Устройство для моделирования силы трения Советский патент 1983 года по МПК G06G7/48 

(S) УСТРОЙСТВО для МОДЕЛИРОВАНИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ

:. -. . 1 Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для моделирования механических систем с парами трения с учетом зависимости- силы трения в движении по величине от величины нормальной внешней нагрузки и по знаку от направления скорости относительного скольжения элементов пары трения, а в покоепо величине и по знаку от величины и направления относительно перемещения элементов пары в пределах переменной зоны предварительного смещения, определяемой нормс1льной внешней нагрузкой. Известно устройство для моделирования характеристик силы трения, со держащее усилители, схему воспроизведения абсолютной величины, инверторы и .электронный коммутатор, учитываю цее зависимость знака и величины силы трения от направления и величины скорости относительного перемещения элементов модулируемой пары трения Е1 . Недостатками этого устройства являются его сложность и то, что оно не учитывает зависимости силы трения от относительного перемещения элементов пары трения в пределах переменной зоны предварительного смещения, определяемой величиной нормальной внеяиней нагрузки, в моделируемой паре. Наиболее близким к изобретению является устройство для моделирования Кулонова трения, содержащее источник напряжения, пропорционального скоросТ4 относительного перемещения в трущейся паре, сумматор, первую диодную мостовую схему с инвертором, представляющую двухполупериодный двухполярный выпрямитель и вторую с двумя резисторами, учитывающее зависимость величины силы трения от величины нормальной нагрузки в паре трения, а знака силы трения от напоавления (от знака) скорости относительного перемещения ее элементс5в 2j.

Недостатком известного устройства является то, что оно не учитывает зависимости силы трения от относительногЪ перемещения элементов пары трения в пределах переменной зоны предварительного смещения, определяемой величиной нормал1(Ной внешней нагрузки.

Целью предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей применения устройства и повышение точности моделирования механических систем с парами трения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования силы трения, содержащее двухполупериодный двухполярный диодный выпря- , митель, вход которого является входом устройства, первый и второй вцходы двухполупериодного двухполярного диодного выпрямителя подключены к первым выводам соответственно первого и второго согласующих резисторов и последовательно включенные nep вый и второй ограничительные диодь, введены, первый, второй и третий масштабные резисторы и интегратор, выход которого является выходом устройства, второй вход которого подключен к первому выводу .первого масштабного резистора, второй вывод которого соединен с катодом и анодом соответственно первого и второго oi раничительных диодов и со входом,интегратора, выход которого подключен к первым выводам втЬрого и третьего масштабных резисторов, второй вывод второго масштабного резистора соединен со вторым выводом первого сог. ласующего резистора и анодом первого ограничительного диода, а второй вывод третьего масштабного резистора подключен ко второму выводу второго согласующего резистора и к катоду втрого ограничительного диода.

На чертеже изображено предлагаемо устройство.

Устройство содержит двухполупериодный двухполярный диодный выпрямитель 1, интегратор 2, ограничительные диоды 3 и 1, согласующие резисторы 5 и 6 и масштабные резисторы 7 11, диоды 12-15, операционные усилители 16 и 17 и конденсатор 18..

Устройство работает следующим образом.

Вход N подключен к источнику на.пряжения, пропорционального нормальной внешней нагрузке элементов ры трения, вход V - к источнику напряжения, пропорционального скорости относительного скольжения элементов пары трения.

Напряжение со входа N, пропорциональное нормальной внешней нагрузке, поступает на вход двухполупериодного двухполярного диодного выпрямителя 1, с выхода которого уже в виде двух разнополярных напряжений, пропорциональных модулю нормальной внешней нагрузки, через согласующие резисторы 5 и 6 подаются в качестве опорных напряжений на цепи ограничения, реализованные на ограничительных диодах 3 и , включенных в обратных связях интегратора 2. На вход интегратора 2 через масштабный резистор 7 подается напряжение со входа V, пропорциональное скорости относительног скольжения элементов пары трения. В результате на выходе интегратора 2, т.е. на выходе устройства, вырабатывается напряжение, пропорциональное силе трения, по величине определяемое в относительном покое величиной относительного перемещения в пределах переменной зоны предваритель;ного смещения, зависящей от нормальной внешней нагрузки, в относительном движении - величиной .нормальной внешне нагрузки, а по знаку - знаком (направлением) скорости относительного, движения элементов моделируемой пары трения.

Предлагаемый порядок связей позволяет учесть зависимость силы трения как в движении от величины нормальной внешней нагрузки, так и в покое от относительного перемещения элементов пары в пределах переменной зоны предварительного смещения, определяемой величиной нормальной внешней нагрузки. Учет указанной зависимости силы трения в движении и покое расширяет функциональные возможности применения устройства и повышает точность моделирования механических систем с парами трения.

Простота выполнения схемы позволяет шире использовать наиболее простые и, следовательно, наиболее дешевые аналоговые вычислительные машины для моделирования систем с трением.. Формула изобретения Устройство для моделирования силы трения, содержащее двухполупериодный двухполярный диодный выпрямитель, вход которого является входом устройства, первый и второй выходы д вухполу периодного двухполяриого д oднoгo выпрямите ля подключены к первым выводам соответственно первого и второго согласующих резисторов и последовательно включенные первый и второй ограничительные диоды, отличающеес я тем, что, с целью повышения точ ности, в него введены первый, второй и третий масштабные резисторы и интегратор, выход которого является вы ходом устройства, второй вход которого подключен к первому выводу первого мас1итабного. резистора, второй вывод которого соединен с катодом и анодом соответственно первого и второго ограничительных диодов и со входом интегратора, выход которого подключен к первым выводам второго и третьего масштабных резисторов, второй вывод второго масштабного реаистора соединен со вторым выводом первого согласующего резистора и анодом первого ограничительного диода, а второй вывод третьего иа итаб}4ого резистора подключен ко второму выводу второго согласующего резистора и л катоду второго ограничительного диода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.АвтоЕк кое свидетельство СССР № , G 06 G 7/68. 1970. 2.Авторское свидетельство СССР tf i{56280, кл. G 06 G 7A8. 1973 (прототип).