Устройство для моделирования сухого трения

(19) (11) За) С 06 С 7/25 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ бГ Св ЕЛЬСТВ.8)е свидетельство СС06 С 7/48, 1967.свидетельство СССР06 С 7/48, 1973 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СУХОГО ТРЕНИЯ, содержащее масштабный резистор, операционный усили.тель, выход которого является выходом устройства, первый четырехдиодный выпрямительный мост, первый и второй выводы первой диагонали которого соединены соответственно с входом и выходом инвертора, а первый и второй выводы второй диагонали подключены к первым выводам соответственно первого и второго токаэадающих резисто-. ров, вторые выводы которых соедипены соответственно с первым и вторым выводами первой диагонали второго четырехдиодного выпрямительного моста,первый вывод второй диагонали которого подключен к первому выводумасштабного резистора и к входу операционного усилителя, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены накопительный конденсатор, блок моделирования сил трения, выполненныйв виде блока умножения, и блок моделирования коэффициента трениявыполненный в виде элемента нелинейности типа параболы, причем второйвывод масштабного резистора являетсяпервым входом устройства, второйвход которого подключен к первому входублока умножения, выход которого соединен с входом инвертора, вход операционного усилителя через накопительный конденсатор соединен с выходомоперационного усилителя, с вторымвыводом второй диагонали второго четырехдиодного выпрямительного мостаи с входом элемента нелинейности типа параболы, выход которого подключенк второму входу блока умножения109 1186 50 ГЗЪ гдеИзобретение относится к аналоговойвычислитсльиои технике и может быть использовано при моделировании динамики механических систем с парамитрения, имеющими нелинейную зависимость коэффициента трения от скоростиотносительного перемещения,Известно устройство для моделирования сухого трения, содержащее источ.ники положительного и отрицательногонапряжений, два встречно включенныхдиода, четырехдиодиый мост, операционный усилитель и масштабные резисторы 11.Недостатком этого устройства является низкая точность моделирования.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройстно для моделирования сухоготрения, содержащее масштабный резистор, операционный усилитель, выходкоторого является выходом устройства, первый четырехдиодный ныпрямительный мост, первый и второй выводыпервой диагонали которого соединенысоответственно с входом и выходоиинвертора, а первый и второй выводывторой диагонали подключены .к первымвыводам соответственно первого ивторого токозадающих резисторов, вторые выводы которых соединены соответственно с первым и вторым выводами первой диагонали второго четырехдиодного выпрямительного моста, перный вывод второй диагонали которогоподключен к первому выводу масштабного резистора и к входу операционногоусилителя 2,Однако известное устройство неотражает нелинейной зависимости коэф фициента трения от скорости и поэто-му имеет низкую точность моделирования,Цель изобретения - повышение точ" н 8 сти эа счет учета нелинейной зависимости коэффициента трения и непос.тоянства но времени нормальной нагрузки в трущейся паре,Поставленная цель достигается тем, что в устройстно, содержащее масштабный резистор, операционный усилитель, выход которого является выходом устройства, первый четырехдиодный ныпрямительиый мост, первый55 и, второй выводы диагонали которого соединены соответственно с входом и выходом иннертора, а первый и второй выводы второй диагонали подключены к первым выводаи соответственно первого и второго токоэадающих резисторов, вторые выводы которых соединены соответственно с первым и вторым выводами первой диагонали второго четырехдиодного выпрямитель- ного моста, первый вывод второй диагонали которого подключен к первому выводу масштабного резистора и к входу операционного усилителя, введены накопительный конденсатор, блок моделирования сил трения, выполненный в виде блока умножения, и блок моделирования коэффициента трения, выполненный в виде элемента нелинейности типа параболы, причем второй вывод масштабного резистора является первым входом устройства, второй вход которого подключен к перному входу блока умножения, выход которого соединен с входом инвертора, вход операционного усилителя через накопительный конденсатор соединен с вы ходом операционного усилителя, с вторыи выводом второй диагонали второго четырехдиодного выпрямительного моста и с входом элемента нелинейности типа параболы, выход которого подключен к второму входу блока умножения.На чертеже изображено предлагаемое устройствоУстройство содержит операционный усилитель 1, инвертор 2, масштабный резистор 3, токоэадающие резисторы 4 и 5, четырехдиодные выпрямительные мосты 6 и 7, накопительный конден" сатор 8, блок моделирования коэффи-:. циента трения, выполненный в виде элемента 9 нелинейности типа параболы, блок моделирования сил трения, ныполненный в виде блока 1 О умножения, Кроме того, четырехдиодиые мосты 6 и 7 содержат диоды 11, а инвертор 2 содержит операционный усилитель 12 и масштабные резисторы 13.Устройство работает следующим образом.Устройство реализует математическую модель сухого трения в видеМ Рц ш (Ч) зцрЮ при Ч т О (1)Рр задп Р при Ч О.пРфР р (2)Р приЧОсила трения;- нормальная составляющаянагрузки в трущейся паре;э 10911861 ц(Ч) - коэффициент трения;Ч - относительная скорость перемещения;- коэффициент трения приЧ=О; 5Р - движущая сила,На Вход 1 подается напряжениеКР, пропорциональное величине движущихся сил Р , под действием которых осуществляется относительное перемещение в трущейся паре. Знак напряжения может быть любым и определяется направлением сил Р . На вход 11 подается определенного знака напряжение1 К Рпропорциональное величине мгно- л 5венного значения нормальной нагрузкиР 1 л (С) в трущейся паре. С помощьютипового элемента 9 нелинейности набирается предварительно требуемаяфункциональная зависимость 11 (Ч). НаОпряжение Кр ц (Ч) с выхода этого блока умножается на напряжение КгРц наблоке 10 умножения, на выходе которого напряжение 11 пропорционапьновеличнне сил трения КР 11 (Ч) прн ЧРО 25ипи величине сил трения покоя КРр приЧ О, Вне зависимости от знака на пряжейия 11 на выходе блока умноженияв точке а потенциал всегда положитель.ный (+Б),а в точке о - отрицательный(-Ц) , это обеспечивается с помощьючетырехдиодного выпрямительного моста 7 с инвертором 2 и является необходимым для реализации функции сигнатуры с помощью четырехдиодного вы,прямительного моста 6,При малых значениях входного напряжения и неподвижнои массеЬч(КЧ - О,д= О)КР-К,Рпвсе диоды 11 моста 7 открыты и вы-л фполняется равенство 1 1= . К Рг Сфчто соответствует уравнению (3).В случае, когда движущая силапревышает силу трения покоя 45Р.(ККе 1-Рл Рв), закрывается одна пара диодов 11, если входйое напряжение положительно, нли другая парадиодов 11, если - отрицательно, вели 50чина тока определяется рапряжеиием+ 11 на резисторах 4 и 5 и становится равной = вКРз 1 дп (КР ),чтогсоответствует уравнению (2)При этом начинается относительное перемещение в трущейся паре - ФО ПоЭ Яф явление выходного напряжения на операционном усилителе(КЧ Ф 0) приводит.к изменению коэффициента трения(Ч) в элементе 9 нелинейности, функционапьная зависимость которого определяет соответствующее значение величины силы трения 11. К Рр(Ч) ада (КЧ), что соответствует уравнению (1).Предлагаемая модель сухого трения дает возможность набирать любую зависимость коэффициента трения от скорости перемещения с более высокой точностью воспроизведения ее математической модели. Кроме того, наличие входа для нормальной составляницей нагрузки в трущейся паре, в общем случае являющейся переменной величиной, позволяет более точно воспроизводить динамические процессы в реальной трущейся паре. Это позволяет существенно сократить объем натурных исследований в производственных условиях, сократить сроки проектирования различных механических систем с парами трения, а так. же различных средств устранения нели. нейных колебаний, зачастую возникающих в парах трения. Предлагаемая модель может быть использована дпя исследования внеш-ней динамики угледобывающих комбайнов,перемещающихся; на лыжах по ставу конвейера, как на стадии проектирования, так и при анализе динамической нагруженности уже созданных в металле, а также ъ системах автоматизированного проектирования в угольном машиностроении, где производственные условия относятся к наиболее тяжелым. Кроме того, модель может быть использована и в других отраслях машиностроения, где применяются пары трения. ВВИПИ Заказ 3082/46 Тираж 699 , Подписное филиал ППП затаит", г.Ужгород, ул.Проектная, 4