Устройство для моделирования сухого трения

Устройство для моделирования сухого трения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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