Устройство для моделирования упруговязкой фрикционной пары

(56) Авторское свидМ 1399779, кл. 8 06Авторское сеидМ 1003109, кл. О 06 ение относится к аналоговой ной техкике и может быть испри моделировании систем с ия, например в системах с реми колебаниями. Цель изобреовышание точности. Для поставленной цели в устройстормиоователь зоны нечувствиблок выделения модуля,. ммиоующий усилитель, аперионо, ключевой элемент, функциреобразователь зависимости а трения От скорости скольжеожитель, 1 ил,етельство СССРС 7/48, 1989,етельство СССР6 7/48, 1981. него соединен с входом двухполупериодчого выпрямителя, выход которого подключен к первым входам соответственно второго и третьего сумматоров, вторь,е входы которых соединены соответственна с выходами первого и второго источников постоянного напряжения, выход, второго суммата"а подключен к первому входу блока деления, выход которого соединен с третьиь: входом третьего сумматора, выход последкега подкл очек к первому входу блока Ограк.чекия и к вхоау иквертара, выход кО- торОГО соединен с вторым вхОдом блока ОГ- раничекия, первый и второй входы которого подключены соответственна к выходу и входу интегратора, вход последнего соединен с первыми выводамн первОГО и вторОГО масштабных резисторов, вторые выводы которых соединены соответственна с первым и вторьм входами устройства. кроме тога, в кего введены дополнительные интегратоо и сумматор, третий и четвертый источники постоянного напряжения и релейный усилитель, выход которого подключен к входу)( ) ) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕИТНВЕДОМСТВО СССР(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯУПРУГОВЯЗКОЙ ФРИКЦИОННОЙ ПАРЫ Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для использования при моделировании систем с парами трения, особенно систем с релаксационными колебаниями,Известно устройство для моделирования силы трения, содеожащее вход и выход по сигналам, пропорциокальньм соответственно скорости относительного перемещения элементов пары и силе сопротивления этой пары, два интегросумматора, сумматор, два инвеотора, два блока умнажениг, два ключа и четыре источника постоянных напряжений, соответствующих максимальной силе трения покоя и скольжекия и предварительному смещению.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройства для моделирования муфт трения, принятое за прототип, которое содержит ин Гегратор, ьыход которого является выходом устройства, первый и второй входы которога подключены соответственно к первому и второму входам первого сумматора, выход послед(57) Изобрет вычислитвль пользовано .арами трън лаксациокны текия - и достижения ва введены ф ТЕЛЬНОСТИ инвертор, су дическое зве ональный и коэффициент кия и перемк у 8 м., :" 1 Ф, 11 О 15 да пал нительнОГО инт 8 Грзтара, ВыхОд по- следнеГО соединен с П 8 рвым ВхОдОм дапОлнительного сумматора Выход которого под(люч 8 Н к второму Входу блОкз деления, выходы третьего и четвертого источников постоянного напряжения соединены соотВ 8 тственно с п 8 рвым вхадОм релейноГО усилителя, с Вторым ВхОдбм дополнительнОГО сумматора, третий вход катаоОГО подключен к выходу ВтороГО истОчникз пОстоянно" ", Напряжения, выход двухполупериоднога выпрямителя со 8 динен с ВТОРЫМ ВхОдОм Ре лейнаго усилителя,Основным недостатком этого устоойства является то, что в нем не предусмотрена вазможность учета диссипации энерГии В процессе предварительного упругого смещения, кроме тога, вид зависимостей коэффициента трения от скорости скольжения контактирующих поверхнаст 8 й ОГраничен классам гиперболических функций, что обусловлена применением для этих целей блока Дел 8 ниЯ,Целью изобретения является повышени- точности моделирования упруговязких пар трения.Поставленная цель достигается тем, чтоустройство, садерх(зщее ин"егратор, 6 .;ель отаицательнай связи котаоаго вкль- чен пеавый фармиоаватель 3 Оны нечувстви:-.Льнасти, Вход интегратора является .- ОЗО 1: задания скорости скольжения устрайс.ва, вход первого блока Выделения модчля соединен с входам задани скорости скольх(ения устройства, а выход - с входом релейного элемента, первый и Второй сумматоры, первый инвертор. Входом и вьхсдам подключенный соответственно к первому и Второму входам задания уровня ограничения первого формирователя зоны нечувствительности и два источника постоянного напряжения, введены мзсштабирующее звено, второй формирователь зонь: нечувствительности, второй блок выделения модуля, второй инвертар, суммирующий усилитель, в цепь обратной связи которого включен ограничивающий стаби. лот"ан, апериадическа 8 зв 8 НО, в цепь обратной связи которого включен ОГраничиВзющиЙ диод, ключевой эл 8 мент, функциональный преобразователь зависимости коэффициента трения от скорости скольжения и перемножитель, выход которого соединен со входом первого инвертара и первым входом задания уровня ограничения второго формирователя эоны нечувствительности, второй вход задания уровня ограничения которого подключен к выходу первого инвертора, вход масштабирующего звена подключен к входу задания скорости скольжения устройства, а выход - к первому входу первого сумматора, в цепь отрицательной обратной связи которого Включен второй формирователь зоны нечувствительности, второй вход первого сумматора соединен с выходом интегратора, выход первого сумматора соединен со входом второго блока выделения модуля, выход которого соединен с первым входом суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом релейного элемента. Выход первого инвертора подкл;а ,е: х третьему входу суммирующего усилителя, четвертый вход которого соединен с выходом первого источника постоянного напрякения, Выход суммиоующего усилителя подключен к первому управляющему входу ключевого элемента и входу второго инвертора, выход которого соединен с вторым управля,ощим входом ключевого элемента, информационный вход котарога соединен с выходом первого блока выделения модуля, выход суммирующего усилителя подключен к первому входу апериодического звена, второй вход которого соединен с выходом второго источника постоянного напряжения. Выхсд кл очеваго элемента через функциональный преобрдзовзт 8 ль заВисимости коэффициента трения от скорости скольжения подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходам апериодическаго звена, выход втаоога сумматора подключен к первому входу перемножителя, второй вход которого подключен к входу силы нормального давления устройства, выход первого сумматора является выходам устройства,Введение новых признаков существенно повышает точность моделирования, так как позволяет учесть потери энергии,обусловленные вязким трением в упругих элементах фрикцианной пары.На чертеже приведена структурная схема устройства, совмещенная со структурной схемой набора модели на АВМ.Устройства для моделирования упруговяэкой фрикцианнай пары состоит лз интегратора 1., в цепь обратной отрицательной связи которого включен формирователь эоны нечувствительности 2. Вход интегратора 1 является входом задания скорости скольжения устройства, Масштабирующее звено 3 своим входом соединено с входам интегратора 1, а выходам - с первым входом первого сумматора 4, Второй вход последнего псдключен к выходу интегратора 1, Выход первого сумматора 4 является выходом устройства, на котором формируется сигнал Р, пропорциональный силе, передаваемой ведамсму элементу фрикцианной пары, В10 15 20 25 цепь обратной отрицательной связи первого сумматора 4 включен второй формирователь зоны нечувствительности 5. Первые и вторые входы задания уровней ограничения первого 2 и второго 5 формирователей зон нечувствительности обьединены, К полученным общим точкам соответственно входом и выходом подключен первый инвертор 6. Первый блок выделения модуля 7 своим входом соединен с входом интегратора 1, а выходом - с входом релейного элемента 8 и. информационным входом ключевого элемента 9. Суммирующий усилитель 10 первым своим входом подключен к выходу второго блока выделения модуля 11. Вход последнего соединен с выходом первого сумматора 4. Второй вход суммирующего усилителя 10 подключен к выходу релейного элемента 8, третий его вход соединен с выходом первого инвертора 6, а четвертый - с первым источником постоянного напряжения 12. В цепь отрицательной обратной связи суммирующего усилителя 10 включен ограничивающий стабилитрон 13. Первый управляющий вход ключевого элемента 9 соединен непосредственно с выходом суммирующего усилителя 10, а второй - через второй инвертор 14. Выход ключевого элемента 9 через функциональный преобразователь зависимости коэффициента трения от скорости скольжения 15 подключен к первому входу второго сумматора 16, второй вход которого соединен с выходом апериодического звена 17. Первый вход апериодического звена 17 подключен к выходу суммирующего усилителя 10, а второй - ко второму источнику постоянного напряжения 18. В цепь отрицательной обратной связи апериодического звена 17 включен ограничивающий диод 19. Выход второго сумматора 16 подключен к первому входу перемнокителя 20, второй вход которого подключен к входу силы нормального давления Й устройства,Устройство работает следующим образом,При поступлении на вход устройства сигнала пропорционального скорости относительного движения элементов фрикционной пары Ч, он через интегратор 1 и масштабирующее звено 3 поступает на входы первого сумматора 4, на выходе которого образуется сигнал, пропорциональный силе взаимодействия элементов пары Г, Если при этом его уровень не превысил соответствующее текущему моменту времени значение силы трения Гт, величина силы взаимодействия определяется выражени- ем 30 35 40 45 50 55 вгде Гу- С Чбт - сила упругой деформаОции пары трения;Гь = фЧс - демпфирующая сила вязкого трения;С - постоянная интегрирования, соответствующая упругому смещению элементов пары, предшествовавшему моменту подачи на вход сигнала Чс.Одновременно сигнал Ч через первый блок выделения модуля 7 поступает на информационный вход ключевого элемента 9 и вход релейного элемента 8. При этом выходной сигнал последнего нейтрализует влияние на работу суммирующего усилителя 10 первого источника постоянного напряжения 12, в результате чего суммирующий усилитель 10 переходит в режим сравнения сигналов пропорциональных модулю силы взаимодействия, элементов пары трения Г и текущему значению максимально достижимой силы трения Гт между контактирующими элементами пары, поступающих на его первый и третий входы с выходов первого инвертора 6 и второго блока выделения модуля 11 соответственно, При достижении равенства между ними, на выходе суммирующего усилителя 10 благодаря наличию ограничивающего стабилотрона 13 формируется напряжение постоянного уровня 02 протиповоположное по знаку напряжению второго источника питания 18. Это напряжение непосредственно и через второй инвертор 14 поступает на управляющие входы ключевого элемента 9, открывая его информационный вход. В результате, сигнал пропорциональныйЧспоступает на вход функционального преобразователя зависимости коэффициента трения б от скорости скольжения 15, обеспечивая на его выходе изменение сигнала от значения 10) до величины 11 Чс), соответствующей поданному на вход сигналу Ч,. Одновременно на выходе апериодического звена 17 происходит изменение составляющей коэффициента трения, зависящей от времени покоя-скольжения 12(т). Причем, благодаря наличию ограничивающего диода 19, этот сигнал изменяется от уровня 12 начсмаке, оп редел яемого дл и тел ьностью предшеству-. ющего состояния взаимного покоя элементов фрикционной пары до лг=0. Оба сигнала 1(Ч) и 1 г(1) суммируются вторым сумматором 16 и в виде результирующего коэффи 1780091циентз трения т = 1 Чс) + 1 ф) подаются на первый вход блока перемножения 20, на второй вход которого поступает сигнал,пропорциональный силе нормального давления М. Напряжение, пропорциональное допустимой силе трения г = ,тф.) + 12(фК с выхода блока перемножения 20 непосредственно и через пеавый инвертор б пасупзег нз входы задания уровней ограничения первого 2 и второго 5 формирователей зон нечувствительности, Зто позволяет обеспечить поддержание выходных сигналов интегратора 1 и первого сумматора 4 на уровне, не превышающем величину Ет, так кзк включение в их цепи обратных связей первого 2 и второго 5 формирователей зон нечувствительности создает нз их базе операционные блоки с управляемым ограничением координат. Необходимость введения ограничения координат как нз первом сумматоре 4, так и на интеграторе 1 вызвана тем, что на начальном этаге движения в процессе упругой деФормации действует не только упругая сила Гу, на и демпфирующая Г, чта приводит к тому, чта, в первую очередь, предельного значения достигает сигнал на выходе первого сумма ааа 4, В дальнейшем, у 1 ке в процессе нз. чзвшегася скольжения контактирующих пзр, происходит дажзтие упругого элэ,.ентз да уровня сил грения;,.Ормула изобретения Устройства для моделирования упруговязкай фрикционной пары, содержащее ин;,.;грзтар, в цепь обратной отрицательной связи которагс включен первый формирователь зоны нечувствительности, вход интегрзтооа является входом задания скорости скольжения устройства, вход первого блока выделения модуля соединен с входом задания скорости скольжения устройства, з вь- ход - с входом релейного элемента, первый и второй сумматоры, первый инвертор, входам и выходОм подключенный соответственно к первому и второму входам задания уровня ограничения первого формирователя зоны нечувствительности, и два источника постоянного напряжения. о т л и ч а ющ ее с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены масштабируюшее звено, второй формирователь зоны нечувствительности, второй блок выделения моду 10 ОП 25 30 ДГ 40 50 ля, второй инвертор, суммирующий усилитель, в цепь обратной связи которого включен ограничивающий стабилитрон, апериодическое звено, в цепь обратной связи которого включен ограничивающий диод, ключевой элемент, функциональный преобразователь зависимости коэффициента трения ат скорости скольжения и перемножитель, выход которого соединен с входом первого инвеотора и первым входом задания уровня ограничения второго фоомирователя зоны нечувствительности. второй вход задания уровня ограничения которого подключе, к выходу первого инверторз, вход масштабирующего звена подключен к входу задания скорости скольжения устройства, а выход - к первому входу первого сумматора, в цепь отрицательной Обратной сВЯзи которого включен второй формирователь зоны нечувствительности, второй вход первого сумматора соединен с выходом первого интегратора, выход первого сумматора.соединен с входом второго блока выделения модуля, выход которого соединен с первым входом суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с вьходам релейнас элемента, выход первого инвертарз подключен к :регье.ду входу суммирующего усилителя. четвертый вход которого соединен с выходам пеоього источника пастаяннога нзпря.кен я, выход суммируащега усилителя подключен к первому управляющему входу .Лючеваго элемента и входу второго инвертора, вьход которого соединен с вторым управля сщим входом ключевога элемента, информационный вход каторога соединен с выходом первого блока выделения модуля, выход суммирующего усилителя подклачен к первому входу апериодическаго звена, второй вход которого соединен с выходам второго источника постоянного напряжения, выход ключевого элемента через функционзльчый преобразователь зависимости коэффициента трения ат скорости скольжения подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого соедине;. с выходом зпериодическога звена, выход второго сумматора подключен к первому входу перемнажителя, второй вход которага подключен к входу силы нормзльнога давления устройства, выход первого сумматора влется выода устройства,1780091 Составител Техред М,М икало орректор Н,Слободяник едакт гента каз 4437 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 и ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина