Устройство для моделирования сухого трения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СУХОГО ТРЕНИЯ, содержащее масштабный резистор, операционный усили .тель, выход которого является выходом устройства, первый четырехдиодный выпрямительный мост, первый и второй выводы первой диагонали которого соединены соответственно с входом и выходом инвертора, а первый и второй выводы второй диагонали подключены к первым выводам соответственно первого и второго токазадакяцих резисто-. ров, вторые выводы которых соединены соответственно с первым и вторым выводами первой диагонали второго четырехдиодного выпрямительного моста, первый вывод второй диагонали которого подключен к первому выводу масштабного резистора и к входу операционного усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены накопительный конденсатор, блок моделирования сил трения, выполненный в виде блока умножения, и блок моделирования коэф4ициента трения , выполненный в виде элемента нелинейности типа параболы, причем второй вывод масштабного резистора является первым входом устройства, второй вход которого подключен к первому входу (Л блока умножения, выход которого соединен с входом инвертора, вход операционного усилителя через накопитель§ ный конденсатор соединен с выходом операционного усилителя, с вторым выводом второй диагонали второго четырехдиодного выпрямительного моста со и с входом элемента нелинейности типа параболы, выход которого подключен к второму входу блока умножения. 00 9)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СИИ ЛЮМ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) G 06 G 7/25

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3525026/18-24 (22) 20.12.82, (46) 07.05.84. Бюл. 1! - !7 (72) Б.А.Верклов В.В.Ляшенко, А.Ю.Матвеев, Г.Д.Агрест и В.И.Лисеен« ко (7! ) Коммунарский горно-металлургический институт (53) 681.333(088.8) (56) 1; Авторское свидетельство СССР

Р 211885, кл. С 06 0 7/48, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР ! (456280, кл. G 06 G 7/48, 1973 (прототип ), (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОДЕЛИРОВАНИЯ СУХОГО ТРЕНИЯ, содержащее масштабный резистор, операционный усили.тель, выход которого является выходом устройства, первый четырехдиодный выпрямительный мост, первый и второй выводы первой диагонали которого соединены соответственно с входом и выходом инвертора, а первый и второй выводы второй диагонали подключены к первым выводам соответственно первого и второго токаэадающих резисто-. ров, вторые выводы которых соедипены соответственно с первым и вторым выводами первой диагонали второго четырехдиодного выпрямительного моста, первый вывод второй диагонали которого подключен к первому выводу масштабного резистора и к входу операционного усилителя, о т л и ч а— ю щ е е сятем,,что, с целью повышения точности, в него введены накопительный конденсатор, блок моделирования сил трения, выполненный в виде блока умножения, и блок моделирования коэффициента трения выполненный в виде элемента нелинейности типа параболы, причем второй вывод масштабного резистора является первым входом устройства, второй вход которого подключен к первому входу блока умножения, выход которого соединен с входом инвертора, вход операционного усилителя через накопительный конденсатор соединен с выходом операционного усилителя, с вторым выводом второй диагонали второго четырехдиодного выпрямнтельного моста и с входом элемента нелинейности типа параболы, выход которого подключен к второму входу блока умножения °

109 1186

50 (3) Fqp

1н где

Изобретение относится к аналоговой вычислительиои технике и может быть использовано при моделировании динамики механических систем с парами трения, имеющими нелинейную зависимость коэффициента трения от скорости относительного перемещения.

Известно устройство для моделирования сухого трения, содержащее источники положительного и отрицательного напряжений, два встречно включенных диода, четырехдиодиый мост, операционный усилитель и масштабные резисторы {1{ .

Недостатком этого устройства явля- 15 ется низкая точность моделирования.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для моделирования сухого трения, содержащее масштабный резистор, операционный усилитель, выход которого является выходом устройства, первый четырехдиодный выпрямительный мост, первый и второй выводы первой диагонали которого соединены соответственно с входом и выходом инвертора, а первый и второй выводы второй диагонали подключены .к первым выводам соответственно первого и второго токозадающих резисторов, вто- 30 рые выводы которых соединены соответственно с первым и вторым выводами первой диагонали второго четырехдиодного выпрямительного моста, первый вывод второй диагонали которого подключен к первому выводу масштабного резистора и к входу операционного усилителя (2) .

Однако известное устройство не отражает нелинейной зависимости коэф-4О фициента трения от скорости и поэто- му имеет низкую точность моделиро» вания, Цель изобретения — повышение точ 45 н8сти эа счет учета нелинейной зависимости коэффициента трения и непос.тоянства во времени нормальной нагрузки в трущейся паре, Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее масштабный резистор, операционный усилитель, выход которого является выходом устройства, первый четырехдиодный выпрямительиый мост, первый

55 и, второй выводы диагонали которого соединены соответственно с входом и выходом инвертора, а первый и второй выводы второй диагонали подключены к первым выводам соответственно первого и второго токоэадающих резисторов, вторые выводы которых соединены соответственно с первым и вторым выводами первой диагонали второго четырехдиодного выпрямитель-„ ного моста, первый вывод второй диагонали которого подключен к первому выводу масштабного резистора и к входу операционного усилителя, введены накопительный конденсатор, блок моделирования сил трения, выполненный в виде блока умножения, и блок моделирования коэффициента трения, выполненный в виде элемента нелинейности типа параболы, причем второй вывод масштабного резистора является первым входом устройства, второй вход которого подключен к первому входу блока умножения, выход которого соединен с входом инвертора, вход операционного усилителя через накопительный конденсатор соединен с вы. ходом операционного усилителя, с вторым выводом второй диагонали второго четырехдиодного выпрямительного моста и с входом элемента нелинейности типа параболы, выход которого подключен к второму входу блока умножения.

На чертеже изображено предлагаемое устройство °

Устройство содержит операционный усилитель 1, инвертор 2, масштабный резистор 3, токоэадающие резисторы 4 и 5, четырехдиодные выпрямительные мосты 6 и 7, накопительный конденсатор 8, блок моделирования коэффи-:циента трения, выполненный в виде элемента 9 нелинейности типа параболы, блок моделирования сил трения, выполненный в виде блока 10 умножения. Кроме того, четырехдиодиые мосты 6 и 7 содержат диоды ll а инвертор 2 содержит операционный усилитель 12 и масштабные резисторы 13.

Устройство работает следующим образом.

Устройство реализует математическую модель сухого трения в виде

Рц {М (Ч) signVnpa V P 0 (1)

F„p0 sign F при Ч 0 и {Р(! > Гн {uo (2)

F приЧ 0

{Я н f0, сила трения; — нормальная составляющая нагрузки в трущейся паре; э 1091186 ц(Ч) - коэффициент трения;

Ч вЂ” относительная скорость перемещения;

{0< — коэффициент трения при

Ч=О1 S

F - движущая сила.

На вход (подается напряжение

K

FH (й) в трущейся паре. С помощью типового элемента 9 нелинейности набирается предварительно требуемая функциональная зависимость p (V). На-® пряжение 1(р ц (Ч) с выхода этого блока умножается на напряжение КгРц на блоке 10 умножения, на выходе которого напряжение U пропорционапьно величйне сил трения К У„ н (V) прн ЧРО нли величине сил трения покоя К У„р при

V О, Вне зависимости от знака на пряжейия U на выходе блока умножения в точке а потенциал всегда положительный (+U),а в точке F — отрицательный (-U), это обеспечивается с помощью четырехдиодного выпрямительного моста 7 с инвертором 2 и является необходимым для реализации функции сигнатуры с помощью четырехдиодного вы, прямительного моста 6.

При малых значениях входного напряжения и неподвижнои массе

Ьч (KyV О, Д = 0)Kgb (-„K Fq yo все диоды I l моста 7 открыты и вы- л полняется равенство iI= «< К F г С что соответствует уравнению (3) .

В случае, когда движущая сила превышает силу трения покоя 45

° Р(К.К 1-r-

+ U на резисторах 4 и 5 и становится равной i= „K

° г соответствует уравнению (2) ° При этом начинается относительное перемещение в трущейся паре — ФО ПоЭ Яф явление выходного напряжения на операционном усилителе l (К V Ф О) приводит.к изменению коэффициента трения tlat (V) в элементе 9 нелинейности, функционапьная зависимость которого определяет соответствующее значение величины силы трения

К Р„pg (Ч) sign (К Ч), что соответствует уравнению (1) .

Предлагаемая модель сухого трения дает возможность набирать любую зависимость коэффициента трения от скорости перемещения с более высокой точностью воспроизведения ее математической модели. Кроме того, наличие входа для нормальной составляницей нагрузки в трущейся паре, в общем случае являющейся переменной величиной, позволяет более точно воспроизводить динамические процессы в реальной трущейся паре.

Это позволяет существенно сократить объем натурных исследований в производственных условиях, сократить сроки проектирования различных механических систем с парами трения, а также различных средств устранения нелинейных колебаний, зачастую возникающих в парах трения.

Предлагаемая модель может быть использована дпя исследования внеш- ней динамики угледобывающих комбайнов,перемещающихся; на лыжах по ставу конвейера, как на стадии проектирования, так и при анализе динамической нагруженности уже созданных в металле, а также ъ системах автоматизированного проектирования в угольном машиностроении, где производственные условия относятся к наиболее тяжелыи. Кроме того, модель может бысть использована и в других отраслях машиностроения, где применяются пары трения.

ЗНИИПИ Заказ 3082/46 Тираж 699, Подписное

Филиал ППП "Патеит", r.Óàãîðîä, ул.Проектная, 4