Устройство для моделирования пары трения

 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для использования при исследовании динамики механических систем с парами трения. Цель изобретения - повышение точности моделирования и расширение функциональных возможностей -/стройства. Устройство по сигналам, поступающим на его три входа и соответствующим действующему на подвижный элемент пары тангенциальному усилию, скорости изменения действующего нормального усилия и его начального значения, на своих трех выходах вырабатывает сигналы , соответствующие предварительному смещению подвижного элемента пары, скорости этого элемента ч действующему нормальному усилию в контак- Q те пары. 1 ил. /)

СОЮЗ СОВЕТСНИ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (g1)5 С 06 С 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CGCP

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4601847/24 (22) 05.11.88 (46) 15.02.91. Бюл. У 6 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (72) Г.В.Трель (53) 681.333 (088.8)

{56) Авторское свидетельство СССР

_#_I )399779, кл. G 06 С 7/48, 1986, Авторское свидетельство СССР

У 1543427, кл. G 06 С 7/48, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ПАРЫ ТРЕНИЯ (57) Иэоб1|етвние относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для использования при

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для применения при иссле-! довании динамики механических систем, содержащих пары трения, с учетом зависимостей их сил упругофрикционного сопротивления от действующих в контакте пары таигенциального и нормального усилий, массы подвижного элемелта и диссипации энергии в контакте в процессе предварительного смещения этого подвижного элемента.

Цель изобретения - повышение точности моделирования и расширение функциональных воэможностей за счет учета зависимости силы упругофрикционного сопротивления в контакте пары от изменений действующих одно„.Я0, 1628062 А 1 исследовании динамики механических систем с парами трения, Цель изобретения — повышение точности моделирования и расширение функциональных возможностей . стройства, Устройство по сигналам, поступающим на его три входа и соответствующим действующему на подвижный элемент пары тангенциальному усилию, скорости изменения действующего нормального усилия и его начального значения, на своих трех выходах вырабатывает сигналы, соответствующие предварительному смещению подвижного элемента пары, скорости этого элемента и действующему нормальному усилию в контак-, те пары. ил. ф временно тангенциального и нормального усилий.

На чертеже представлена схема предлагаемоro устройства.

Устройство имеет вход, задающий значение сигнала действующего тангенциального усилия P(t), вход задания значения с||гнала скорости изменения действующего нормальнбго

I усилия N(t), вход задания значения сигнала начального значения нормального усилия Б„, выход по сигналу предварительного смещения подвижного элемента g<(t), выход по сигналу скорости перемещения подвижного элемента (t), выход по сигналу дейс1

П вующего нормального усилия N(t), сумматоры 1-3, инверторы 4-6, интегросумматор 7, интеграторы 8-10, блоки

1628062

1, j T(t)dC + С при (g (t)) p g (t) °

T(t) ав

Тс (t) яяпg(t) при ) (t) ) О (t) ° а .) ц(С)(С + С(1 пРи ) Вв (с} ) (8 (t)

Ф- d„„(t) SgnR(t) при ) g (Г} j вв g (} °

lI-Г4 умножения, блоки 15-.17 деления, блок 18 иэнлечения квадратного корня, блок 19 ныделения модуля, компараторы 20 и 21 °

Устройство работает следующил1 образом.

3 процессе моделирования сигнал, соотнетстну)ощ)ш действующему на подвижный элемент пары гангенциальному усилию P(t), с входа устройства поступает на первый ин(1)орыациошый вход интегросумматора 7, с выхода которого сигнал, соответствующий скорости перел)ещещrfr подвижно го элемента пары б11(1:), поступает на его второй информациогиилй вход, выход устройства, вход блока 11 ул(иожения.и вход интегратора 9. Сигнал, соответствующий предварительнол(у смещению подвижно го элемента О((t) с выхода этого иии тегратора подается на выход устройства, один из вхоцон блока 12 умножения, вход су;(матора 3, первые входы сравнения компараторов 20 11 21.

С нхода задания значения сигнала скорости изменения действующего нормального усилия N(t) сигнал поступает непосредственно на вход блока 12 умножения, через иннертор б на вход блока .13 умножения и на вход интег" ратора 10, иа вход .задания начальных условий интегрирования которого подается сигнал, соответствующий начальному значению действующего нормального усилия 1(„. С выхода этого интегратора сигнал, coотнетствующий действующему нормальному усилию N(t)> поступает иа выход устройства, вход блока 11 уми)жения, вход блока 18 извлечен:.я кнадратнс го корня и первые сигнальные входы компараторон 20 и 21 соответственно через иинертор

А1 и непосредственно, Сигнал, соответствучащплт1с)(с), с выхода блока I8 извлечения квадратного корня подается соответственно непосредственно и через иннертор 5 на вторые сигнальные входы и входы сравнения компаратоg(t} - I (К„,p(t} — К„ 1(рон 20 и 21 соответствующие выходы которых подключены к входам задания ограничения интеграторов 8 и 9, .что ограничивает выходные напряжения этих интеграторов соответственно величинами, пропорнаанвльнмми -(И(В)т и

N(t). Одновременно сигнал с выхода блока J8 поступает на входы делителей блоков 15-17 деления ° С выхода интегратора 8 сигнал, соответствую щий силе упругофрикционного сопротивления в контакте пары T(t), подается на третий информационный вход интегросумматора 7 и вход делимого блока

17 деления, с выхода которого сигнал, саотаетстну сщнй частному t(t) N(t), поступает на вход сумматора 3 и вход блока 13 умножения, С выхода сумматора 3 сигнал, соответству1()щии Kц3 (t)

K T(t), подается на один из входов

31 блока 14 уллножения, а с выхода блока

13 умножения сиги"ë, соответствующий

N(t)T(t)) N(t), поступает на вход суммат ор а, 1 .

Сигнал(1 (с) N(t) подается на вход сумматора 2, на другой вход которого а поступает сигнал N(t) 9<(t) с выхода блока 12 ул(ножения. С выхода суммаЗо тора г сигнал Кг, (t)N (t) " 2 () и() подается на вход сумматора 1 и вход блока 19, с выхода которого сигнал, соответствующий модулю входного сигнала, поступает на вход блока 14 умножения, а с его выхода — на вход

35 делимого блока 15 деления и затем на вход сумматора 1, на выходе которого получается сигнал T(tyN(t), который подается на вход делимого бло<а 16 деления, с выхода которого сигнал, соответствующий скорости изменения силы упругофрикциовшого сопротивления T(t) поступает на вход интегратора 8.

В результате устройство на своих выходах вырабатывает сигналы, соответствующие параметрам состояния моделируемой пары, описываемого системой интегродифференциальных урав нений:

50 а) - Kr Т(dt + C>, 1628062

T t

T(t) - щ- к, м(с) „+ к„(к, R(t)N(t) — K N(e)g(r)) + (,1() - «„р+ „1(с)м() — к„н(с)Г(с)();

1 при E%(t) >О; а п8() - 0 при g (t) =0; при g(t) О, де йс т в ующе е на под в иж ныл» элемент пары трения тангенциальное усилие; тангенциальное усилие упругофрикционного сопротивления в контакте пары трения; действующее в контакте пары нормальное усилие;, где P(t) 25

11 — начальное значение

H нормально го ус илия; соответственно предварительное смещение подвижного элемента пары и его предельная величина; усилие упругофрикционного сопротивления в контакте при относительном скольжениия элемен30

ТО (е) 35 тов пары;

Т t), (t) 40 скорости изменения соответствующих усилий; коэффициент трения; коэффициент пропорциональности предельного предварительного смещения;

К14 К12

- коэффициенты передачи сумматора 1 по соответствующим входам;

К,, К.1

К

Т5.

- коэффициенты передачи интегросумматора 7 соответственно по первому ВТОро 50 му и третьему входам;

21 ° 22 >

К 1, К - коэффициенты передачи сумматоров 2 и Э по соответствующим входам;

СТ1 Св1

С, С о — начальные условия интегрирования соответственно интегросумматора 7 и интеграторов 8, 9 и 1О, причем

С „ пропорционально время.

Для учета массы подвижного элемента пары трения коэффициенты передачи по входам интегросумматора 7 должны быть обратно пропорциональны величине этой массы.

11редлагаемое устройство повышает точность моделирования механических систем с парами трения и расширяет класс динамических задач, решаемых на АВМ, Это обеспечивается за счет воспроизведения зависимосей сил упругофрикционного сопротивления в контакте моделируемой пары трения от изменения действующих на подвижный элемент пары тангенциальных и нормальных усилий, массы подвижного элемента, его перемещения и скорости этого перемещения с учетом явлений диссипации энергии в контакте пары в процессе предварительного смещения подвижного элемента, запаздывания предварительного смещения от действующего тангенциального усилия, первого упругого и второго, в том числе и знакопеременного, возвратов подвижного элемента при -перемещениях его в зоне предварительного смещенияи исключения скачков силы трения при пульсирующих усилиях в контакте, т.е. от действия вибрапий различного направления.

Фо р м ул а и э о б р е т е н и я

Устройство для моделирования пары трения, содержащее первый сумматор, 1628062 блок извлечения квадратного корня, первый, второй и третий инверторы, первый и второй интеграторы, первый, второй, третий и четвертый блоки умножения, первый блоя деления, первый и второй компараторы, первые входы сравнения которых объединены и подключены к выходу устройства по

l сигналу скорости перемещения подвиж, ного элемента, первые сигнальные

1 входы компараторов подключены соответственно к входу и выходу первого инвертора, вторые сигнальные входы и вторые входы сравнения первого и второго компараторов соединены соот ветственноо с выходом и входом второго инвертора, соединенного с выходом блока извлечения квадратного корня, первый и второй выходы перво- 2р го компаратора подключены соответственно к первым; входам задания ограничения первого и второго интеграторов, вторые входы задания ограничения которых соединены соответ- 25 ственно с первым и вторым выходами второго компаратора, выход блока извлечения квадратного корня соединен с входом делителя первого блока деления, выход которого подключен к информационному входу второго интегратора, вход первого инвертора объединен с первым. входом первого блока, умножения и подключен к выходу устройства по сигналу действующего нормального усилия, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с .целью повышения точности моделирования и расширения функциональных возможностей за счет учета зависимости силы упРу- 4О гофрикционного сопротивления в контакте пары от изменений действующих одновременно тангенциального и нормального усилий, в него введены вто,рой и третий сумматоры, третий интег-4 ратор, второй и третий блоки деления, блок выделения модуля и интегросумматор, первый информационный вход которого подключен к входу устройства задающего значения сигнала действующего тангенциального усилия, а выход соединен с его вторым информационным входом, выходом устройства по сигналу скорости перемещения подвижного элемента, информационным входом первого интегратора и вторым входом первого блока умножения, выходы первого и второго блоков умножения подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен с входом выделения модуля и первым входом пер- вого сумматора, второй и третий входы которого подключены соответствен— но к выходам второго блока деления и третьего блока умножения, а выход первого сумматора соединен с входом делимого первого блока деления, вы1 ход второго интегратора соединен с третьим информационным входом интегросумматора и входом делимого третьеto блока деления, входы делителей второго и третьего блоков деления подключены к входу второго инвертора, выход третьего блока деления соединен с первым входом третьего блока умно" жения и первым входом третьего сумматора, выход первого интегратора подключен к выходу устройства по сигналу предварительного смещения подвижного элемента, первому входу второго блока умножения и второму входу третьего сумматора, выход которого соединен с первым входом четвертого блока умно" жения, который вторым входом подключен к выходу блока выделения модуля, а выходом соединен с входом делимого второго блока деления, вход задания значения сигнала скорости изменения действующего нормального усилия устройства подключен к второму входу второго блока умножения и через третий инвертор соединен с вторым вхо": дом третьего блока умножения и информационным входом третьего интегратора, вход задания начальных условий интегрирования которого подключен к входу задания значения сигнала начального значения нормального усилия устройства а выход соединен с выходом устройства по сигналу действующего нормального усилия и с входом блока извлечения квадратного корня.

1628062

Составитель Л.Снимщиковл

Редактор А.Лепнина Техред А.Кравчук Корректор Т.Палий

Заказ 341 Тирал< 3SI Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101