2020-10-11
221Техника безопасности
· Не опираться на установку.
· Исключить падение грузов, что может повлечь за собой травму.
· Не перегружать стержни.
· Не раскачивать руками шнур, удерживающий гиредержатель.
· Не помещать ноги при нагружении гирями под гиредержатель.
Подготовка к работе УТМ-1
· Изучить устройство установки и порядок выполнения лабораторной
работы.
· С помощью регулировочных опор установить установку по уровню.
· Проверить положение шнура на рамках и надежность соединения с гиредержателем.
· Убедиться в надежности крепления роликов к стойкам.
· Исключить загромождение подходов к установке и нахождение на ней посторонних предметов.
Устройство и принцип работы УТМ-1
Установка УТМ-1 предназначена для выполнения лабораторной работы по исследованию системы сходящихся сил.
Техническая характеристика:
- масса установки, кг - 35
- габариты установки, мм - 550 х 800 х 1400
- высота опускания грузов, мм - 300
|
|
|
- вес груза, Н - 10
- количество грузов, шт. - 6
Установка состоит из основания, которое представляет собой сварную конструкцию, выполненную из швеллеров разных профилей (рисунок 1).
На столе основания 5 закреплены опоры стержней 1 и 2.
Левая стойка 6 имеет продольный паз для перемещения в вертикальном положении. В этом продольном пазу установлена опора ролика 9.
Левую 6 и правую 3 стойки соединяет продольная балка 8, в которой имеется паз для перемещения опор ролика 10.
Стол основания опирается на ножки, выполненные из трубы.
Установка стола в горизонтальное положение осуществляется при помощи регулировочных винтов в опорах установки.
Главным рабочим органом установки являются стержни:
- стержень 1,работает на сжатие,
- стержень 2, работает на растяжение.
Один конец шнура 4 крепится к шарниру А, соединяющему стержни 1 и 2. К другому концу шнура крепится гиредержатель, на который устанавливаются грузы 7.
Каждый стержень состоит из телескопически соединенных наружной трубки и цилиндра. Наружная трубка одним концом жестко закреплена на основании стола. В трубке помещена пружина, соединенная с цилиндром.
Для уменьшения трения между трубкой и цилиндром вставлены фторопластовые втулки. Цилиндр соединяется с шарниром А.
При увеличении нагрузки на шнур 4 в стержнях 1 и 2 возникают усилия, которые сжимают (в стержне 1) или растягивают (в стержне 2) пружину.
На деталях стержней (цилиндрах) нанесены деления, цена деления
1 кг = 10 Н.
Таким образом, практически можно определить усилия, возникающие в стержнях 1 и 2 по делениям, нанесенным на стержнях.
|
|
|
Используя уравнения равновесия для системы сходящихся сил можно теоретически рассчитать усилия (реакции стержней) в стержнях 1 и 2 в зависимости от нагрузки, приложенной к шнуру.
Общая схема испытательной установки УТМ-1
|
|
Рисунок 1 – УТМ 1
1 – стержень сжатия; 2 – стержень растяжения; 3 – правая стойка, 4 – шнур, 5 - стол основания; 6 – левая стойка, 7 – грузы, 8 – продольная балка, 9, 10 – ролики.
7 Последовательность выполнения лабораторной работы
7.1 Ознакомиться с предыдущими разделами.
7.2 Убедиться в комплектности установки.
7.3 Получить задание у преподавателя на используемые значения F – силы
(веса груза), устанавливаемой на гиредержателе.
7.4 Нагрузить стержни путем установки груза, соответствующего силе F, на гиредержатель (при этом следует слегка надавить на груз для удаления сопротивления силы трения).
7.5 Транспортиром измерить угол(γ) наклона шнура к стержню 1.
7.6 Измерить транспортиром углы (α и β) наклона стержней 1 и 2 к основанию стола 5.
7.7 Измеренные величины углов занести в отчет по лабораторной работе (углы α,β, γ).
7.8 Вычислить угол α 1 по формуле:
α1 = 180 0 – ( α + β).
7.9 Снять показания со шкалы стержней, т.е. определить S1ф и S2ф и занести в отчет.
7.10 Пользуясь рисунком 3, составить уравнения равновесия из условия: ΣFiх = 0; ΣFiу = 0.
7.11 Из уравнений равновесия определить S1p и S2р и занести полученные значения в отчет.
7.12 Определить погрешность усилий Δ S1 и ΔS2 по формуле:
ΔS = Sф – Sр.
Результат занести в таблицу отчета к лабораторной работе и сделать вывод.
Рисунок 2 Рисунок 3
7.13 Пример определения возникающих усилий в стержнях
Нагрузить гиредержатель силой F = 20Н.
Эта сила будет действовать на шарнир А стержня 1 и 2 (рисунок 2).
От действия силы F в стержнях 1 и 2 должны возникнуть усилия S1ф и S2ф, при этом стержень 2 будет растягиваться, а стержень 1 сжиматься.
(значения S1ф и S2ф снимать со шкалы стержней).
Снять показания углов наклона стержней 1 и 2 к горизонту (угол α и β), и угол наклона шнура к стержню 1 (угол γ), данные занести в таблицу 1 отчета.
Определить расчетные усилия S1р и S2р в стержнях 1 и 2 аналитическим способом (рисунок 3).
Для этого ось Х направить вдоль стержня 1.
ΣFiх = 0; ΣFiу = 0
Определить погрешность в усилиях стержней, полученных расчетным путем:
ΔS1 = S1 ф - Sр1
ΔS2 = S2ф - S2р .
8 Оформление отчета
8.1Отчет по лабораторной работе должен содержать
- дату проведения лабораторной работы,
- название работы,
- цель работы,
- оборудование,
- рисунки 2 и 3 схемы нагружения стержней,
- таблицу 1,
- проведенные расчеты по указанию преподавателя,
- вывод по работе.
Таблица 1
| № | F,Н | αo | βo | α1o | γo | S1ф,Н | S2ф,Н | S1р,Н | S2р,Н | ΔS1,Н | ΔS2,Н |
| 1 2 3 4 5 6 | |||||||||||
|
| |||||||||||
9 Контрольные вопросы
9.1 Что называется плоской системой сходящихся сил (далее - ПССС)?
9.2 В чем заключается условие равновесия ПССС?
9.3 Как формулируется условие равновесия ПССС в геометрической
форме?
9.4 Как формулируется условие равновесия ПССС в аналитической форме?
9.5 В чем состоит аналитический способ сложения сил, приложенных в одной точке?
9.6 В чем состоит правило силового многоугольника?
9.7 Укажите, какой вектор силового многоугольника является равнодействующей силой?
9.8 Что называется проекцией силы на ось?
9.9 Какое количество неизвестных сил можно определить, решая задачу на ПССС?
|
|
|
9.10 Из представленных силовых треугольников выберите треугольник, построенный для точки А.
9.11 Как целесообразнее располагать оси координат относительно сил, образующих плоскую систему сходящихся сил.
9.12 Какая система сил приложена к точке, находящейся в покое?
9.13 Чему равна равнодействующая уравновешенной системы сходящихся сил?
