Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПЛАСТИЧЕСКОГО УДАРА

Известны устройства для моделирования пластического удара, содержащие схему набора уравнения второго порядка на операционных усилителях и диодные схемы для воспроизведения характеристики пластического удара.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что в нем последовательно со схемой воспроизведения характеристики удара в цепь разряда конденсатора интегрирующего операционого усилителя, моделирующего скорость перемещения, включен дополнительный диод, а между выходом этого усилителя и суммирующей точкой выходного интегрирующего усилителя подключен управляемый диодный ключ.

Это позволяет повысить точность устройства и уменьшить время переходного процесса.

На фиг. 1 приведена электронная схема модели пластического удара одномассовой виброударной системы о неподвижную опору; на фиг. 2 - схема механической модели одномассовой виброударной системы о неподвижную опору.

Движение механической модели удара (фиг. 2) после преобразования масштабов и приведения к безразмерному виду описывается уравнениями

где х - перемещение, - скорость перемещения; х_у - координата упора; f(t) - возмущающая сила.

Электронная схема модели удара (фиг. 1) моделирует уравнения (1), (2) и выполнена из замкнутой кольцевой схемы моделирования уравнения (1), состоящей из инвертирующих и интегрирующих усилителей 1, 2 и 3, усилительно-диодной схемы воспроизведения характеристики удара из инвертора 4, сравнивающего усилителя 5 в ключевом режиме, цепи разряда конденсатора 6 и управляемого диодного ключа 7.

Электронная модель работает следующим образом.

В безударный период в процессе решения участвуют только усилители 1, 2 и 3 и моделируют уравнение (1), а цепи разряда конденсатора 6 и управляемого диодного ключа 7 отключены, так как напряжение на выходе усилителя 5 положительное.

Когда напряжение на выходе инвертора 4 незначительно превысит величину х_у, произойдет скачок напряжения на выходе усилителя 5 из положительного значения в отрицательное, и начнется разряд напряжения на конденсаторе интегрирующего усилителя 1 до нуля. В тот же момент откроется диодный ключ 7, и через него начнет поступать отрицательный ток с выхода усилителя 1 на вход интегрирующего усилителя 3 такой величины, как и положительный ток с выхода инвертирующего усилителя 2, и прекратит интегрирование на усилителе 3 на время первоначальной стадии пластического удара, пока скорость не упадет до нуля, но не будет препятствовать интегрированию в сторону выхода из соприкосновения.

Сопротивление резистора цепи разряда конденсатора 6 выбирается порядка 0,5÷5 кг.ом, в зависимости от выходной мощности усилителя 1, а напряжение на выходе усилителя 5 приблизительно 100 в.

Диоды цепи разряда конденсатора 6 - обычно кремниевые плоскостные с суммарной зоной нечувствительности двух диодов со стороны входа усилителя 1, равной падению напряжения на диоде со стороны выхода усилителя 1 в момент окончания разряда конденсатора. Иногда, исходя из характеристик диодов, для достижения точного разряда нужно включить в цепь разряда конденсатора 6 не два, а три диода последовательно.

Введение в цепь разряда дополнительного кремниевого плоскостного диода (или диодов) в сочетании с применением управляемого диодного ключа 7 повышает качественные и количественные показатели электронной модели удара.