Устройство для воспроизведения зависимости силы трения от нормальной силы,скорости,времени и предварительного смещения Советский патент 1987 года по МПК G06G7/25 

11

Изобретение OTiiOi;n i :. ;: .K: . ijoruiu вычислительной технике и предназначено для использования при моделировании механических систем с параг-ш трения, силы трения которых зависят по величине от нормальной силы прижима элементов пары трения, в том числе и от адгезионной составляющей этой силы, продолжительностей периодов относительных покоя и движения этих элементов, по знаку от направления скорости относительного скольжения их, а в покое по величине и знаку от предварительного упругого смещения элементов пары трения между собой, особенно систем автоматического регулирования с парами трения .

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства и повышение точности моделирования ,

На фиг.1 представлена блок-схема устройства, на фиг.2 - схемы сил, действующих на пару трения .при положительном (а) и отрицательним (б) направлениях адгезионной состпяляюпш нормальной силы прижима, и гр-:1фир:и изменений коэффициента статического трения и периоды относителтиилх покоя и движения для случаев роста коэф- фип.ионтов трения: (и) - к (Т ; :ос - тельном покое f(t) 0, (г) - в относительном движении f (ty) О элементов пары трения.

Устройство содержит ход 1 задани переменной состаилякицс н(7рмпл1Л11111 силы прижима, вход 2 задания относительной Скорости скольжения :ЗЛСМ1:П-:

тов пары трения, выход 3 CIL-II,I трения пер)зглй блок 4 форг-шрсиания :: |ул:-, второй блок 5 формирования моду.чя, блок моделирования т1М --п1..-i- -.--г- тавляющей силы трения, состоя;л,ии иа источ П1ка 6 положительного напря;-;е- ния, источника 7 отрицатслы ого напряжения, ключа 8 и компаратора 9, второй интегрОсумматор 10, nepn;,:;i lUi тегросумматор 11, инвертор 12, ограничительные диоды 13 и 1 ( , О1 ра:;и Птельные резисторы 15 и 16, согласующие резисторы 17 и 18, сумматор 19, блок 20 умножения, блок модшп - рования сухого трешш, состоящий из источника 21 положительного опорного напряжения, источнги-са 22 отрицательного опорного напряжения, масштабных резисторов 23 и 24 и диодного моста 25, содержа цего дио5

26192

ды 26-29, блок задания экстремального коэффициента статического трения, выполненный в виде источника 30 постоянного напряжения. 5 Блоки 4 и 5 содержат диоды 31 и операционные усилители 32.

Устройство работает следующим образом.

При моделировании систем с парами

О трения на вход 1 подают напряжение, пропорциональное переменной составляющей нормальной силы прижима, а на вход 2 - напряжение, пропорциональное относительной скорости скольже ния элементов моделируемой пары трения. Напряжение с входа 1 поступает на первые входы сумматора 19 и компаратора 9, на вторые входы кото рых подают напряжение с выхода клю0 ча 8, подключенного своими контактами к разнополярным источникам 6 и 7 напряжений. Через размьнсаюищй контакт поступает напряжение от источника 6, например положительное, а через замыкагаций контакт от источника 7 - отрицате.пьное, по модулю пропорциональные адгезионной составляющей нормальной силы прижима элементов трения друг к другу. Когда ал0 гебраическая сумма напряженир на первом и втором входах компаратора станет, например, отрицательной, компаратор релейно выработает сигнал управления ключом, который переклю5 чит свои контакты. В результате этого на вторые входы сумматора 19 и компаратора 9 поступят напряжения, пропорциональные адгезионной составляющей нормальной силы при;кима со

0 знаком, соответствующим знаку алгебраической cyMMi.i адгезионной и переменной составля1яцих нормальной силы прижима. На выходе суммато ра 19 будет выработано напряжение,

5 пропорциональное нормальной силе прижима элементов моделируемой пары, которое подают на вход первого блока А формирования модуля, с выхода которого в виде положительного сигнала напряжение поступает на первый вход блока 20 умножения.

Напряжение с входа 2 поступает на второй блок 5 формирования модуля, с выхода которого через диод5 нь1Й мост 25, работающий с первым и вторым разнополярными источниками 21 и 22 постоянных опорных напряжений, пропорциональных величине максимального изменения коэффициента

31

статического трения от Л1 СМ|;И11 продолжительностей периодов относительных покоя и движения элементов пары трения, напряжение подается на первый вход второго интегросум- матора 10. На второй его вход подается сигнал от источника 30 постоянного напряжения, пропорционального экстремальноъгу значению коэфф пдиен- та статического трения. Напряжение, сформировавшееся на выходе второго интегросумматора 10, пропорциональное продолжительности периодов относительных покоя и движения элементов пары трения, подается на его третий вход и одновременно на второй вход блока 20 умноже)П1я. Напряжение с входа 2 устройства поступае также на первый вход первого иитегр сумматора 11, который учитывает в покое величину и знак предварительнго упругого смещения элементов пары трения между собой, на второй и третий его входы напряжение поступает с его собственного выхода через ди- одно-резисторные цепи (граничения, состоящие из ограничительных дпо- дов 13 и 14 и резисторов 15 и 16, на управляющие точки которых напряжение поступает соответсгвенно через согласующий резистор 17 с выхода блока 20 умножения и через согласующий резистор 18 и инвертор 32 - с выхода блока 20 умножения. В результате на выходе первого интегратра 9, т.е. на выходе устроГ1ства 3, вырабатывается напряжение, пропорциональное силе трения, записяи сй п величине от нормальной си.нл прижяма элементов пары трения, в том числе и от адгезион)юй cocTaHn i iirnii этой силы, продолжительностей периодов относительных покоя и движения этих элементов, по знаку от направления скорости относительного сколтзжения

их.

а в покое - по величине и знаку от предварительного упруг ого смещения элементов пары трения собой.

Полярность установки циодов второго блока 5 вь бирают з зависимости от принят.ой величинь | экстремального (максимального или минимал,- ного) коэффициента трения и полярности источника 30 постоянного напряжения, пропорционального этому коэффициенту, с учетом фактического изменения коэффициента трения в периоды

94

относительных покоя и движения моделируемой пары трения, т.е. растет ли он в периоды покоя или в периоды движения.

Формула изобретения

Устройство для воспроизведения зависимости силы трения от нормаль- ной силы, скорости, времени и предварительного смещения, содержащее первый интегросумматор, выход которого является выходом силы трения устройства и соединен с первыми выводами пер- вого и второго ограничительных размеров, вторые выходы которых подключены к первым выходам соответственно Первого и второго согласующих резне- торов, первьш блок формирова1П1Я моду- ля, вход задания относительной скорости скольжения эл ементов пары трения устройства соединен с первым входом первого интегросумматора, второй вход которого подключен к аноду первого ограничительного диоДа,

катод .которого соединен с вторым выводом первого ограничительного резистора, третий вход первого интегросумматора подключен к катоду второ- .го ограничительного диода, анод которого соединен с вторым вывоДом второго ограничительного резистора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок моделирования адгезионной составляющей силы трения, состоя- ш.ий из источника положительного напряжения, источника отрицательного напряжения, переключателя и компара- тора, сумматор, блок умножения, инвертор, второй блок формирователя модуля, блок моделирования сухого трения, второй интегросумматор и блок задания экстремального коэффициен- та статического трения, выполнен- в виде источника постоянного напряжения, выход которого подключен к первому входу второго интегросу матора, выход которого соединен с первым входом блока умножения и с вторым своим входом, вход задания переменной составляющей нормальной силы прижима устройства подключен к первому входу сумматора и первому йхо- ДУ коммутатора, выход которого соединен с управляющим входом ключа, переключающий контакт которого подключен к второму входу компаратора и к второму входу сумматора, выход

513

которого через первый блок формирования модуля соединен с вторым входом блока умножения, выход которого непосредственно подключен к второму выводу первого согласующего резисто- ра и через инвертор соединен с вторым выводом второго согласующего резистора, первый вход первого интегро- сумматора через второй блок формирования модуля соединен с входом блока

196

моделирования сухого трения, выход которого подключен к третьему входу второго интегросумматора, выход источника положительного напряжения через размыкающий контакт переключателя соединен с вторым входом компаратора, который через замыкающий контакт переключателя подключен к выходу источника отрицательного напряжения.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для использования при моделировании механических систем с парами трения. Целью изобретения является повышение точности и распги- рение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит блоки 4 и 5 формирования модуля, источники 6 и 7 соответственно положительного и отрицательного напряжений, ключ 8, компаратор 9, сумматоры 10 и 11, инвертор 12, ограничительные диоды 13, 14, ограничительные резисторы 15, 16, согласующие резисторы 17 и 18, сумматор 19, блок 20 умножения, источники 21 и 22 соответственно положительного и отрицательного опорных напряжений, масштабные резисторы 23 и 24, диодный мост 25, источник 30 постоянного напряжения. Устройство Позволяет повысить точность и расширить функционаЛ1Г ные возможности за счет учета адгезионных составляющих сил трения. 2 ил. (Л т со

Редактор С.Пекарь

Заказ 1973/50

Тираж 673Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производстве(нно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В.Рыбин Техред Л.Олийиык

Корректор С.Черни