Устройство для воспроизведения зависимости силы трения от скорости пар трения (его варианты)

 

1. Устройство для воспроизведения зависимости Силы трения от скорости пар трения, содержащее ин-. тегратор, первый вход которого является входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены первый и второй блоки ограничения,причем выход первого блока ограничения, подключен ко второму входу интегратора , выход которого является выходом устройства и соединен с входом второго блока ограничения, выход которого подключен к входу первого блока ограничения и к третьему входу интегратора, выход которого подключен к четвертому входу интегратора. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН зш G 06 G 7/ 48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (57) 1. Устройство для воспроизве:дения зависимости силы трения от скорости пар трения, содержащее ин-. тегратор, первый вход которого является входом устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с,целью повышения точности, в него введены пер вый и второй блоки ограничения,причем выход первого блока ограничения, подключен ко второму входу интегратора, выход которого является выходом устройства и соединен с вхо-. дом второго блока ограничения, выход которого подключен к входу пер.вого блока ограничения и к третьему входу интегратора, выход которого под- а ключен к четвертому входу интегратора.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 3441794/18-24 (22) 20.05.82 (46) 23.09.83. Бюл. N 35 (72) Г. В. Трель и О. В. Косорукова (71) Филиал Владимирского политехни" ческого института в г. Коврове (53) 681.333(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 263294к кл . G 06 G 7/48, 1969, 2. Авторское свидетельство СССР ., N 366478, кл . G 06 G 7/68,.1970 (прототип). (54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ

ЗАВИСИМОСТИ СИЛЫ ТРЕНИЯ ОТ СКОРОСТИ ПАР ТРЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ), „.SU„„1043682

С:

Ф%

° ° ьЬ»

СФ

Cb

2. Устройство для воспроизведения зависимости силы трения от скорости пар трения, содержащее интегратор, первый вход которого является входом устройства, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности, в него введены сумматор и пер вый и второй блоки ограничения,причем выход первого блока ограничения подключен к второму входу интегратоl043682. ра, выход которого Является выходом устройства и соединен со входом второго блока ограничения, выход ко торого подключен к входу первого бло ка ограничения и к первому входу сум. матора, выход которого соединен с третьим входом интегратора, выход которого подключен ко второму входу сумматора и к четвертому входу интег.ратора.

10 I5

35

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для использования при мо делировании механических систем с парами трения, силы трения которых зависят от направления и величины относительной скорости скольжения элементов пары трения.

Известно устройство для моделирования механических систем с тре нием, содержащее интегрирующий операционный усилитель, диоды и входные резисторы с четырехдиодным мостовым элементом, включенным между суммирующей точкой и выходом интегрирующего усилителя, воспроизводящее эффект действия на инерционную массу сил трения покоя и сил трения движения, при условии, что мак. симум силы трения покоя совпадает по величине с силой трения движения Г1 1.

Недостатком этого устройства является то, что нелинейные характеристики используемых диодов воспроизводят только узкий класс нелинейных зависимостей, имеющих место при трении.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для моделирования механичес". ких систем с трением, содержащее интегрирующий операционный усилитель, диоды, входные резисторы с четырехдиодным мостовым элементом, включенным между суммирующей точкой и выходом интегрирующего .усилителя, и промежуточный инерционный усилитель с ограничением, что дает возможность воспроизведения различий между трением покоя и трением движения (2 j.

Недостатком известного устройства являются его низкие точность и функциональные возможности при моделировании механических систем, имеющих сложные зависимости диссипативных сил от относительной скорости скольжения элементов пары трения;

Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для воспроизведения зависимости силы трения от скорости пар трения, содержащее интегратор, первый вход которого является входом устройства, введены первый и второй блоки о гр аничения, причем выход первого блока ограничения подключен ко второму входу интегратора, выход которого является выходом устройства и соединен со входом второго блока ограничения, выход которого подключен ко входу первого блока ограничения и к третьему входу и>тегратора, выход которого подключен к четвертому входу интегратора.

Кроме того, в устройство для восп,роизведения зависимости силы трения

30 от скорости,пар трения,, содержащее интегратор, первый вход которого является входом устройства,введены сумматор и первый и второй блоки ограничения, причем выход первого блока ограничения подключен ко второму входу интегратора, выход которого является выходом устройства и соединен со входом второго блока ограничения, выход которого подклю40 чен ко входу первого блока ограниче. ния и к первому входу сумматора,выход которого соединен с третьим вхо) Д . тр

3 10436 дом интегратора, выход которого. под- ° ключен ко второму входу сумматора и к четвертому входу интегратора.

На фиг. 1 дано предлагаемое устройство по первому варианту исполне5 ния; на фиг. 2 - то же, по второму варианту исполнения.

По первому варианту исполнения устройство содержит интегратор блоки 2 и 3 ограни чения . Интегратор 10

1 содержит операционный усилитель

4, масштабные резисторы 5 и накопительный конденсатор 6. Блоки 2 и 3 ограничения содержат операционные усилители 7, масштабные резисторы

8 и ограничительные стабилитроны 9.

Устройство по второму варианту исполнения. содержит интегратор 1,блоки

2 и 3 ограничения, сумматор 4, Интегратор 1 содержит операционный уси- 20 литель 5, масштабные резисторы 6 и накопительный конденсатор 7. Блоки

2 и 3 ограничения содержат операционные усилители 8, масштабные резисторы 9 и ограничительные стабилитроны 10, Сумматор 4 содержит операционный усилитель 11 и масштабные резисторы 12.

Устройство работает следующим образом. 30

При воспроизведении зависимости си лы трения по первому варианту напряжение со входа устройства, пропорциональное активной силе Р, действующей на моделируемую механическую систему, 35 поступает на первый вход интегратора

1, выходной сигнал которого непосредственно поступает на четвертый вход интегратора 1, на третий его вход описываемых в общем случае следующим нелинейным уравнением : тр V+aF++ где F - сила трения предельного состояния покоя перед началом движения;

82 4 через блок 3 ограничения с параллельными цепями ограничения; на второй, вход интегратора 1 этот сигнал поступает через последовательно соединен"." ные блок 3 ограничения и блок 2 ограничения. В результате алгебраического суммирования напряжений, поступивших на вход интегратора 1,и последующего интегрирования, на выходе интегратора, т.е. на выходе устройства, вырабатывается напряжение V пропорциональное скорости с учетом

"падающей" зависимости силы трения от относительной скорости -скольжеI ния элементов пары трения механической системы в режимах полусухо го, граничного и полужидкостного трения.

В случае воспроизведения более сложных зависимостей силы трения от скорости (по второму варианту) выходной сигнал интегратора 1 поступает на третий его вход через блок

3 ограничения и сумматор 4, на второй вход которого поступает выходной, сигнал интегратора 1.

В предлагаемом устройстве по сравнению с известным, в котором учитывается только ли ней ная "падающая" зависимость силы трения от скорости, обеспечена возможность получения зависимости скорости системы от действующей на нее активной силы с уче-. том сложных нелинейных зависимостей силы трения Fz< от скорости V, а именно: "падающей" (а), "горбатой" (б) и горбатой" с учетом жидкостного трения (в):

К V при МС Ч Р ал дР =

- измене(F ts1gn V при !У t V ттаоФ ние силы трения в области граничного трения "-" для "падающей" и "+" для "горбатых" зависимостей силя". тле» ния от скорости;

5 10436

К - коэффициент пропорциональности линейного участка изменения силы трения в области граничного трения; д р оа- максимальное значение в Г, р, Чщ. а скорость, с ютветствующая а ó .

0 при 1Vl 4 Нж.„,,, Чж) s19п V npu t Vt >V® ум1е !

О

- сила жидкостного трения;

Ч .„- скорость, соответствующая началу характеристики жидкостного трения; 35

К - коэффициент жидкостного трения.

Введением блока 3 ограничения между выходом и суммирующей точкой интегратора 1 учитывается "падаю82 Ф щий" характер зависимости силы трения от скорости до минимального значения силы трения в зоне до нача ла граничного. трения (г). Введением блока 2 ограничения между выходом блока 3 ограничения и суммирующей точкой интегратора 1 учитывается экстремальное значение силы трения в зоне граничного трения (ф). Введением непосредственной связи с выхода интегратора 1 на суммирующую его точку учитывается наличие. в моделируемой механической системе жидкостного трения (е) . Суммирующий же, эффект от введения перечисленных элементов и связей позволяет учесть наличие в системе падающих" зависимостей силы трения от скорости с учетом жидкостного трения (ж): инвертированием выходного сигна ла блока 3 ограничения и введением связи с выхода интегратора на вход сумма тора у чи ты вается наличие в моделируемой механической системе З5

"горбатых" и "горбатых" зависимостей силы трения от скорости с учетом жидкостного трения.

Тдчность аппроксимации характеристик может быть повышена увеличе- 40 нием числа параллельных цепей ограничения блоков 2 и 3 ограничения.Кроме того, настройкой резисторов можно отразить зависимости в режимах сухого или жидкостного трения, а также при их совокупности, т,е. устройство отражает большинство известных зависимостей скорости механической системы от действующей на нее активной силы.

Технико-экономический эффект заключается в расширении функциональных возможностей устройства и в том, что оно позволяет моделировать механические системы с парами трения на наиболее простых и, следовательно, наиболее дешевых ABM.

1043682

Фиг.1

104368.2

Составитель В, Рыбин

Редактор Н. Егорова ТехредВ,Далекорей Корректор А.Повх

Заказ 7340/53 Тираж 706 Подписное

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4