Disk Friction Clutch

Муфта сцепления с дисковыми пластинами, которые участвуют, когда давление пластины превышает порог

  • Библиотека:
  • Simscape / Автомобильная трансмиссия / Муфты

  • Disk Friction Clutch block

Описание

Блок Disk Friction Clutch представляет муфту сцепления двумя плоскими наборами пластины трения, которые вступают в контакт, чтобы участвовать. Муфта участвует, когда поданное давление пластины превышает пороговое давление обязательства. После того, как занятый, пластины испытывают фрикционные крутящие моменты, которые позволяют им передать степень между карданными валами последователя и основой.

Муфта может быть двунаправлена или однонаправлена. Двунаправленная муфта может закрадываться в положительные и отрицательные направления. Однонаправленная муфта может уменьшиться только в положительном направлении. Направление промаха положительно, если вал последователя вращается быстрее, чем основной вал и отрицание, если это уменьшается медленнее. Блок задает скорость промаха как различие

ω=ωFωB,

где:

  • ω является относительной скоростью вращения или скоростью промаха.

  • ωF является скоростью вращения карданного вала последователя.

  • ωB является скоростью вращения основного карданного вала.

Блок предоставляет входному порту физического сигнала P для поданного давления между пластинами муфты. Поданное давление должно быть больше или быть равным нулю и имеет модули Pascals. Если падения входного сигнала, ниже нуля, блок обрабатывает давление пластины как нуль.

Можно также позволить дать сбой. Когда сбой произойдет, муфта останется заблокированной или будет не мочь передать степень. Отказы могут произойти в требуемое время или из-за внешнего триггера в порте T.

Уравнения

Блок Disk Friction Clutch является упрощенным внедрением блока Fundamental Friction Clutch. Fundamental Friction Clutch требует кинетических и статических предельных крутящих моментов трения как входных сигналов. Disk Friction Clutch не требует входных данных. Вместо этого блок вычисляет кинетическое и статическое трение от параметров муфты, и входное давление сигнализируют о P.

Когда вы применяете сигнал давления выше порога, такого, что поданное давление равняется или превышает порог давления, то есть, PPth, блок может применить два вида трения к движению автомобильной трансмиссии, кинетическому и статическому. Муфта применяет кинетический момент трения только, когда одна ось автомобильной трансмиссии вращается относительно другой оси автомобильной трансмиссии. Муфта применяет статический момент трения, когда две блокировки осей автомобильной трансмиссии и вращаются вместе. Блок выполняет итерации посредством многоступенчатого тестирования, чтобы определить, когда заблокировать и разблокировать муфту.

Кинетическое трение

Кинетический момент трения выступает против относительного промаха и применяется с полным знаком "минус". Математически, кинетическое трение является положительной суммой вязкого перетаскивания и поверхностных моментов трения контакта:

τk=μω+τcontact.

  • τK является кинетическим моментом трения.

  • μ является вязким коэффициентом сопротивления.

  • ω является относительной скоростью вращения или скоростью промаха.

  • τcontact является крутящим моментом контакта.

Трение контакта является продуктом шести факторов, таким образом что

τcontact=kKDNreffPfricA0,

где:

  • kK является безразмерным коэффициентом кинетического трения дисков муфты, которое является функцией ω.

  • D является фактором снижения нормы муфты.

  • N является количеством поверхностей трения.

  • reff является эффективным радиусом крутящего момента, то есть, эффективной рукой момента силы трения муфты.

  • Pfric является способностью трения муфты, такой что Pfric=max[(PPth),0].

  • A является площадью поверхности обязательства.

Вы задаете кинетический коэффициент трения, kK, или как константа или как сведенная в таблицу дискретная функция относительной скорости вращения ω. Сведенная в таблицу функция принята, чтобы быть симметричной для положительных и отрицательных величин относительной скорости вращения. Поэтому задайте kK для положительных значений ω только.

Муфта прикладывает нормальную силу от своего поршня как продукт способности трения муфты, Pfric, и площади поверхности обязательства, A, на каждой из поверхностей трения N. Сигнал давления, P, должен быть неотрицательным. Если P меньше порога давления. Pth, муфта не применяет трения вообще.

Эффективный радиус крутящего момента, reff, является эффективной рукой момента силы трения муфты, измеренной от оси автомобильной трансмиссии, в которой кинетические силы трения прикладываются во фрикционных поверхностях. Это связано с геометрией поверхности трения:

reff=23ro3ri3ro2ri2,

где, для поверхности трения, смоделированной как кольцевой диск:

  • ro является внешним дисковым радиусом.

  • ri является внутренним дисковым радиусом.

Фактор снижения нормы муфты, D, составляет износ муфты. Для новой муфты D является тем. Для муфты, приближающейся к универсальному состоянию износа:

D34(ro+ ri)2ro2+rori+ ri2.

Статическое трение

Статический предел трения связан с кинетическим трением, установкой ω, чтобы обнулить и заменяющий кинетическое на статический коэффициент трения:

τS=kSDNreffPfricA0.

где:

  • τS является статическим пределом момента трения, который является продуктом статического фактора пика трения и кинетического момента трения, когда ω приближается 0.

  • kK является безразмерным коэффициентом кинетического трения дисков муфты, которое является функцией ω.

  • D является фактором снижения нормы муфты.

  • N является количеством поверхностей трения.

  • reff является эффективным радиусом крутящего момента, то есть, эффективной рукой момента силы трения муфты.

  • Pfric является способностью трения муфты, такой что Pfric=max[(PPth),0].

  • A является площадью поверхности обязательства.

kS>kK, так, чтобы крутящий момент, τ должен был через муфту разблокировать его путем преодоления статического трения, был больше, чем кинетическое трение в момент разблокирования, когда ω=0..

Статическая область значений момента трения или пределы затем заданы симметрично как

τSτS+=τS.

Состояние ожидания: блокировка и разблокирование

Состояние ожидания Disk Friction Clutch идентично Состоянию ожидания Fundamental Friction Clutch с заменой положительного кинетического условия трения, τK>0, положительным полным условием трения муфты поданное давление равняется или превышает порог давления, то есть, PPth.

Степень, рассеянная муфтой

Степень, рассеянная муфтой, является абсолютным значением продукта скорости промаха, ω, и кинетического момента трения, τK, то есть, |ωτK|. Муфта рассеивает степень, только если это оба уменьшается, ω0, и применяя кинетическое трение, τk>0.

Зависимые скоростью и температурно-зависимые модели трения

Зависимая скоростью модель

Можно смоделировать эффекты вращательного изменения скорости путем выбора зависимой скоростью модели. Чтобы выбрать зависимую скоростью модель, в настройках Friction, устанавливают параметр Friction model на Velocity-dependent kinetic friction coefficient. Для получения информации о модели трения, которая зависит и от скорости и от температуры, см. Тепловую, Зависимую Скоростью Модель.

Поскольку скоростной зависимый моделирует эти связанные параметры, становятся видимыми в настройках Friction:

  • Relative velocity vector

  • Kinetic friction coefficient vector

  • Friction coefficient interpolation method

  • Friction coefficient extrapolation method

Тепловая модель

Можно смоделировать эффекты теплового потока и изменения температуры путем выбора температурно-зависимой модели. Чтобы выбрать температурно-зависимую модель, в настройках Friction, устанавливают параметр Friction model на Temperature-dependent friction coefficients. Для получения информации о модели трения, которая зависит и от скорости и от температуры, см. Тепловую, Зависимую Скоростью Модель.

Для температурно-зависимой модели отображаются тепловой порт H и эти параметры:

  • В настройках Friction:

    • Temperature vector

    • Static friction coefficient vector

    • Kinetic friction coefficient vector

    • Friction coefficient interpolation method

    • Friction coefficient extrapolation method

  • В настройках Thermal Port:

    • Thermal mass

    • Initial Temperature

Тепловая, зависимая скоростью модель

Можно смоделировать эффекты вращательного изменения скорости и теплового потока путем выбора зависимой скоростью и температурно-зависимой модели. Чтобы выбрать модель, которая зависит и от скорости и от температуры в настройках Friction, устанавливает параметр Friction model на Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

Для зависимой скоростью и температурно-зависимой модели тепловой порт H и эти связанные настройки и параметры становятся видимыми:

  • В настройках Friction:

    • Relative velocity vector

    • Temperature vector

    • Static friction coefficient vector

    • Kinetic friction coefficient matrix

    • Friction coefficient interpolation method

    • Friction coefficient extrapolation method

  • В настройках Thermal Port:

    • Thermal mass

    • Initial Temperature

Дефектное поведение

Можно включить дефектное поведение в ответ на:

  • Время симуляции — Сбой происходит в требуемое время.

  • Поведение симуляции — Сбой происходит в ответ на внешний триггер. Это отсоединяет порт T.

Можно выбрать или или обе из этих настроек для глыбовых дислокаций. Если сбой инициирован, муфта отвечает согласно установке Behavior when faulted для остатка от симуляции. Опции отказа:

  • Cannot transmit power

  • Cannot unlock

Можно установить блок выпускать дефектную ведомость как предупреждающее сообщение или сообщение об ошибке в Средстве просмотра Диагностики Simulink параметром Reporting when fault occurs.

Порты

Входной параметр

развернуть все

Входной порт физического сигнала при поданном давлении между пластинами муфты. Этот сигнал положителен или нуль. Сигнал меньше, чем нуля интерпретирован как нуль.

Порт физического сигнала для внешнего триггера отказа. Инициирование происходит, когда значение больше 0.5. Нет никакого модуля, сопоставленного с триггерным значением.

Зависимости

Этот порт отображается, когда Enable faults установлен в On и Enable external fault trigger установлен в On.

Сохранение

развернуть все

Вращательный порт сохранения, сопоставленный с управлением, или основой, валом.

Вращательный порт сохранения, сопоставленный с управляемым, или последователем, валом.

Тепловой порт сохранения сопоставлен с тепловым потоком.

Зависимости

Этот порт отображается только, когда в настройках Friction параметр Friction model устанавливается на Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации см. модель Friction Parameter Dependencies и Friction.

Параметры

развернуть все

Геометрия

Метод параметризации для моделирования геометрии трения муфты.

Зависимости

Параметр Effective torque radius отображается, только если этот параметр устанавливается на Define effective radius:

Эти параметры отображаются, только если этот параметр устанавливается на Define annular region:

  • Friction surface outside diameter

  • Friction surface inside diameter

Эффективный радиус руки момента, reff, который определяет кинетический момент трения в муфте.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Geometry model устанавливается на Define effective radius.

Диаметр, 2ro, через внешний край дискового кольца трения.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Geometry model устанавливается на Define annular region.

Диаметр, 2ri, через внутренний край дискового кольца трения.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Geometry model устанавливается на Define annular region.

Номер, N, генерирующего трение контакта появляются в муфте.

Эффективная площадь, A, поршня муфты, когда поршень подает давление через муфту.

Подсуньте направления, которые муфта позволяет между ее пластинами. Двунаправленная муфта позволяет положительные и отрицательные скорости промаха. Однонаправленная муфта позволяет только положительные скорости промаха.

Однонаправленная муфта эквивалентна муфте сцепления, соединенной параллельно с односторонней муфтой, которая расцепляет только, когда скорость промаха становится положительной. Чтобы смоделировать однонаправленную муфту с промахом в обратном направлении, инвертируйте подключения порта последователя и основа.

Трение

Таблица показывает, как видимость некоторых портов, параметров и настроек зависит от опции, которую вы выбираете для других параметров. Чтобы изучить, как считать таблицу, смотрите Зависимости от Параметра.

Зависимости от параметра трения

Friction
Friction model
Fixed kinetic friction coefficientVelocity-dependent kinetic friction coefficientTemperature-dependent friction coefficientsTemperature and velocity-dependent friction coefficients

Отсоединяет:

  • Порт Conserving H

  • Настройки Thermal Port

Отсоединяет:

  • Порт Conserving H

  • Настройки Thermal Port

-Relative velocity vector-Relative velocity vector
--Temperature vectorTemperature vector
Static friction coefficientStatic friction coefficientStatic friction coefficient vectorStatic friction coefficient vector
Kinetic friction coefficientKinetic friction coefficient vectorKinetic friction coefficient vectorKinetic friction coefficient matrix
-Friction coefficient interpolation methodFriction coefficient interpolation methodFriction coefficient interpolation method
-Friction coefficient extrapolation methodFriction coefficient extrapolation methodFriction coefficient extrapolation method
De-rating factorDe-rating factorDe-rating factorDe-rating factor
Clutch velocity toleranceClutch velocity toleranceClutch velocity toleranceClutch velocity tolerance
Engagement threshold pressureEngagement threshold pressureEngagement threshold pressureEngagement threshold pressure

Метод параметризации, чтобы смоделировать кинетический коэффициент трения. Опции и значения по умолчанию для этого параметра зависят от модели трения, которую вы выбираете для блока. Опции:

  • Fixed kinetic friction coefficient — Введите фиксированное значение для кинетического коэффициента трения.

  • Velocity-dependent kinetic friction coefficient — Задайте кинетический коэффициент трения одномерным поиском по таблице на основе относительной скорости вращения между дисками.

  • Temperature-dependent friction coefficients — Задайте кинетический коэффициент трения поиском по таблице на основе температуры.

  • Temperature and velocity-dependent friction coefficients — Задайте кинетический коэффициент трения поиском по таблице на основе температуры и относительной скорости вращения между дисками.

Зависимости

Установка модели трения влияет на видимость других параметров, настроек и портов. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.

Входные значения для относительной скорости как вектор. Значения в векторе должны увеличиться слева направо. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции, который вы выбираете. Для линейной интерполяции введите по крайней мере два значения на размерность. Для сплайн-интерполяции введите по крайней мере три значения на размерность.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Friction model устанавливается на Velocity-dependent kinetic friction coefficient или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.

Входные значения для температуры как вектор. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции, который вы выбираете. Для линейной интерполяции введите по крайней мере два значения на размерность. Для сплайн-интерполяции введите по крайней мере три значения на размерность. Значения в векторе должны увеличиться слева направо.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Friction model устанавливается на Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.

Статическое или пиковое значение коэффициента трения. Статический коэффициент трения должен быть больше кинетического коэффициента трения.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда параметр Friction model устанавливается на Fixed kinetic friction coefficient или Velocity-dependent kinetic friction coefficient. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.

Статические, или пиковые, значения коэффициента трения как вектор. Вектор должен иметь то же число элементов как температурный вектор. Каждое значение должно быть больше значения соответствующего элемента в кинетическом векторе коэффициентов трения.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Friction model устанавливается на Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.

Кинетический, или кулонов, коэффициент трения. Коэффициент должен быть больше нуля.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Friction model устанавливается на Fixed kinetic friction coefficient. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.

Выходные значения для кинетического коэффициента трения как вектор. Все значения должны быть больше нуля.

Если параметр Friction model устанавливается на

  • Velocity-dependent kinetic friction coefficient — Вектор должен иметь то же число элементов как относительный вектор скорости.

  • Temperature-dependent friction coefficients — Вектор должен иметь то же число элементов как температурный вектор.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Friction model устанавливается на Velocity-dependent kinetic friction coefficient или Temperature-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.

Выходные значения для кинетического коэффициента трения как матрица. Все значения должны быть больше нуля. Размер матрицы должен равняться размеру матрицы, которая является результатом температурного вектора × кинетический содействующий вектор скорости родственника трения.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Friction model устанавливается на Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.

Метод интерполяции для аппроксимации выходного значения, когда входное значение между двумя последовательными узлами решетки:

  • Linear — Выберите эту опцию, чтобы получить лучшую эффективность.

  • Smooth — Выберите эту опцию, чтобы произвести непрерывную кривую с непрерывными производными первого порядка.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах интерполяции смотрите страницу с описанием блока PS Lookup Table (1D).

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Friction model устанавливается на Velocity-dependent kinetic friction coefficient, Temperature-dependent friction coefficients, или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.

Метод экстраполяции для определения выходного значения, когда входное значение находится вне диапазона, указанного в списке аргументов:

  • Linear — Выберите эту опцию, чтобы произвести линию, соединяющую соседние значения в области экстраполяции и за пределами с областью интерполяции.

  • Nearest — Выберите эту опцию, чтобы произвести экстраполяцию, которая не выше самой высокой или ниже самой низкой точки в области данных.

  • Error — Выберите эту опцию, чтобы не входить в режим экстраполяции, когда это необходимо, ваши данные, чтобы быть в табличной области значений. Если входной сигнал находится вне области значений таблицы, симуляция останавливает и генерирует ошибку.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах экстраполяции смотрите страницу с описанием блока PS Lookup Table (1D).

Зависимости

Этот параметр отображается, только если параметр Friction model устанавливается на Velocity-dependent kinetic friction coefficient, Temperature-dependent friction coefficients, или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.

Безразмерный фактор снижения нормы, D, который составляет дисковый износ муфты путем пропорционального сокращения трения муфты.

Максимальная скорость промаха, при которой муфта может заблокировать. Скорость промаха является различием со знаком между основой и угловыми скоростями вала последователя, то есть, w=wFwB. Если кинетический момент трения является ненулевым, и переданный крутящий момент в статических пределах момента трения, то муфта блокирует, если фактическая скорость промаха падает ниже скоростного допуска.

Минимальный Pth давления, в котором участвует муфта. Если входной сигнал давления падает ниже этого порога, муфта автоматически расцепляет.

Вязкие потери

Коэффициент вязкого трения μ применился к относительному промаху ω между осями последователя и основой.

Начальные условия

Состояние муфты в начале симуляции. Муфта может быть в одном из двух состояний, заблокированных и разблокированных. Заблокированная муфта ограничивает основу и валы последователя вращаться при той же скорости, то есть, как единый блок. Разблокированная муфта позволяет этим двум валам вращаться при различных скоростях, приводящих к промаху между пластинами муфты.

Отказы

Включите внешне или временно инициированные отказы. Когда сбой происходит, муфта не удается разблокировать или не может передать степень, согласно установке Behavior when faulted.

Установите ответ отказа. Можно выбрать муфту, дающую сбой как также:

  • Cannot transmit power

  • Cannot unlock

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On.

Включает порт T. Физический сигнал в порте T, который больше 0.5 триггерный сбой.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On.

Включает инициирование отказа в требуемое время. Когда Simulation time for fault event достигнут, муфта отвечает согласно установке Behavior when faulted.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On.

Когда Simulation time for fault event достигнут, муфта отвечает согласно установке Behavior when faulted.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On и Enable temporal fault trigger к On.

Создание отчетов о настройке условию отказа. Когда создание отчетов установлено в Warning или Error, сообщение отображено в Средстве просмотра Диагностики Simulink. Когда Error выбран, симуляция остановится, если сбой произойдет.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On.

Тепловой порт

Настройки Thermal Port отображаются только, когда в настройках Friction параметр Friction model устанавливается на Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.

Тепловая энергия, требуемая изменить температуру компонента одной степенью. Чем больше количество тепла, тем более стойкий компонент к изменению температуры.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда в настройках Friction параметр Friction model устанавливается на Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.

Температура компонента в начале симуляции. Начальная температура изменяет КПД компонента согласно вектору КПД, который вы задаете, влияя на запутывающий запуск или потери на трение. Значением по умолчанию является 300 K.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда в настройках Friction параметр Friction model устанавливается на Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Введенный в R2011a