Устройство для воспроизведения зависимости силы трения от скорости и предварительного смещения пар трения

 

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и предназначено для использования при моделировании механических систем с парами трения. Цель изобретения - повьшение точности. С этой целью в устройство введены интегратор и блок задания ограничения. Подавая на вход устройства сигнал, пропорциональный относительной скорости скольжения пар трения, создается возможность получить на выходе сигнал, пропорциональный силам трения, зависящим в движении от направления и величины относительной скорости элементов пары ,, а в относительном покое - от предварительного их смещения. 3 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН цП 4 С О6 Ь 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ.И ОТКРЫТИЙ

I !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (3., К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (21) 4100949/24-24 (22) 05.08.86 (46) 15.02.88. Бюл. N - 6 (71) Филиал Владимирского политехнического института в г. Коврове (72) О.В.Косорукова, Г.Б.Ларина и Г.В.Трель (53) 681.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 968830, кл. G 06 G 7/64,,1981.

Авторское свидетельство .СССР

Ф 989564, кл. G 06 G 7/4р, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ

ЗАВИСИМОСТИ СИЛЫ ТРЕНИЯ ОТ СКОРОСТИ

И ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО СМЕЩЕНИЯ ПАР

ТРЕНИЯ

„„SU„„1374256 A i (57) Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и предназначено .для использования при моделировании механических систем с парами трения. Цель изобретения— повьппение точности, С этой целью в устройство введены интегратор и блок задания ограничения. Подавая на вход устройства сигнал, пропорциональный относительной скорости скольжения пар трения, создается возможность получить на выходе сигнал, пропорциональный силам трения, зависящим в движении от направления и величины относительной скорости элементов пары,, а в относительном покое — от предварительного их смещения. 3 ил.

1374256

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для использования при моделировании механических систем с парами трения, силы трения которых зависят

5 в движении от направления и величины относительной скорости элементов пары, а в относительном покое — от предварительного смещения их с учетом 10 диссипации энергии в процессе упругопластических деформаций поверхностей контакта пары трения при относительных микроперемещениях ее элементов в пределах зоны предварительного смещения.

Цель изобретения — повышение точности.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — зависимости силы20 трения движения F(V) от.скорости относительного скольжения пар трения, воспроизводимых устройством;на фиг.3— воспроизводимая устройством зависимость между Г(Я) и S с учетом запаз- 25 дывания между ними, построенная для случая малых изменений относительной скорости V(t) 0 элементов пары трения при перемещениях их в пределах зоны предварительного смещения ) Sli 1Б„! .

Устройство содержит вход 1 задания относительной скорости пар трения, выход 2 по силе трения, инвертор 3, первый 4 и второй 5 блоки ограничения, моделирующие максимальную величину изменения силы трения на участке полусухого трения, выполненные на диодах 6 и 7 и резисторах 8, 9 и 10, 11, первый 12 и второй 13 блоки нелинейности типа зона нечув- 40 ствительности", моделирующие изменение скорости конца участка граничного трения, выполненные на диодах 14, 15 и резисторах 16, 17 и 18, 19, интегратор 20, третий 21 и четвертый 2245 блоки ограничения, моделирующие изменение величины силы трения покоя, выполненные на диодах 23 и 24 и резисторах 25 и 26, резистор 27 обратной связи интегратора, согласующие резисторы 28 и 29, второй, первый и третий источники 30, 31 и 32 положительного опорного напряжения, второй, первый и третий источники 33, 34.и 35 отрицательного опорного напряжения, пропорциональные соответственно максимальной величине изменения силы трения на участке полусухого трения и максимальной величине силы трения покоя. Интегратор выполнен на операционном усилителе 36 и включает конденсатор 37 и резистор.38 ° Напряжение с входа устройства 1 поступает на вход инвертора 3 и одновременно на входы первого и второго блоков 4 и 5 ограничения, на опорные входы которых поступает постоянное опорное напряжение от источников 30 и 33 ° С выхода инвертора 3 напряжение подается на первый вход интегратора 20 и одновременно на входы первого и второго блоков 12 и 13, на опорные входы которых поступает постоянное опорное напряжение от источников 34 и 31.

С выхода интегратора 20 напряжение поступает на его второй вход непосредственно через резистор 27, повышая устойчивость его работы в динамических режимах, и на первый вход по обратным связям через третий и четвертый блоки 21 и 22 ограничения. На опорные точки третьего 21 и четвертого 22 блоков ограничения через первый и второй согласующие резисторы 28 и 29 поступает постоянное опорное напряжение от источников 32 и 35, одновременно напряжение на эти точки подается соответственно с выходов первого блока 4 ограничения и первого блока 12 нелинейности типа "зоны нечувствительности" и с выходов второго блока 5 ограничения и второго блока

13 нелинейности типа "зоны нечувствительности".

В результате на выходе интегратора 20, т.е. на выходе устройства, формируется напряжение, соответствующее семейству "падающих" характеристик типа "падающая-возрастающая" зависимости силы трения в движении от направления и величины скорости скольжения элементов пары (фиг.2, график i) а в относительном покое от предварительного смещения их с учетом диссипации энергии в процессе упругопластических деформаций пбверх-. ностей контакта пары трения при -относительных микроперемещениях ее элементов в пределах зоны предваритель ного смещения (фиг. За). !

Для воспроизведения "горбатых" характеристик типа "возрастающаяпадающая" (фиг. 2, график 2) необходимо в исходной схеме (фиг. 1) поменять местами первый блок 4 ограничения с вторым блоком 13 нелинейности типа зона нечувствительности", вто1374250

F(V)=F(S )+F „ (V)-F (V) лРи

1Б(С)!>Б, Ч(е) 0;

K „V(t) при 0 4 IV(t) I (1Ч„1; г„, (V) К пс Ч () при 1Чн ! Ч() э«

0 при 0 (IV(t) t < I V„I;

К (Ч(С)-!Ч„! signV(t))npe !Ч,! I V(t)I . где К F„(V) К

Кдс «Ф. рой блок 5 ограничения — с первым блоком 12 нелинейности типа "зона нечувствительности".

Для воспроизведения "падающих" характеристик типа "падающая-падающая" (фиг ° 2, график 3) необходимо инвертор 3 установить непосредственно перед интегратором 20 °

Для воспроизведения "горбатых" характеристик типа "возрастающая-возрастающая" (фиг. 2, график 4) необходимо инвертор 3 установить на вхо-. де устройства, к его выходу попарно подключить входы первого 12 и второго 13 блоков нелинейности "зона нечувствительности", второго 5 и первого 4 блоков ограничения ° Наклон характеристик определяется величиной 20 собственных сопротивлений резисторов коэффициент жесткости упругой составляющей предварительного смещения;

„35 коэффициент, характеризующий неупругую составляющую предварительного смещения, про-. порциональную силе трения, отражающий своей величиной 40 диссипацию энергии в процессе упругопластических деформаций поверхностей .контакта в относительном покое элементов пары трения, выражаю- 45 щуюся в запаздывании между силой трения F(S) и предварительным мещением S(t); максимальное предварительное смещение, соответствующее предельному состоянию покоя перед началом движения; экстремальное (максимальное или минимальное) значение силы трения покоя перед началом движения; сбставляющая силы трения на участке полусухого трения до начала граничного трения; и диодов, входящих в состав устроиства.

Устройство позволяет воспроизвести следующую зависимость силы трения

F(t): в движении — от направления и величины относительной скорости

V(t) элементов пары трения; в относительном покое — от предварительного смещения S(t) этих элементов с учетом диссипации энергии в процессе упругопластических деформаций поверхностей контакта пары при относительных микроперемещениях ее элементов в пределах зоны предварительного смещения: в относительном покое пар

F(S) = (K,V(t) -K,F (S) j dt, S(t) =

=/ч(с) dr. при -S (S(t) (S V(t)=0. в относительном движении пар составляющая силы трения на участке полужидкостного трения; скорости, соответствующие началу и концу участка граничного трения; коэффициенты пропорциональностей линейных зависимос„ (Ч) и F>(V) .

Формула изобретения

Устройство для воспроизведения зависимости силы трения от скорости и предварительного смещения пар трения, содержащее первый и второй блоки нелинейности типа "зона нечувствительности", первый, второй и третий блоки ограничения, первый, второй и третий источники положительного опорного напряжения, первый, второй и третий источники отрицательного опорного напряжения и инвертор, вход которого соединен с входом задания относительной скорости пар трения устройства, а выход инвертора соединен с входами первого и второго бло1374256

15 ков нелинейности типа зона нечувствительности", опорные входы которых соединены соответственно с выходами первого источника отрицательного и первого источника положительного опорного напряжения, входы первого и второго блоков ограничения соединены.с входом задания относительной скорости пар трения устройства, а опорные входы первого и второго блоков ограничения соединены соответственно с .выходами второго источника положительного и первого источника положительного опорного напряжения, выходы первого и второго блоков ограничения объединены соответственно с выходами первого и второго блоков нелинейности типа "зона нечувствительности, опорный вход третьего блока ограничения соединен с выходом третьего источника положительного опорного напряжения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены интегратор и четвертый блок ограничения, вход интегратора соединен с выходом инвертора и входами третьего и четвертого блоков ограничения, а выход интегратора соединен с выходами третьего и четвертого блоков ограничения и является выходом устройства, опорный вход третьего блока ограничения соединен с выходом первого блока нелинейности типа зона нечувствительности", опорный вход четвертого блока ограничения соединен с выходом второго блока нелинейности типа "зона нечувствительности и выходом третьего источника отрицательного напряжения.

1374256

Составитель В.Геча

Редактор M.Ïåòðoâà Техред Л.Олийнык Корректор M.шароши

Заказ 605/47 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,. Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4