Устройство для моделирования силы трения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН А 1 5 С 7 48 РЕТЕНИ СВИДЕТЕЛЬСТ от но сит ел ары ент блок-схести силы иг. 4 ны предварител но механическихонными колебан ре ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ(56) Авторское свидетельство СССР Р 1103251, кл. С 06 С 7/25, 1983,Авторское свидетельство СССР 9 1399779, кл. С 06 С 7/25, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ(57) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, предназначено для использования при моделировании систем с парами трения и позволяет воспроизводить зависимость силы сопротивления в паре от предварительного смещения элементов пары и его предыстории, нормального усилия в контакте пары и направления относительного скольжения элементов Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предна начено для использования при модели ровании систем с парами трения, сил сопротивления которых зависят от предварительного смещения элементов пары и его предыстории, нормального усилия в контакте пары и направл ого скольжения эле" ле их выхода из зоного смещения особен систем с релаксациями,пары после их выхода из эоны предварительного смещения с учетом диссипации энергии в этой зоне, скачковсилы трения при выходе из нее и. возможности исключения указанны скачков при действии тангенциальной вибрации. Цель изобретения - повышениеточности. Устройство содержит два интегратора, блок формирования сигнала, соответствующего скорости изменения силы трения, два компаратора,два инвертора, два блока умножения,блок деления и два источника постоянных напряжений, пропорциональныхсоответственно нормальному усилию вконтакте пары и корню квадратному изэтого усилия. Устройство по сигналу,соответствующему скорости относительного перемещения элементов пары тре"ния, вырабатывает на своих выходахсигналы, соответствующие предварительному смещению элементов пары нсиле трения в контакте пары. 4 ил. Цель изобретения - повышение точности моделирования и расширение об-, ласти применения устройства за счет учета зависимости силы сопротивления в паре трения от нормального усилия в контакте, скачкообразного изменения силы трения при выходе из зоны предварительного смещения и от тангенциальной вибрации.На фиг. 1 представлена блох-схема устройства; на фиг. 2 и 3 -мы блока формирования скорот ния и компараторов; на фзависимости силы трения от смещенияи скорости смещения от времени.Устройство для моделирования силы трения содержит вход по сигналу,соответствующему скорости относительного перемещения сР(1) элементов пары трения, первый выход по сигналу,соответствующему силе трения Т(1),второй выход по сигналу соответствующему предварительному смещениюд(1), первый 1 и второй 2 интеграторы с ограничением, блок 3 формирОвания скорости силы трения Т(й),первый 4 и второй 5 компараторы,15первый 6 и второй 7 инверторы, первый8 и второй 9 блоки умножения, блокО деления, первый 11 и второй 12источники постоянных напряжений, пропорциональных соответственно корнюквадратному нормальной силы в контакте пары и самой этой силе.Интеграторы 1 и 2 имеют входы за"дания ограничения нижнего и. верхнегоуровня выходного напряжения. 25Блок 3 формирования скорости силытрения Т(й) может быть выполнен насумматоре 13, двух инверторах 14 и 15двух блоках 16 и 17 умножения, четырех ключах 18 и 19, 20 и 21, выполненных, например, на реле с замыкающими контактами, и двух нуль-органах22 и 23.Компараторы 4 и 5 выполнены наодном нуль-органе 24 и двух ключах25 и 26.35Устройство работает следующим образом,В процессе моделирования сигнал 4 О скорости 8(1) с.входа устройства поступает на вход делимого блока 10 деления, на .вход делителя которого поступает сигнал от первого источника 11 постоянного напряжения, соответствующий Б нормальной силы М в контакте пары трения. Сигнал с выхода блока 10 деления, соответствующий частному 8/Я, подают на вход первого интегратора 1 и на первый вход . блока 3, сигнал с выхода первого интегратора 1, соответствующий (1:)/, /В, поступает на второй вход блока 3 и на один из входов второго блока 9 умножения, на другой вход которого55 поступает напряжение от источника 11, в результате на выходе блока 9 умножения и, следовательно, на втором выходе устройства получают сигнал, соответствующий предварительному смещению 8 И)С выхода блока 3 сигнал, соответствующий частному Т/И, поступаетна вход второго интегратора 2, с выхода которого сигнал, соответствующийТ(й)/Ю, подают на третий вход блока3 и на один из входов первого блока8 умножения, на другой вход которогопоступает сигнал от второго источника12 постоянного напряжения, в результате на выходе первого блока 8 умножения и, следовательно, на первом выходе устройства получают сигнал, соответствующий силе сопротивления Т(С)в паре трения. Одновременно с выходавторого блока 9 умножения сигнал4 (С) поступает на вторые входы сравнения первого 4 и второго 5 компараторов для сравнения с разнополярнымисигналами, соответствующими 4, поступающими на первые входы сравнениякомпараторов 4 и 5, на первые и вторые сигнальные входы которых подаютразнополярные напряжения, соответствующие Ж и Ю от источников 11 и 12непосредственно и через инверторыби 7,При достижении сигналом У (С) величины предельного значения предварительного смещения Х,= Ю в зависимости от его полярности с соответствующих выходов компараторов 4 и 5 сигналы ограничения, пропорциональные1 и Я, поступают на соответствующие разнополярные ограничительныевходы интеграторов 1 и 2, что обеспечивает ограничение выходных напряжений этих интеграторов величинамис,-Б и Т М,В случае, если к моменту достижения величиной У (й) значения Ю сила сопротивления Т(г.) превысит максимайьное значение Т , т.е. при 1 Т(г.) 1 Т , то устройством воспроизводится скачок силы сопротивления при выходе пары иэ зоны предварительного смещения, т.е. при переходе из режима относительного покоя в режим относительного скольжения. При наличии тангенциальной вибрации к моменту достижения величиной У (1) значения д когда 1 Т(е)1Т , указанный скачок силы сопротивления в паре трения уже не воспроизводится и сила сопротивления постепенно достигает величины Т5 154В результате устройство воспроизводит зависимость силы сопротивления Т(г.) от направления скорости г(й) относительно перемещения д(1) элементов пары трения, их предварительного смещения д;(1) и нормального усилия в контакте Ы0 с учетом диссипации энергии в процессе предварительного смещения элементов пары, описываемой, например, системой уравнений: Ск(й) И :+С при д 4 8Си при 1 д Усст ВР 3427 6ного смещения 4 в момент 1(д;,) силасопротивления в контакте от достигнутой (максимальной) Т скачком изменяется до силы трения скольжения Тск(фиг. 4 в, Т). При тангенциальномсмещении подвижного элемента с вибрацией (фиг, 4 б) за счет гистереэисной характеристики, воспроизводимойустройством силы сопротивления в паре трения, при достижении д в моментй(д,т) сила трения покоя не достигаетмаксимальной величины Т., (фиг.4 в,Т), поэтому скачка силы трения припереходе в режим скольжения не наблюдается.Т(т.) = ТскБапИ) пРи д 1), дт,т; 25 ст =К 1 Ж;Тск =ЕЮ. где т - предельное предварительноесмещение;Т- максимальная сила сопротивления при относительномскольжении элементов парытрения;Кр - коэффициент пропорциональностиГ - коэффициент трения пары;,й к, - моменты времени начала иконца 1-го интервала интегрирования, соответствующиемоментам реверса элементовпары (Ядп 3 ФЯр 18 итнт О)С. С . -начальные условия интегриротвания на 1-м интервале;Х - коэффициент жесткости идеального контакта (без учетадиссипации энергии)3К , Кз - коэффициенты петли гистерезиса,Выбором КапЯ и К=1/Г обеспечивают учет влияния величины коэффициента трения Е в контакте пары на величину ее силы сопротивления,Например, при тангенциальном смещении подвижного элемента без вибрации со скоростью, изменяющейся вовремени по графику на фиг. 4 а, придостижении предельного предварительЗО 35 40 45 50 0 при Ю(Е) 03, Брпд= 0 при Р(й)=0; - 1 при Х сО; 20Т Кф Р,+(К,г.-к, - ) ЯдЫ(Е)+С,.при 1 дсдст; Формула изобретения Устройство для моделирования силы трения, содержащее лервьп и второй источники постоянных напряжений, первый и второй интеграторы с ограничением, блок формирования скорости трения, первый вход которого соединен с выходом рвого интегратора с ограничением, орой вход - с выходом второго интегратора с ограничением, а выход подключен к .информационному входу второго интегратора с ограничением, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, в него введены первый и второй компараторь, первый и второй инверторы, первый и второй блоки умножения и блок деления, вход делимого которого соединен с входами задания скорости относительного перемещения элементов пары трения устройства, вход делителя блока деления подключен к выходу первого источника постоянного навряжения, выход блока деления соединен с информационным входом первого интегратора с ограничением и с третьим входом блока формирования скорости силы трения, выход первого интегратора с ограничением подключен к первому входу первого блока умножения, второй вход которого соединен с вы" ходом первого источника постоянного напряжения, а выход является выходом формирования предварительного смещения устройства, выход второго интегратора с ограничением подключен к первому входу второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго источника постоянного напряжения, а выход второго блока умножения является выходом формиро-, 543427вания силы трения устройства, выходвторого источника постоянного напряжения подключен к первому сигнальному входу первого компаратора и квходу первого инвертора, выход которого соединен с первым сигнальнымвходом второго компаратора, выходпервого источника постоянного напряжения подключен к первому входу сравнения и второму сигнальному входувторого компаратора и входу второгоинвертора, выход которого подключенк первому входу сравнения и второму сигнальному входу первого компарато-,1 ра, выход первого блока умножения соединен с вторыми зходами сравнения первого и второго компараторов, первый и второй выходы первого компаратора подключены соответственно к первым входам задания ограничения первого и второго интеграторов, с ограничением, вторые входы задания ограничения которых соединены соответственно с первым и вторым выходами второго компаратора.Зак Производственно-издательский комбинат "Патент", г Ужгород гарина, 10 402 Госуд Тираж 555 Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5