Устройство для полунатурного моделирования виброударных механических систем

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 191 С 7/48 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСА ольз ванного их пру- изобре- функдинами жинньх Р 30техничес менто ммутирую Целью ширенией х ус являе ис нияонал ечкуса К.М.Р ных в счет учехся плосзможностеи за тик соударяющи элементов, Ц та хар ких пр инных ство СССР1978о СССР1975,НАТУРНОГО1 Х МЕХАНИния рамы игае я путем вве прикрепленнь он- леетель7/4 ельст С 7/4 ПОЛУ УДАР НЬ пружинным концу ко силы, бл тной силы сол енто к свободномукреплен датчи о примита электромаг ного оптич и до- кционния . ф п. кого про полни лока мерения полоемента 1 з обласужинн осит может быть ис(21) 3614149/24-24 (22) 06,07,83 (46) 15,08.86, Бюл. (7) Каунасский пол титут им,Антанаса С (72) В.В.Осташявичю кис и И.О.Скучас (53) 681,333 (088,8 (56 Авторское свид Р 714420, кл. ц 06Авторское свидет Р 562836, кл, б Об (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВИБРО ЧЕСКИХ СИСТЕМ (57) Изобретение от ти машиностроения и ИЗОБРЕТИДЕТЕПЬСТВУ,1251116 ано для автоматизир еского синтеза плос(2)Зх ф О Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для автоматизированного. динамического синтеза плоских пружинных элементов коммутирующих управляемых устройств.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет учета характеристик соударяющихся плоских пружинных элементов,На чертеже представлена блок-схема.устройства.Устройство содержит раму 1, на которой консольно закреплен пружинный элемент 2, к свободному концу которого прикреплен датчик 3 силы, Над пружинным элементом 2 размещен электромеханический преобразователь 4 блока имитации удара, на оптической оси ортогонально плоскости колебаний пружинного элемента 2 размещены источник 5 света, цилиндрический объектив 6, экран 7 и фоторегистрирующий элемент 8, соединенный с индикатором 9. Первый блок 10 модели рования передаточных функций состоит из последовательно соединенных первого усилителя 11, умножителя 12, первого 3 и второго 14 интеграторов и второго усилителя 15, при этом выходвторого усилителя 15 подключен к второму входу первого интегратора13, Второй блок 16 моделирования передаточных функций состоит из последовательно соединенных первого усилителя 17, умножителя 18 первого 19 ивторого 20 интеграторов, второго усилителя 21 и сумматора 22, при этомвыход второго усилителя 21 подключен к второму входу первого интегратора 19. Третий 23 и четвертый 24блоки моделирования передаточныхфункций состоят из соответствующихусилителей 25 и 26, входы которыхподключень к выходу генератора 27электрических колебаний блока 28 имитации электромагнитной силы, а выходы подключены к третьему и четвертому входам сумматора 29 бпока 30 определения положения ударного элемента. К первому входу сумматора 29 подключен выход второго усилителя первого блока 1 О моделичования передаточных функций,а к второму входу сумматора 29 - выход сумматора 22 второгоблока 16 моделирования передаточныхфункций. Выход генератора 27 подключен также к второму входу умножителя 18 второго блока моделирования передаточных Функций, выход источника 31 напряжения подключен к входам первых усилителей 11 и 17 первого и второго блоков моделирования передаточных функций, а также к второму входу сумматора 22 второго блока моделирования передаточных функций, Выход датчика 3 силы через усилитель 32 подключен к второму входу умножителя 12 первого блока моделирования передаточных функций, а выход сумматора 29 подключен к входу электромеханического преобразователя 4 блока имитации удара.Устройство работает следующим образом.При соударении плоского пружинного элемента 2 с подвижной частью электромеханического преобразователя 4 элемент 2 начинает совершать изгибные колебания, Преобразователь 4 предназначен для имитации положения конца моделируемого плоского пружинного элемента виброударной системы, С целью осуществления указанной имитации движение моделируемого пружинного элемента (элемент также рассматривается как стержень с защемленным началом и свободным концом) опишем дифференциальным управлением вида() = Оа Э 2 где х - пространственная координата;у (х,1)- прогиб упругой оси пружинного элемента;Е, - жесткость при изгибе;п 1 - прогонная масса;0,) - внешняя возмущающая силана единицу длины модулируемого пружинного элементацтобы построить структурную схемумоделируемого пружинного элемента,рассматриваются следующие граничныеусловия: для защемленного конца для свободного конца с учетом ударного взаимодействия моделируемогопружинного элемента и реального пружинного элемента 2 а- О- =Г(1 1) ус 2 (3)Уо, с УоЗхДхР+щРб 45 50 55 хНа24 Е 1 соответственно Суммирование в блоке 29 выходов блоков 1 О, 16, 23 и 24 позволяет сформировать необходимый сигнал, представляющий правую часть уравнения,41. На выходе умножителя 18, таким образом, Формируется сигиац, пропорциональный щ 1 л Р 2 Е 3 , 3 / 1 оОстальная часть второго блока 16моделирования передаточных Функцийдолжна моделировать передаточнуюфункцию вР -- + Г12 11+, р гКР 16 редаточной функцией блоков 13, 14 и 15, то схема также должна включать интеграторы 19, 20 и усилитель 21 с сумматором 22, который первым входом соединен с выходом усилитеР пя 21 с весовым коэффициентом а вторым входом с весовым коэффициентом02- с выходом источника 31 постоянного напряжения. Таким образом, на выходе второго блока 16 моделирования передаточных функций моделируется передаточная Функция Блоки 23 и 24 выполнены в виде усилителей 25 и 26 с весовыми коэффи 8 х циентами соответственно --- и4 ЕЭ их выходах формируются Р х4с20 25 30 35 40 Контроль над процессом движения точек соударяющихся пружинных элементов, т,е, моделируемого элемента 2, осуществляется следующим образом. Свет из источника 5 падает на пружинный элемент 2, совершающий виброударные колебания. Теневое изображение пружинного элемента г увеличивается в поперечном направлении объективами 6 и проектируется на светорассеивающий экран 7. На обратной стороне экрана установлен фоторегистрирующий элемент 8. Колебания теневого изображения пружинного элемента 2 вызывает соответствующие колебания интенсивности света, падающего на элемент 8. Колебания интенсивности света превращаются в фототоки и подаются в индикатор 9, Применение цилиндрического объектива б позволяет увеличить изображение пружинного элемента 2 в поперечном направлении до 50 раз при незначительном увеличении его в продольном направлении,Таким образом, изменяя коэффициент В в блоках моделирования передаточных функций и контролируя ударное взаимодействие пружинных элементов с помощью системы измерения, можно моделировать виброударную систему, состоящую из двух плоских пружинных элементов, а также определять оптимальные соотношения их длин обеспе 1чивающих заданное качество контактирования. Изменяя также форму и амплитуду сигнала на выходе блока 27, можно определять параметры электромагнитной управляющей цепи, обеспечивающие заданное качество работы рассматриваемого ударного механизма. фор мула изобретения 1, Устройство для полунатурного моделирования виброударных механических систем, содержащее четыре блока моделирования передаточных функций, блок определения положения ударного элемента, блок имитации удара, выполненный в виде электромеханического преобразователя, и датчик силы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет учета характеристик соударяющихся плоских пружинных элементов, в него введены. блок имитации электромагнитной силы, выполненный в виде генератора элект12511 10 катором,Составитель Г.ЗелинскийТехред О. Сопко Редактор И.Рыбчелко Корректор В,Бутяга Тираж 671 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб, д,4/5 Заказ.4414/48 Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул,Проектная,рических колебаний, усилитель, источник напряжения, рама, на которойконсольно закреплен пружинный элемент, и оптический проекционный блокизмерения положения пружинного элемента, оптическая ось которого ориентирована ортогонально плоскостиколебаний пружинного элемента,причем первый блок моделирования передаточных функций содержит первыйусилитель, умножитель, первый и второй интеграторы и второй усилитель,второй блок моделирования передаточных функций содержит первый усилитель, умножитель, первый и второй 5интеграторы, второй усилитель и сумматор, третий и четвертый блоки моделирования передаточных Функцийвыполнены в виде усилителей, блокогределения положения ударного элемента выполнен в виде сумматора,электромеханический преобразовательблока имитации удара размещен надпружинным элементом, а датчик силыприкреплен к свободному концу пружинного элемента, при этом выход первого усилителя первого блока моделирования передаточных Функций подключен к первому входу умножителяэтого блока, выход умножителя подключен к первому входу первого интегратдра первого блока моделированияпередаточных функций, выход которого через второй интегратор и второй усилитель этого блока подключенк первому входу сумматора блока опрецеления положения ударного элементаи к второму входу первого интегратора первого блока моделирования передаточных Функций, выход первого 40усилителя второго блока моделирования передаточных функций подключенк первому входу умножителя этогоблока, выход умножителя подключенк первому входу первого интеграто- д 16 8ра второго блока моделирования передаточных Функций, выход которого че рез второй интегратор и второй усилитель этого блока подключен к второму входу первого интегратора второго блока моделирования передаточных функций и к первому входу сумматора этого блока, выход которого подключен к второму входу сумматора бло - ка определения положения ударного элемента. выход которого соединен с входом электромеханического преобразователя блока имитации удара, выход датчика силы через усилитель подключен к второму входу умножителя первого блока моделирования передаточных Функций, выход генератора электрических колебаний блока имитации электромагнитной силы подключен к входам усилителей третьего и четвертого блоков моделирования передаточных Функций и к второму входу умножителя второго блока моделирования передаточных Функций, выход источника напряжения подключен к входам первых усилителей первого и второго блоков моделирования передаточных Функпии и к второму входу сумматора второго блока моделирования передаточных функций, а выходы усилителей третьего и четвертого блоков моделирования передаточных функций подключены соответственно к третьему и четвертому входам сумматора блока определения положения ударного элемента.2, Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, оптический проекционный блок измерения положения пружинного элемента содержит последовательно размещенные на оптической оси источник света, цилиндрический объектив, экран и Фоторегистрирующий элемент, соединенный с инди