УСТРОЙСТВО для МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ИЗ.ПЕНЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ВЕРХНЕЙ КАМЕРЕ ОТБОЙНОГОМОЛОТКА Советский патент 1970 года по МПК G06G7/64 

Предлагаемое устройство относится к области аналоговой вычислительной техники.

Известны устройства для моделирования процессов изменения давления в верхней камере отбойного молотка, содержащие аналоговую модель релейной характеристики, операционный усилитель, элемент с нелинейной вольт-амперной характеристикой, диодный элемент нечувствительности, четырехдиодиый мостовой ключ и интегрирующую RC-цепь.

В предложенном устройстве элемент с нелинейной вольт-ампериой характеристикой подключен ко входу операционного усилителя последовательно с управляемым от модели релейиой характеристикой диодным ключом, конденсатор интегрирующей RC-цепи ирисоединен параллельно тому же операционному усилителю через диодный элемент нечувствительности, а четырехдподный мостовой ключ включен между суммирующей точкой интегрирующей цеин и землей, причем его управляющие входы соединены с выходами двух операционных усилителей модели релейной характеристики, вход которой подключен к выходному зажиму устройства. Это позволило упростить устройство.

На фиг. 1 приведена упрощенная механическая модель отбойного молотка; на фиг. 2- график давления в верхней камере отбойного молотка в завнсимости от иути н направления

движения; иа фиг. 3 - устройство для моделирования процессов изменения давления в верхней камере отбойного молотка без управляющей модели релейной характеристики; на

фиг. 4-модель релейиой характеристики.

Унрощенная модель отбойного молотка (механическая) состоит из канала 1 нитания, распределительного механизма 2, управляемого давлением в верхней камере 3, канала 4 иодачи воздуха из распределительного механизма 2 в нижнюю 5, корнуса 6 отбойного молотка, ударника 7 и пики 8.

При движении ударника 7 влево давление в камере 3 повыщается и перебрасывает клапан в распределительном механизме 2 в другое устойчивое иоложение, после чего подача воздуха в камеру 5 прекращается, а сжатый воздух начииает поступать в верхнюю камеру 3. При ДБИлсении ударника 7 вправо, после

открытия бокового отверстия в стеике корпуса, давленпе в камере 3 быстро падает и это вызывает иереброс клапаиа распределительного мехапизма 2 в исходное иоложение. Снова сжатый воздух начинает поступать в камеру

5, а в камеру 5 прекращается подача. В дальиейщем циклы повторяются.

На фиг. 2 точками А и С отмечены моменты иереключения клаиаиа распределительного механизма 2, а точкой В - момент удара

Электронная модель давления в верхней камере отбойного молотка (см. фиг. 3) содержит усилитель Я элемент 10 с нелинейной вольт-амиерной характеристикой, нанример варистор, диодный ключ //-12, резистор 13 обратной связи, диодный элемент нечувствнтельностн 14, интегрирующую цень 15 и четырехдиодный мостовой элемент 16. Интегрирующая цеиь 15 состоит из входных резисторов 17 и 18, коиденстатора 19 обратной связи и элемента нечувствительности - ограничения, который состоит из резистора 20 и диодов 21 и 22. Уиравляется модель давления моделью двухзначной релейной характеристики ио фиг. 4, которая, в свою очередь, управляется моделью давления.

Модель релейной характеристики состоит из инвертора и суммирующего усилителя, в котором между точкой суммироваиия входных цеией и входом усилителя включен четырехдиодиый мостовой элемент, обеспечивающий иостоянные выходные напряжения вне зоны скачка, а также повышенную дииамическую точность.

Устройство работает следующим образом.

В момент нуска ударник 7 обычио бывает в положении, показанном на фиг. 1, а воздух из распределительного механизма 2 поступает ио каналу 4 нитания в нилсиюю камеру 5. Это соответствует начальному иоложительному выходному напряжению на выходе 1 и отрицательному -- на выходе // модели релейной характеристики. В этом положении интегрирующая цепь 15 отключена, так как открыт четырехдиодный мостовой элемент 16, и сигнал через элемент нечувствительности 14 не может поступать на вход усилителя 9. На выходе усилителя устанавливается напряжение, обусловленное нелииейным элементом 10 (или варистором) и резистором 13, так как диодный ключ // занерт отрицательным наиряжением, а диодный ключ 12 проводит ток. Характер нелинейной зависимости показан на фиг. 2 (нижняя ветвь).

При движении ударника 7 влево давление в камере 3 увеличивается н в точке А (фиг. 2) происходит переброс клапана в распределительиом механизме 2, что соответствует перебросу модели релейиой характеристики напряжением Р (фиг. 4) в другое устойчивое состояние. В этот момент запирается четырехдиодный мостовой элемент 16 и диодный ключ 12. Начинается динамический режим интегрироваиия.

Напряжеиие на выходе усилителя 9 в статическом режиме обусловлено резисторами 18 и 13 и соответствует установившемуся давлению в верхней камере при отсутствии дви/кения ударника 7. Ноправку на давление от скорости ударника 7 виосит резистор 17 с подключенным напряжением, пропорциональным скорости движения удариика 7. Скорость изменения давления регулируется величиной емкости конденсатора 19, который придает устройству свойства ииерциальпого звена. При

двпжепии ударпика 7 вправо и переходе бокового отверстия о корпусе, что соответствуют пулевому положению по фпг. 2. включается диод 22 с рез стором 20 п начинает быстро разряжать коидеисатор 19. Это состояние продолжается, пока давление в камере 3 не упадет до точки С. В этот момент малое папряжеиие Р на выходе усилителя 9 перебрасывает модель релейной характеристики в исходиое состояние. Затем включается четырехдиодпый мостовой элемент 16 и после полного разряда конденсатора 19 отключает интегрирующую цепь 15 от входа усилителя 9, так как практически напряжение в суммирующей

точке интегрирующей цепи /5 становится равным иулю и элемеит нечувствительности 14 запирается. После переброса релейной характеристики иапряжепие па выходе усилителя 9 быстро принимает значение, обусловленное

нелииейным элементом W и резистором 13. После разряда конденсатора 19 и отключения элемента 14 процесс повторяется.

Модель релейиой характеристики (фиг. 4) необходимо отрегулировать так, чтобы ее переброс в исходпое состояппе в точке С происходил раиьше, чем ударник 7 ударит по инке 6 в точке В.

Другпе параметры электроппой модели подбираются экспериментально прн сравнении

физических диаграмл с диаграммой, полученной моделированием на рассмотренном устройстве.

Подобным образом с иезиачительными усложнеииямп можно построить модель давлеПИЯ в ипжией камере отбойного молотка, но в этом случае необходимо использовать ту же самую модель релейной характеристики (фиг. 4), управляемую давлением в верхней камере, а ие строить отдельную модель релейиой характеристики. Модели давлеиия в камерах двигателей вяутреииего сгораиия можио строить подобным образом, об едиияя иелииейиые цепи с интегрирующими па основе одного усилителя при использовании разделительных элементов иечувствптельности 14 и ключей //, 12 и 16.

П Р е д м .е т и з о б р е т е и и я

Устройство для лтоделироваиия процессов пзмеиеиия давления в верхпей камепе отбойиого молотка, содержащее аиалоговую модель релейной характеристики, операционный усилитель, элемент с нелииейной вольт-амперпой

характеристикой, диодный элемент нечувствительности, четырехдиодиьп мостовой ключ и иитегрирующую RC-цепь, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и приближения условий его переключеиия к реальным,

в нем элемент с иелппейиой вольт-амперной характерпстпкой подключен ко входу онерациоипого усилителя последовательно с управляемым от модели релейной характеристики дподпым ключом, копдепсатор интегрнруюже операционному усилителю через диодный элемент нечувствительности, а четырехдиодный мостовой ключ включен между суммирующей точкой интегрирующей цепи и землей,

причем его уиравляющиё вхоДы соединены с выходами двух оиераиионных уснлителей модели релейной характеристики, вход которой иодключеи к выходному зажиму ycTpoiiCToa.