. Нагружают ферму путем нажатия рычага 17 на шарнир 19, при этом стержни, составляющие ферму,испытывают сжимающие и растягивающие усилия. Некоторые стержни могут не испытывать никаких усилий, то есть при определенном направлении и точке приложения внешней силы они не работают. Так, в случае, изображенном на фиг. 1, сжимающие усилия испытывают стержни 1, 3, 11, 4, 5, 8 и 9,растягивающие стержни 10, 2 и 7, а стержень 6 не работает. При растяжении стержень удлиняется за счет сжатия пружины 24 между упорами 23, а упоры 22 отходят от пружины 24 на расстояние, равное ее деформации. При этом при взаимном смещении полуцилиндров штрих 26 смещается в направлении к плюсу шкалы 25, показывая таким образом направление усилия в стержне. При сжатии стержень укорачивается за счет сжатия пружины 24 между упорами 22, а упоры 23 отходят от пружины 24. При этом штрих 26 смещается к минусу шкалы 25, что показывает направление усилия в стержне, а величина смещения дает величину силы сжатия в условных единицах, приложенную к этому стержню. Стрелочные указатели 16 показывают направление реакции подвижной 13 и неподвижной 14 опор. При изменении направления приложенной к ферме внешней силы или при изменении точки ее приложения вид нагружения стержней фермы меняется. Так, при действия нагрузки вертикально(вертикальное расположение рычага 17) на шарнир 19 растягивающие усилия испытывают стержни 3,10, 2, 6, 7 и 9, сжимающие - стержни 1, 11, 4, 5 и 8. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Учебный прибор по механике, содержащий нагружаемый элемент, выполненный в виде шарнирно связанных между собою в плоскую ферму раздвижных стержней, концы которого связаны с установленными на основании подвижной и неподвижной опорами посредством шарниров,снабженных стрелочными указателями реакций,средство для задания нагрузки, выполненное в виде переставного рычага, имеющего на конце стрелку с гнездом, соответствующим диаметру шарниров, и дополнительные указатели реакций, при этом каждый раздвижной стержень состоит из двух полуцилиндров, расположенных в них упоров и связывающей упоры пружины, отличающийся тем,что дополнительные указатели реакций выполнены в виде линейной шкалы со знаками плюс,минус и ноль, на одном из полуцилиндров раздвижного стержня и нулевого штриха - со знаком ноль, на другом полуцилиндре этого же стержня,расположенного против штриха ноль первого полуцилиндра.