Устройство для воспроизведения зависимости коэффициента трения от продолжительности периодов покоя и движения элементов пар трения
„„QlJ „„1043683
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН зов G 06 G 7/48
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3459171/18-24 (22) 25. 06. 82 (46) 23.09.83. Бюл. М 35 (72) Г.В.Трель (71) Ковровский филиал Владимирского политехнического института (53) 681.333(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
М 260292, кл. G 06 G 7/48, 1968.
2. Коган Б.Я. Электронные модели- . рующие устройства и их применение.
M.. Физматгиз, 1963, с.403 (прототип). (54)(57) уСТРОйСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ
ОТ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ПЕРИОДОВ ПОКОЯ
И ДВИЖЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ flAP ТРЕНИЯ, содержащее операционный усилитель, вы" ход которого является выходом уст-: ройства и соединен с первым входом ограничителя максимального коэффициента трения покоя, выход которого соединен с входом операционного уси" лителя., выход которого соединен с
1 первым входом ограничителя, выход которого соединен с входом операционного усилителя, вход которого является входом устройства, второй вход ограничителя максимального коэффициента трения. покоя подключен к первому выводу первого согласующего резистора, второй вывод которого соединен с выходом источника опорного напряжения, второй вход ограничителя подключен к первому выводу второ" го согласующего резистора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него вввден блок формирования зависимости коэффициента трения от периода движения, содержащий два масштабных резистора; ограничительный диод и накопительный конденсатор, первый вывод которого . соединен с первым выводом первого
C согласующего резистора, второй вы- S вод накопительного конденсатора соединен с первым выводом первого масштабного резистора и с катодом огра- . С ничительного диода, анод которого подключен к первому выводу второго Я масштабного резистора, второй вывод которого соединен с вторым выводом первого масштабного резистора и с вторым выводом первого согласующего резистора, второй вывод второго согласующего резистора подключен
Cb к шине нулевого потенциала.
1 10
Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. и предназначено для использования при моделировании механических систем с парами трения, коэффициенты трения движения которых зависят от продолжительности лериодов относительных покоя и движения элементов этих пар.
Известно устройство для моделирования коэффициента трения, содержащее инвертор, двухполупериодный диод"1 ный выпрямитель, три сумматора, блок деления, релейное звено на операци.-. онном усилителе с диодными ограничителями в его обратных связях, интегрирующую цепочку, выполненную на конденсаторе и двух резисторах, один из которых последовательно соединен с диодом, воспроизводящее зависимость коэффициента трения движения от относительной скорости элементов моделируемой пары трения с учетом влияния продолжительноСти периодов их относительных движения и покоя 1 ).
Недостатком этого устройства является большое число элементов-й связей между ними, что снижает точность моделирования..
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для моделирования силы сухого трения, содержащее операционный усилитель, вход и выход которого являются соответственно входом и выходом устройства, два диодных огра- ничителя, первые входы которых подключены к выходу операционного усилителя, а выходы - к его входу,ко вторым входам ограничителей через согласующие резисторы подключены источники постоянных опорных напряжений C2 j.
Недостатком известного устройства является то, что оно не воспроизводит зависимости коэффициента трения от продолжительности периодов относительных покоя и движения элементов, этих пар.
43683 2
ЭО
45
25 ного усилителя, выход которого соединен с первым входом ограничителя, выход которого соединен со входом операционного усилителя, вход которого является входом устройства, второй вход ограничителя максимального коэффициента трения. покоя подключен к первому выводу первого согласующего резистора, второй вывод которого соединен с выходом источника опорного напряжения, второй вход ограничителя подключен к первому выводу второго согласующего резистора, введен блок формирования зависимости коэффициента трения от периода движения, содержащий два масштабных резистора,. ог"раничительный диод и накопительный конденсатор, первый вь.вод которого соединен с первым выводом первого согласующего резистора, второй вывод накопительного конденсатора соединен с первым выводом первого масштабного резистора и с катодом ограничительного диода, анод которого подключен к первому выводу второго масштабного резистора, второй вывод которого соединен со вторым выводом первого масштабного резистора и со вторым выводом nepeoro согласующего резистора, второй вывод второго согласующего резистора подключен к шине нулевого потенциала.
На чертеже изображено предлагаемое устройство.
Устройство содержит операционный усилитель 1, ограничитель 2 максимального коэффициента трения покоя, ограничитель 3, согласующие резисторы ч и 5, источник 6 опорного напряжения, блок 7 формирования зависимости коэффициента трения от периода движения, который состоит из накопительного конденсатора 8, двух масштабных резисторов 9, 10 и ограничи-. тельного диода 11. Кроме того, ограничители 2 и 3 содержат диоды 12 и резисторы 13. Устройство работает следующим об55
Целью изобретения является повыше." ние точности воспроизведения.
Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее операционный усилитель, выход которого является выходом устройства и соединен с пер-. вым входом ограничителя максимального коэффициента трения покоя, выход которого соединен со входом операционразом.
Напряжение со входа устройства, пропорциональное модулю относительной скорости скольжения элементов моделируемой пары, подается на вход операционного усилителя 1, на выходе которого за счет его высокого коэффициента усиления напряжение практически скачком возрастает до такого значения, при котором потенциал на
10436 где як
Э втором входе ограничителя 2 уменьшится практически до нуля; При этом диод 12 ограничителя 2 откроется и введет в действие резисторную обратную связь;поэтому величина напря- жения на выходе операционного усилителя 1 будет определяться потенциалом напряжения на делителе, состоящем иэ последовательно соединенных резистора 13 ограничителя 2 и первого, 10 согласующего. резистора 4 с параллельным ему блоком 7 формирования зависимости коэффициента трения от периода движения. Этот потенциал зависит как от соотношений сопро- 15 тивлений резисторов указанного делителя напряжения, так и от напряжений источника 6, пропорционального максимальному коэффициенту трения трогания. 20
В момент скачка выходного напряжения операционного; усилителя 1, соответствующего моменту трогания, делитель напряжения будет представлять собой последовательную цепь из 25 резистора 13, ограничителя 2 и параллельных первого согласующего резистора 4 с масштабными резисторами 9 и 10, а после зарядки.накопительного конденсатора 8, - только из резис- 30 тора 13, ограничителя 2 и первого согласующего резистора 4. В результате напряжение на выходе операци" онного усилителя 1, т.е. на выходе устройства, пропорциональное коэффициенту трения движения, экспоненциально от большей величины, соответствующей коэффициенту трения трогания, будет уменьшаться до величины, соответствующей текущему значению коэффициента трения движения, зависящему как от величины коэффициента трения трогания, так и от продол" жительности периода движения. в момент остановки, так и от продолжительности периода покоя.
Заземление второго входа ограничителя 3 через второй согласующий резис тор 5 обеспечивает устойчивую работу операционного усилителя 1, в частности при нулевом напряжении на его входе.
Выбором направления установки диода 11 и соотношений величины емкости накопительного конденсатора 8 и сопротивлений резисторов 4,9 и 10 обеспечиваются требуемые соотношение ,и величины (в общей случае ) различ" ных постоянных времени отмеченных экспоненциальных процессов измене" ния коэффициентов трения движения и трогания в периоды относительных движения и покоя.
Выполнение устройства предлагаемым образом позволяет на выходе операционного усилителя, т.е. на выходе уст" ройства, воспроизвести напряжение, пропорциональное текущему значению коэффициента трения движения f ° описываемому следующим уравнением:
Сi+ 1
„ Р в 0
- порядковый номер после довательно чередующихся периодов покоя и движения", Ь вЂ” текущее время продолжи1+1 тельности 1+1 периода. относительного движения, отсчитываемое с момента начала этого периода;
При уменьшении напряжения на вхо": 45 де операционного усилителя 1 до нуля, что соответствует прекращению относительного движения элементов моделируемой пары трения, т.е. в момент окончания периода относительного движения и начала периода их отно- где сительного покоя, потенциал напряжения на втором входе ограничителя
2 начнет экспоненциально увеличиваться до величины, соответствующей 55 текущему значению коэффициента тре" ния .трогания,зависящему как от величины коэффициента трения движения тр
- текущее значение коэффициента трения трогания в период покоя;
- текущее время продолжительности 1 периода относительного покоя, отсчитываемое с момента начала этого периода;
1043683 4 * (ф =О). коэффициент трения деиие.ния в момент окончания 3-1
i-1 периода движения и на-. чала iпериода покоя,,т..е. в момент остановки при 5
0; . (1. =0/- коэффициент трения tporaния в момент окончания i
1+ 1 периода покоя и начала
i+1 периода движения, т.е. при t = 0; цф В 1+4
Е У .. - максимальное и минимальное
%ox 1юф и
° и возможные значейия коэфф и,циентов трения соответст:венно трогания и движения п АЬ» при t =и t
Т Т ":постоянные времени экспк е др поненциальных процессов
1 изменения коэффициентов трения трогания и движе.ния в периоды относительных покоя и движения, в бщем случае Т„„Ф Тдв
Этим обеспечивается расшмрение функциональных возможностей предлагаемого устройства по сравнению с известным, что позволяет шире исполь-зовать аналоговые вычислительные мааины для моделирования механических систем с парами трения, особенно в тех -случаях, когда элементы этих пар работают в режиме чередования периодов относительных движения и покоя. Наибольший эффект может быть получен при моделировании на наиболее простых и, следовательно, на наиболее дешевых аналоговых вычис-, лительных машинах.
ВНИИПИ Заказ 7340/53
Тираж 706 Подписное
Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4
