Double-Shoe Brake

Фрикционный тормоз с два вертелся обувь, диаметрально расположенная о вращающемся барабане с инициированным сбоем

Библиотека:
Simscape / Автомобильная трансмиссия / Brakes & Detents / Вращательный

Описание

Блок Double-Shoe Brake представляет фрикционный тормоз два, вертелся твердая обувь, которая нажимает против вращающегося барабана, чтобы произвести торможение. Твердая обувь находится внутри или снаружи вращающегося барабана в диаметрально противоположной настройке. Положительная сила приведения в действие заставляет твердую обувь нажимать против вращающегося барабана. Вязкий и трение контакта между барабаном и твердыми поверхностями обуви заставляют вращающийся барабан замедляться.

Тормоза двойной обуви предоставляют высокому тормозному моменту маленькие отклонения привода в приложениях, которые включают моторные транспортные средства и некоторое тяжелое машиностроение. Модель использует простую параметризацию с с готовностью доступной геометрией тормоза и параметрами трения.

Можно также позволить дать сбой. Когда сбой произойдет, пояс породит заданную пользователями силу. Отказы могут произойти в требуемое время или из-за внешнего триггера в порте T.

Уравнения

В схематическом, a) представляет внутренний тормоз двойной обуви и b) представляет внешний тормоз двойной обуви. В обеих настройках положительная сила приводов F сводит обувь и поверхности трения барабана. Результатом является момент трения, который вызывает замедление вращающегося барабана. Нуль и отрицательные силы не сводят обувь и поверхности трения барабана и производят нулевой тормозной момент.

Модель использует приближение длинной обуви. Уравнения для момента трения, который разрабатывает начальная и конечная обувь:

$T_{L S} = \frac{c μ p_{a} r_{D}^{2} (\cos θ_{s b} - \cos θ_{s})}{\sin θ_{a}},$

$T_{T S} = \frac{c μ p_{b} r_{D}^{2} (\cos θ_{s b} - \cos θ_{s})}{\sin θ_{a}},$

$c = r_{a} + r_{p} \cos θ_{p},$

где для $0 \leq θ_{s} \leq \frac{π}{2}$ ,

$θ_{a} = θ_{s},$

и для $θ_{s} \geq \frac{π}{2}$ ,

$θ_{a} = \frac{π}{2} .$

Где:

_TLS является моментом привода, который разрабатывает ведущая обувь.
_TTS является моментом привода, который разрабатывает запаздывающая обувь.
μ является эффективным коэффициентом трения контакта.
_pa является максимальным линейным давлением в ведущем контакте барабана обуви.
_pb является максимальным линейным давлением в запаздывающем контакте барабана обуви.
_rD является радиусом барабана.
_θsb является углом начала обуви.
_θs является углом промежутка обуви.
_θa является углом от контакта стержня до максимальной точки давления.
c является продолжительностью руки цилиндрической силы относительно контакта стержня.
_rp является радиусом местоположения контакта.
_θp является углом местоположения контакта стержня.
_ra является радиусом местоположения привода.

В модели принимается, что только трение Кулона действует в контакте поверхности барабана обуви. Обнулите относительную скорость между барабаном, и обувь производит нулевое трение Кулона. Чтобы избежать разрыва при нулевой относительной скорости, содействующая формула трения использует гиперболическую функцию

$μ = μ_{C o u l o m b} \tanh (\frac{4 ω_{s h a f t}}{ω_{t h r e s h o l d}}),$

где:

μ является эффективным коэффициентом трения контакта.
_μCoulomb является коэффициентом трения контакта.
_ωshaft является скоростью вала.
_ωthreshold является порогом скорости вращения.

Балансировка моментов, которые действуют на каждую обувь относительно контакта, дает к давлению, действующему в контакте поверхности барабана обуви. Уравнения для определения баланса моментов для ведущей обуви

$F = \frac{M_{N} - M_{F}}{c},$

$M_{N} = \frac{p_{a} r_{p} r_{D}}{\sin θ_{a}} (\frac{1}{2} [θ_{s} - θ_{s b}] - \frac{1}{4} [\sin 2 θ_{s} - \sin 2 θ_{s b}]),$

$M_{F} = \frac{μ p_{a} r_{D}}{\sin θ_{a}} (r_{D} [\cos θ_{s b} - \cos θ_{s}] + \frac{r_{p}}{4} [\cos 2 θ_{s} - \cos 2 θ_{s b}]),$

где:

F является силой приводов.
_MN является моментом, действуя на ведущую обувь из-за нормальной силы.
_MF является моментом, действуя на ведущую обувь из-за силы трения.
c является продолжительностью руки цилиндрической силы относительно контакта стержня.
_pa является максимальным линейным давлением в поверхности контакта барабана обуви.
_rp является радиусом местоположения контакта.
_θp является углом местоположения контакта стержня.
_ra является радиусом местоположения привода.

Модель не симулирует тормоза с автоблокировкой. Если геометрия тормоза и параметры трения вызывают условие с автоблокировкой, модель производит ошибку симуляции. Тормоз самоблокирует, если момент трения превышает момент из-за нормальных сил, то есть, когда _MF> _MN.

Баланс моментов для запаздывающей обуви

$F = \frac{M_{N} + M_{F}}{c} .$

Сетевой тормозной момент

$T = T_{L S} + T_{T S} + μ_{v i s c} * ω_{s h a f t},$

где _μvisc является коэффициентом вязкого трения.

Дефектное поведение

Когда отказы включены, сила пояса прикладывается в ответ на одну или оба из этих триггеров:

Время симуляции — Сбой происходит в требуемое время.
Поведение симуляции — Сбой происходит в ответ на внешний триггер. Это отсоединяет порт T.

Если триггер отказа происходит, входная сила заменяется значением Belt force when faulted для остатка от симуляции. Значение 0 подразумевает, что никакое торможение не произойдет. Относительно большое значение подразумевает, что тормоз застревает.

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

Тепловая модель

Можно смоделировать эффекты теплового потока и изменения температуры путем осушения дополнительного теплового порта. Чтобы осушить порт, в настройках Friction, устанавливают параметр Thermal Port на Model. Осушение порта также отсоединяет или изменяет значение по умолчанию для этих связанных настроек, параметров и переменных:

Friction> Temperature
Friction> Static friction coefficient vector
Friction> Coulomb friction coefficient vector
Friction> Contact friction coefficient vector
Thermal Port> Thermal mass
Variables> Temperature

Переменные

Используйте настройки Variables, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных в блоках перед симуляцией. Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Переменных в блоках.

Зависимости

Переменные настройки отображаются только, когда в настройках Friction параметр Thermal port устанавливается на Model.

Ограничения и предположения

Свяжитесь с углами, меньшими, чем 45 ° приводят к менее точным результатам.
Тормоз использует приближение длинной обуви.
Геометрия тормоза не самоблокирует.
Модель не составляет потребление потока привода.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`F` — Приведение в действие силы
физический сигнал

Входной порт физического сигнала сопоставлен с прикладывавшей силой приведения в действие.

`T` — Внешний триггер отказа
физический сигнал

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

`S` — Вращение вала барабана
вращательное механическое устройство

Вращательный порт сохранения сопоставлен с вращающимся валом барабана.

`H` — Тепловой поток
тепловой

Тепловой порт сохранения сопоставлен с тепловым потоком.

Зависимости

Этот порт отображается только, когда в настройках Friction параметр Thermal Port устанавливается на Model.

Осушение этого порта устанавливает связанные видимые настройки.

Параметры

развернуть все

Геометрия

`Drum radius` — Свяжитесь с поверхностным радиусом
150 `mm` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Радиус барабана связывается с поверхностью. Значение должно быть больше нуля.

`Actuator location radius` — Центр к расстоянию между центрами между барабаном и линией силы действия
100 `mm` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Расстояние между барабаном сосредотачивается и линия силы действия. Значение должно быть больше нуля.

`Pin location radius` — Центр к расстоянию между центрами между контактом стержня и барабаном
125 `mm` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Расстояние между контактом стержня и центрами барабана. Параметр должен быть больше нуля.

`Pin location angle` — Угловое расстояние от контакта стержня, чтобы тормозить ось симметрии
15 `deg` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Угловая координата стержня прикрепляет местоположение от оси симметрии тормоза. Значение должно быть больше или быть равным нулю.

`Shoe beginning angle` — Угол между контактом hings и материалом трения
5 `deg` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Угол между контактом стержня и начало полотна материала трения обуви. Значение параметра должно быть в _{range0 ≤ θsb ≤} (π-pin угол местоположения).

`Shoe span angle` — Угол материала трения
120 `deg` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Угол между началом и концом полотна материала трения на обуви. Значение параметра должно быть в области значений 0 <_θsb ≤ (π - углу местоположения контакта - угол начала обуви).

Трение

`Viscous friction coefficient` — Вязкое трение
.01 `n*m/(rad/s)` (значение по умолчанию) | nonnegatvie скаляр

Коэффициент вязкого трения в поверхности контакта. Значение должно быть больше или быть равным нулю.

`Thermal port` — Тепловая модель
`Omit` (значение по умолчанию) | `Model`

Модель для теплового потока и изменения температуры:

Omit — Пропустите тепловую динамику.
Model — Включайте тепловую динамику.

Зависимости

Когда этот параметр устанавливается на Model, тепловой порт H и связанные настройки отображаются.

`Temperature` — Температура
[280, 300, 320] `K` (значение по умолчанию) | увеличивающийся вектор

Массив температур раньше создавал 1D интерполяционную таблицу температурного КПД. Значения массивов должны увеличиться слева направо.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда параметр Thermal Port устанавливается на Model.

`Contact friction coefficient` — Трение Кулона
0.3 (значение по умолчанию) | `[0.1, 0.05, 0.03]` (тепловое значение по умолчанию модели) | положительная скалярная величина или вектор

Коэффициент трения Кулона в барабане пояса связывается с поверхностью. Значение должно быть больше нуля. Для тепловой модели:

Число элементов в векторе должно совпасть с числом элементов в заданном векторе для параметра Temperature
Значения увеличиваются слева направо.
Каждое значение должно быть больше нуля.

Зависимости

Этот параметр задан как a:

Скаляр, когда Тепловой Параметр порта установлен в Omit.
Вектор, когда Тепловой Параметр порта установлен в Model.

`Angular velocity threshold` — Вращательная скорость требуется для почти установившегося трения контакта
0.01 `rad/s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Скорость вращения, при которой коэффициент трения контакта практически достигает своего установившегося значения. Значение должно быть больше нуля.

Отказы

`Enable faults` — Опция отказа
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Включите внешне или временно инициированные отказы. Когда сбой произойдет, сила пояса тормоза, обычно полученная в порте F, будет установлена в значение, заданное в параметре Belt force when faulted.

`Belt force when faulted` — Установите давшую сбой силу пояса
`0 N` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Установите давшую сбой силу пояса. Когда сбой произойдет, сила пояса тормоза, обычно полученная в порте F, будет установлена в значение, заданное в параметре Belt force when faulted. Значение 0 подразумевает, что торможение не происходит. Относительно большое значение подразумевает, что тормоз застревает.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On.

`Enable external fault trigger` — Внешняя триггерная опция
`Off` (значение по умолчанию) | `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.

`Enable temporal fault trigger` — Временная триггерная опция
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Включает инициирование отказа в требуемое время. Когда Simulation time for fault event будет достигнут, сила пояса тормоза, обычно полученная в порте F, будет установлена в значение, заданное в параметре Belt force when faulted.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults на On.

`Simulation time for fault event` — Время, в которое инициирован сбой
`5 s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Когда Simulation time for fault event будет достигнут, сила пояса тормоза, обычно полученная в порте F, будет установлена в значение, заданное в параметре Belt force when faulted.

Зависимости

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

`Reporting when fault occurs` — Отчет условия отказа
`None` (значение по умолчанию) | `Warning` | `Error`

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

`Thermal mass` — Сопротивление изменению температуры
50 `kJ/K` (значение по умолчанию) | скаляр

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

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда в настройках Friction параметр Thermal Port устанавливается на Model.

Расширенные возможности

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

Темы

Тепловые потери модели в компонентах автомобильной трансмиссии

Представленный в R2012b

Документация

Double-Shoe Brake

Описание

Уравнения

Дефектное поведение

Тепловая модель

Переменные

Ограничения и предположения

Порты

Входной параметр

F — Приведение в действие силы физический сигнал

T — Внешний триггер отказа физический сигнал

Зависимости

Сохранение

S — Вращение вала барабана вращательное механическое устройство

H — Тепловой поток тепловой

Зависимости

Параметры

Геометрия

Drum radius — Свяжитесь с поверхностным радиусом150 mm (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Actuator location radius — Центр к расстоянию между центрами между барабаном и линией силы действия100 mm (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Pin location radius — Центр к расстоянию между центрами между контактом стержня и барабаном125 mm (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Pin location angle — Угловое расстояние от контакта стержня, чтобы тормозить ось симметрии15 deg (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Shoe beginning angle — Угол между контактом hings и материалом трения5 deg (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Shoe span angle — Угол материала трения120 deg (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Трение

Viscous friction coefficient — Вязкое трение.01 n*m/(rad/s) (значение по умолчанию) | nonnegatvie скаляр

Thermal port — Тепловая модель Omit (значение по умолчанию) | Model

Зависимости

Temperature — Температура[280, 300, 320] K (значение по умолчанию) | увеличивающийся вектор

Зависимости

Contact friction coefficient — Трение Кулона0.3 (значение по умолчанию) | [0.1, 0.05, 0.03] (тепловое значение по умолчанию модели) | положительная скалярная величина или вектор

Зависимости

Angular velocity threshold — Вращательная скорость требуется для почти установившегося трения контакта0.01 rad/s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Отказы

Enable faults — Опция отказа Off (значение по умолчанию) | On

Belt force when faulted — Установите давшую сбой силу пояса 0 N (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Enable external fault trigger — Внешняя триггерная опция Off (значение по умолчанию) | On

Зависимости

Enable temporal fault trigger — Временная триггерная опция Off (значение по умолчанию) | On

Зависимости

Simulation time for fault event — Время, в которое инициирован сбой 5 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Reporting when fault occurs — Отчет условия отказа None (значение по умолчанию) | Warning | Error

Зависимости

Тепловой порт

Thermal mass — Сопротивление изменению температуры50 kJ/K (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Темы

Документация Simscape Driveline

Поддержка

`F` — Приведение в действие силы
физический сигнал

`T` — Внешний триггер отказа
физический сигнал

`S` — Вращение вала барабана
вращательное механическое устройство

`H` — Тепловой поток
тепловой

`Drum radius` — Свяжитесь с поверхностным радиусом
150 `mm` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Actuator location radius` — Центр к расстоянию между центрами между барабаном и линией силы действия
100 `mm` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pin location radius` — Центр к расстоянию между центрами между контактом стержня и барабаном
125 `mm` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Pin location angle` — Угловое расстояние от контакта стержня, чтобы тормозить ось симметрии
15 `deg` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

`Shoe beginning angle` — Угол между контактом hings и материалом трения
5 `deg` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Shoe span angle` — Угол материала трения
120 `deg` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Viscous friction coefficient` — Вязкое трение
.01 `n*m/(rad/s)` (значение по умолчанию) | nonnegatvie скаляр

`Thermal port` — Тепловая модель
`Omit` (значение по умолчанию) | `Model`

`Temperature` — Температура
[280, 300, 320] `K` (значение по умолчанию) | увеличивающийся вектор

`Contact friction coefficient` — Трение Кулона
0.3 (значение по умолчанию) | `[0.1, 0.05, 0.03]` (тепловое значение по умолчанию модели) | положительная скалярная величина или вектор

`Angular velocity threshold` — Вращательная скорость требуется для почти установившегося трения контакта
0.01 `rad/s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Enable faults` — Опция отказа
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

`Belt force when faulted` — Установите давшую сбой силу пояса
`0 N` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Enable external fault trigger` — Внешняя триггерная опция
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

`Enable temporal fault trigger` — Временная триггерная опция
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

`Simulation time for fault event` — Время, в которое инициирован сбой
`5 s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Reporting when fault occurs` — Отчет условия отказа
`None` (значение по умолчанию) | `Warning` | `Error`

`Thermal mass` — Сопротивление изменению температуры
50 `kJ/K` (значение по умолчанию) | скаляр

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