Устройство для воспроизведения зависимости силы трения от скорости пар трения (его варианты) Советский патент 1983 года по МПК G06G7/48 

4

СО

СЬ

сх ю

2. Устройство для воспроизведения зависимости силы трения от скорости пар трения, содержащее интегратор, первый вход которого является входом устройства, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности , в него введены сумматор и пер вый и второй блоки ограничения,причем выход первого блока ограничения подключен к второму входу интеграто1043682

ра, выход которого Авляется выходом устройства и соединен со входом второго блока ограничения, выход ко|Торого подключен к входу первого блока ограничения и к первому входу сум.матора, выход которого соединен с третьим входом интегратора, выход которого подключен ко второму входу сумматора и к четвертому входу интегратора.

1. Устройство для воспроизведения зависимости Силы трения от скорости пар трения, содержащее ин-. тегратор, первый вход которого является входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены первый и второй блоки ограничения,причем выход первого блока ограничения, подключен ко второму входу интегратора, выход которого является выходом устройства и соединен с входом второго блока ограничения, выход которого подключен к входу первого блока ограничения и к третьему входу интегратора, выход которого подключен к четвертому входу интегратора. (Л

1

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для использования при моделировании механических систем с

. парами трения, силы трения которых зависят от направления и величины относительной скорости скольжения элементов пары трения.

Известно устройство для моделирования механических систем с трением, содержащее интегрирующий операционный усилитель, диоды и входные резисторы с четырехдиодным мостовым элементом, включенным между суммирующей точкой и выходом интегрирующего усилителя, воспроизводящее эффект действия на инерционную массу сил трения покоя и сил трения движения, при условии, что мсимум силы трения покоя совпадает по величине с силой трения движения Cl 3Недостатком этого устройства является то, что нелинейные характеристики используемых диодов воспроизводят только узкий класс нелинейных зависимостей, имеющих место при трении.

Наиболее близким по технической сущно8ти к изобретению является устройство для моделирования механических систем с трением, содержащее интегрирующий операционный усили,тель, диоды, входные резисторы с четырехдиодным мостовым элементом, включенным между суммирующей точкой и выходом интегрирующего усилителя, и промежуточный инерционный усилитель с ограничением, что дает возможность воспроизведения различий мду трением покоя и трением движения 23.

Недостатком известного устройства являются его низкие точность и функциональные возможности при моделировании механических систем, имеющих сложные зависимости диссипативных сил от относительной скорости скольжения элементов пары трения-.

Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных

возможностей устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для воспроизведения зависимости силы трения от скорости пар трения, содержащее интегратор, первый вход которого является входом устройства, введены первый и второй блоки ограничения, причем выход первого блока ограничения подключен ко второму входу интегратора, выход которого является выходом устройства и соединен со входом второго блока ограничения, выход которого подключен ко входу первого блока ограничения и к третьему входу и 1тегратора, выход которого подключен к четвертому входу интегратора.

Кроме того, в устройство для воспроизведения зависимости силы трения

от скорости .пар трения,, содержащее интегратор, первый вхой которого является входом устройства,введены сумматор и первый и второй блоки ограничения, причем выход первого блока ограничения подключен ко второму входуинтегратора, выход которого является выходом устройства и соединен со входом второго блока ограничения, выход которого подключей ко входу первого блока ограничения и к первому входу сумматора,выход которого соединен с третьим входом интегратора, выход которого подключен ко второму входу сумматора и к четвертому входу интегратора. На фиг. 1 дано предлагаемое устройство по первому варианту исполнения; на фиг. 2 - то же, по второму варианту исполнения. По первому варианту исполнения устройство содержит интегратор 1, блоки 2 и 3 ограничения. Интегратор 1содержит операционный усилитель , масштабные резисторы 5 и накопительный конденсатор 6. Блоки 2 и 3 ограничения содержат операционные усилители 7, масштабные резисторы 8 и ограничительные стабилитроны 9. Устройство по второму варианту ис полнения содержит интегратор 1,блоки 2и 3 ограничения, сумматор , Интегратор 1 содержит операционный уси литель 5 масштабные резисторы 6 и накопительный конденсатор 7. Блоки 2 и 3 ограничения содержат операционные усилители 8, масштабные резисторы 9 и ограничительное стабилитроны 10, Сумматор содержит операционный усилитель 11 и масштабные рези сторы 12. Устройство работает следующим образом. При воспроизведении зависимости с лы трения по первому варианту напря жение со входа устройства, пропорциональное активной силе Р, действующе на моделируемую механическую систему поступает на первый вход интегратора 1, выходной сигнал которого непосред ственно поступает на четвертый вход интегратора 1, на третий его вход t 2 через блок 3 ограничения с параллельными цепями ограничения; на второй вход интегратора 1 этот сигнал поступает через последовательно соединен--. ные блок 3 ограничения и блок 2 ограничения. В результате алгебраического суммирования напряжений, поступивших на вход интегратора 1,и последующего интегрирования , на выходе интегратора, т.е. на выходе устройства, вырабатывается напряжение V , пропорцирналъное скорости с учетом падающей зависимости силы трения .от относительной скорости скольже(ния элементов пары трения механи1ческой системы в режимах полусухого, граничного и полужидкостного трения. В случае воспроизведения более сложных зависимостей силы трения от скорости (по второму варианту) выходной сигнал интегратора 1 поступает на третий его вход нерез .блок 3 ограничения и сумматор 4, на второй вход которого поступает выходной . сигнал интегратора 1... В предлагаемом устройстве по сравнению с известным, в котором учитывается только линейная падающая зависимость силы трения от скорости, обеспечена возможность получения зависимости скорости системы от действующей на нее активной силы с уче-том сложных нелинейных зависимостей силы трения FTP от скорости V , а именно: падающей (а), горбатой (б) И орбатой с учетом жидкостного трения (в):

а)

гр

Тр

описываемых в общем случае следующим нелинейным уравнением:

V |fb|-sign V РЖ ,

где РП - сила трения предельного состояния покоя перед началом движения;

при , л измене(luF,ls i gn V при IVI . Угр тол

ние силы трения в области граничного

трения - для падающей и + для горбатых зависимостей силгР тре имя от скорости; 510 Kjn - коэффициент пропорциональности линейного участка измене ния силы трения в области гр ничного трения; uftp. максимальное значение л Рф ; Vtp.mair скорость, соответствующая afi Wmoit-. О при IVI 4 K((V( -V)slgn V при ,c,Hi« -сила жидкостного трения; скорость, соответствующая началу характеристики жидкостного трения; Kji - коэффициент жидкостного трени , Введением блока 3 ограничения между выходом и суммирующей точкой интегратора 1 учитывается падаю ifv

V

4 Инвертированием выходного сигнала блока 3 ограничения и введением связи с выхода интегратора на вход сумматора учитывается наличие в моделируемой механической системе горбатых и горбатых зависимостей силы трения от скорости с учетом жидкостного трения. Тбчность аппроксимации характеристик может быть повышена увеличе нием числа параллельных цепей огран чения блоков 2 и 3 ограничения.Кроме того, настройкой резисторов можно отразить зависимости в режимах 2 щий характер зависимости силы трения от скорости до минимального значения силы трения в зоне до начала граничного,трения (г). Введением блока 2 ограничения между выходом блока 3 ограничения и суммирующей точкой интегратора 1 учитывается экстремальное значение силы трения в зоне граничного трения (0). Введением непосредственной связи с выхода интегратора 1 на суммирующую его точку учитывается наличие в моделируемой механической системе жидкостного трения (е). Суммирующий же эффект от введения перечисленных элементов и связей позволяет учесть наличие в системе впадающих зависимостей силы трения от с орости с учетом жидкостного трения (ж)Т 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. Технико-экономический эффект заключается в расширении функциональных возможностей устройства и в том, что оно позволяет моделировать механические системы с парами трения на наиболее простых и, следовательно, наиболее дешевых АВМ.

Г

Ц

V

-

IfcMh -qzi-t

s

н5

KFs

фиг. 2

V

-db-DH