Устройство для моделирования механических систем с трением (его варианты)

сОюз сОВетснихсОциАлистичеснихРЕСПУБЛИН 358 6 06 6 7 гжэддестЮ ПО ДЕЛАМ И й номитплетений РЕТЕНИ ПИСАНИЕ ИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМ ля моделированиям с трением, соде(71) Филиал Владимирского политехнического института в г, Коврове(56) 1, Авторское свидетельство СССР9 263294, кл, 6 06 6 7/48, 1968.2, Авторское свидетельство СССРР 366478, кл, С 06 6 7/48, 1971(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ТРЕНИЕМ(ЕГОВАРИАНТЫ)(57) 1. Устройство для моделированиямеханических систем с трением, содержащее шесть источников опорного напряжения, два масштабных резистораи интегратор, выход которого является выходом устройства," вход которогосоединен с первым выводом первогомасштабного резистора, второй выводкоторого подключен к входу интегратора, выход которого соединен с первымвыводом четырехдиодного ограничитель.ного моста, второй вывод которогоподключен к входу интегратора, выходы первого и второго источников опор.ного напряжения соединены соответственно с третьим и четвертым выводамичетырехдиодного ограничительного моста, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности, в него.введены инвертор и первый и второйблоки ограничения, выходы которыхподключены соответственно к входу интегратора и к первому выводу второгомасштабноГо резистора, второй выводкоторого соединен с входом интегратора, выход которого подключен черезинвертор к информационным входам пер-вого и второго блоков ограничения,первый и второй управляющие входыпервого из которых соединены соответ.ственно с выходами третьего и четвер. ЯО 1015400 А того источников опорного напряжения, а первый и второй управляющие входы второго блока ограничения соединены с выходами соответственно пятого и шестого источников опорного напряжения.2, Устройство для моделирования механических систем с трением, содер.жащее шесть источников опорного напряжения, два масштабных резистора и интегратор, выход которого является выходом устройства, вход которого соединен с первым выводом первого масштабного резистора, второй вывод которого подключен к входу.интегра- .тора, выход которого соединен с первым выводом четырехдиодного ограни-чительного моста, второй вывод которого подключен к входу интегратора, выход первого и второго источников опорного напряжения соединены соот- С ветственно с третьим и.четвертым выводами четырехдиодного ограничитель- Я ного моста, о т л и ч а ю щ е е с я .тем, что, с целью повышения точности, в него введены инвертор ипервый вам и второй блоки ограничения, выходы которых соответственно к входу интег СаР ратора и к первому выводу второго ввЮ масштабного резистора, второй вывод вв которого соединен с входом интегра- ф тора, выход которого соединен через ВфЬ инвертор с информационным входом вто-,юв рого блока ограничения и непосредст- ффффф венно с информационным входом перво- ( го блока ограничения, первый и вто" рой управляющие входы первого блока ограничения соединены с выходами со- р ответственно третьего и четвертого источников опорного напряжения, а первый и второй управляющие входы второго блока ограничения соединены с выходами соответственно пятого и шестого источников опорного напряжения.3. Устройство дмеханических систе1015400 2 жащее шесть источников опорного напряжения, два масштабных резистораи интегратор, выход которого соеди. нен с первым выводом первого масштабного резистора, второй вывод которого подключен к входу интегратора, вы. ход которого соединен с первым выво-дом четырехдиодного ограничительного моста, второй вывод которого подключен к входу интегратора, выходы первого и второго источников опорногонапряжения соединены соответственнос третьим и четвертым выходами четырехдиодного ограничительного моста,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности, в него введены инвертор и первый и второй блоки ограничения, выходы которых подключе. ны соответственно к входу интегратора и к первому выводу второго масштабного резистора, второй вывод которого соединен с входом интегратора, выход которого соединен через ин,вертор с информационным входом перво.го блока ограничения и непосредственно с информационным входом второгоблока ограничения; первый и второй управляющие входы первого блока огра.ничения соединены с выходами соответственно третьего и четвертого источников опорного напряжения, а первыйи второй управляющие входы второгоблока ограничения соединены с выхода.ми соответственно пятого и шестогоисточников опорного напряжения,Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для использования при моделировании механических систем с парами ,трения, силы трения которых зависят 5от направления и величины относительной скорости скольжения элементов па-.ры трения,Известно устройство для моделирования механических систем с трением, 10содержащее интегрирующий операционный усилитель, диоды и входные резис.торы с четырехдиодным мостовым элементом, включенным между суммирующейточкой и выходом интегрирующего усилителя, воспроизводящее эффект действия на инерционную массу сил тренияпокоя и сил трения движения при усло.вии, что максимум силы трения покоя совпадает по величине с силой трения движения 11.Недостатком данного устройства яв ляется то, что нелинейные,характере. тики используемых диодов воспроизво 4, Устройство для моделирования механических систем с трением, содержащее шесть источников опорного напряжения, два масштабных резистора и интегратор, выход которого является выходом устройства, вход которого соединен с первым выводом первого масштабного резистора, второй вывод которого подключен к входу интегратора, выход которого соединен с пер" вым выводом четырехдиодного ограничи тельного моста, второй вывод которого подключен к входу интегратора, выходы первого и второго источников опорного напряжения соединены соответственно с третьим и четвертым выводами четырехдиодного ограничительного моста, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены первый и второй блоки ограничения, выходы которых подключены соответственно к входу интегратора и к первому выводу второго масштабного резистора; второй вывод кото. рого соединен. с входом интегратора, выход которого подключен к информационным входам первого и второго блоков ограничения, первый и второй управ ляющие входы первого из которых соеди.иены соответственно с выходами третьего и четвертого источников опорногонапряжения, а первый и второй управляющие входы второго блока ограничения соединены с выходами соответствен.но пятого и шестого источников опорного напряжения. дят только узкий класс нелинейных зависимостей, имеющих место при трении. Наиболее близким к предлагаемому но технической сущности является уст ройство для моделирования механических систем с трением, содержащее интегрирующий операционный усилитель, диоды, входные резисторы с четырехдиодным мостовым элементом, включен; ным между суммирующей точкой и выходом.интегрирующего усилителя, и промежуточный инерционный усилитель с ограничением, что дает воэможность воспроизведения различий между трени- ем покоя и трением движения 21,Недостатками известного устройства являются низкая точность и ограниченные Функциональные возможности при моделировании механических систем; имеющих сложные зависимости диотсипативных сил от относительной скорости скольжения элементов пары трения.Цель изобретения - повышение точности и расширениефункциональных воэможностей устройства.Указанная цель достигается. тем, что в устройство для моделирования механических систем с трением, содержащее шесть источников опорного напряжения, двамасштабных резистора и интегратор, выход которого является выходом устройства, вход которого соединен с пеРвым выводом первого масштабного резистора, второй выход которого подключен к входу интегратора, выход которого соединен с первым выводом четырехдиодного ограничительного моста, второй .вывод которого под ключен к входу интегратора, выходы первого и второго .счетчиков опорного напряжения соединены соответственно с третьим и четвертым выводами четы. рехдиодного ограничительного моста, введены инвертор и первый и второй блоки ограничения, выходы которых подключены соответственно к входу интегратора и к первому выводу второго масштабного резистора, второй вывод которого соединен с входом интегратора, выход котораго подключен через инвертор к информационным входам первого ивторого блоков ограничения, первый .и второй управляющие входы первого из которых соединены соответ" ственио с выходами третьего и четвертого источников опорного напряжения, а первый и второй .управляющие входы второго блока ограничения соединены с выходами соответственно пятого и шестого источников опорного напряженияПо второму варианту в устройство для моделирования механических систем с трением, содержащее шесть источников опорного напряжения, два масштабных резистора и интегратор, выход которого является выходом устройства, вход которого соединен с первым выводом первого масштабного резистора, второй вывод которого подключен к входу интегратора, выход которого соединен с первым выходом четырехдиодного ограничительного моста, второй вывод которого подключен к входу интегратора, выход первого и второго источников опорного напряжения соединенй соответственно с треть. им и четвертым выводами четырехдиодного. ограничительного моста, введены инвертор и первый и второй блоки ограничения, выходы которых подключены соответственно к.входу интегратора и к первому выводу второго масштабного резистора, второй вывод которого соединен с входом интегратора, выход которого соединен через инвертор с информационным входом второго бло-. ка ограничения и непосредственно с информационным входом первого блока ограничения, первый и второй управля. ющие входы первого блока ограниченысоединены с выходами соответственнотретьего н четвертого источниковопорного напряжения, а первый и вто рой управляющие входы второго блокаограничения соединены с выходами соответственно пятого и шестого источников опорного напряжения,По третьему варианту в устройстводля моделирования механических сис"10 тем с трением, содержащее шесть источников опорного напряжения, двамасштабных резистора.и интегратор,выход которого соединен с первым.выводом первого масштабного резистора,15 второй вывод которого подключен квходу интегратора, выход которогосоединен с первым выводом четырехди-,одного ограничительного моста, вто;рой вывод которого подключен к входу20 интегратора, выходы первого и второгоисточников опорного напряжения соеди-.нены соответственно с третьим и четвертым выводами четырехдиодного ограничительного моста, введены инвертор25 и первый и второй блоки ограничения,выходы которых подключены соответственно к входу интегратора и к первому выводу второго масштабного резис-тора, второй вывод которого соединенс входом интегратора, выход которогоЗ 0 соединен через инвертор с инФормационным входом первого блока ограниче;ния и непосредственно с информацион-.ным входом второго блока ограничения,первый и второй управляющие входы перЗ 5 ваго блока ограничения соединены свыходами соответственно третьегоичетвертого источников опорного напряжения, а первый и второй управляющиевходы второго блока ограничения сое 40 динены с выходами соответственно пятого и.шестого источников опорногонапряжения.По четвертому варианту в устройст"во для моделирования механическйх45 систем с трением, содержащее шестьисточников опорного напряжения, двамасштабных резистора и интегратор,выход которого является выходом устройства, вход которого соединен с пер.вым выводом первого масштабного резистора, второй вывод которого подключен к входу интегратора, выход которого соединен с первым выводом четырехдиодного ограничительного моста,.второй вывод которого подключен к вхо.ду интегратора, выходы первогои второго источников опорного напряжениясоединены соответственно с третьим ичетвертым выходами четырехдиодногоограничительного моста, введены пер" 60 вый и второй блоки ограничения, выходы которых подключены соответственно к входу интегратора и к первому.выводу второго масштабного резистора,второй вывод которого соединен с вхо.65 дом интегратора, выход которого под.ключен к информационным входам перво.го и нторого блоков ограничения, первый и второй управляющие входы первого из которых соединены соотнетственно с выходами третьего и четвертогоисточников опорного напряжения, а пер.5вый и нторой управляющие входы второго блока ограничения соединены с выходами соответственно пятого и шестого источников опорного напряжения.На фиг, 1-4 представлены варианты 10предлагаемого устройства.Устройство содержит интегратор 1,масштабные резисторы 2, четырехдиодный ограничительный мост 3, блоки4 и 5 ограничения, источники 6-11 15опорного напряжения и инвертор 12.Кроме того, интегратор 1 содержитоперационный усилитель 13 и конденсатор 14, Четырехдиодный ограничительный мост 3 содержит диоды 15 и 2реэисторы 16, Блоки 4 и 5 ограниче-.ния содержат диоды 17 и резисторы 18.Инвертор 12 содержит, операционный уси.литель 19 и резисторы 20,Устройство работает следующим образом.Напряжение с входа устройстна,пропорциональное активной силе Р,действующей на моделируемую механическую систему, поступает на вход интегратора 1, выходной сигнал которо"го поступает на его вход по параллельным цепям: через четырехдиодныйограничительный мост 3 с опорным напряжением от источников 6 и 7, последовательно соединенные инвертор12 и ограничитель 4, моделирующий зо"ну нечувствительности, с опорным напряжением от источников 8 и 9, иннертор 12 и ограничитель 5 с опорным напряжением от источников 10 и 11. В 40результате алгебраического суМмирова.ния напряжений, поступивших на входинтегратора 1, и последующего интегрирования на ныходе интегратора, т.е,на выходе устройства, вырабатывается 45напряжение, пропорциональное относительной скорости скольжения элемен" тов пары трения моделируемой механической системы в режимах полусухого, граничного и полужидкостного трения (фиг. 1).В случае осуществления второго нарианта (фиг, 2) выходной сигнал интегратора 1 поступает на егО вход по параллельным цепям: через четырехдиодный ограничительный мост 3, ограничитель 4, моделирующий зону нечувствительности, и последовательно соединенные инвертор 12 и ограничи тель 5.В случае осуществления третьего варианта (фиг, 3) выходной сигнал интегратора 1 поступает на его вход по параллельным цепям: через четырехдиодный ограничительный мост 3, последовательно соединенные инвертор 12 и ограничитель 4, моделирующий зону нечувствительности, и ограничитель 5. В случае осуществления четвертого варианта (фиг, 4) ныходной сигнал интегратора 1 поступает на его вход по параллельным цепям: через четырехдиодный ограничительный мост 3, ограничитель 4, модулирующий зону нечув" ствительности, и ограничитель 5,Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом дает воэможность получить зависимости скорости механической системы от действующей на нее ак" тинной силы с учетом сложных нелинейных зависимостей силы трения от скорости; падающих и падающих с жидкост. ным трением, горбатых и горбатых с жидкостным трением. Кроме того настройкой резисторов можно отразить зависимости в режимах сухого или жидкостного трения, а также при их совокупности, т.е, устройство отражает большинство известных зависимостей скорости механической системы от действующей на нее активной силы, что расширяет функциональные возможности устройства1015400 ставитель В,Рыхред Т. Фанта. едактор Ю,Ков рректор В Ги Заказ 3 илиал ППП фПатентф, г,ужгород, Ул.Проектна 8/47 Тираж 706 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж"35, Р