Loaded-Contact Rotational Friction
Трение загруженного контакта между двумя вращающимися поверхностями
Описание
Блок Loaded-Contact Rotational Friction симулирует трение между двумя вращающимися поверхностями, загруженными с нормальной силой.
Блок реализован как структурное компонентно-ориентированное на блоке Fundamental Friction Clutch. От заблокированного состояния две поверхности разблокировали, если переданный крутящий момент превышает статическое трение, как задано статическим коэффициентом трения и текущей нормальной силы. Для получения дополнительной информации о том, как блокировка и разблокирование моделируются, смотрите страницу с описанием блока Fundamental Friction Clutch.
Крутящий момент передается для нормальных сил, более многочисленных, чем параметр Threshold force.
Можно также позволить дать сбой. Когда сбой произойдет, поверхности останутся заблокированными или будут не мочь передать степень. Отказы могут произойти в требуемое время или из-за внешнего триггера в порте T.
Уравнения
Блок симулирует трение между двумя вращающимися поверхностями, загруженными с нормальной силой. Когда две вращающихся поверхности не заблокированы, переданный крутящий момент определяется следующими уравнениями:
где:
τ является переданным крутящим моментом.
N является нормальной силой.
μ является коэффициентом трения.
reff является эффективным радиусом.
ro является поверхностью вне радиуса.
ri является поверхностью в радиусе.
ω является относительной скоростью вращения.
τvisc является вязким моментом сопротивления.
μvisc является вязким коэффициентом момента сопротивления.
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 настройки:
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:
Дефектное поведение
Можно включить дефектное поведение в ответ на:
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.
Ограничения и предположения
Модель не составляет инерцию. Добавьте условия инерции внешне в порты B и F как требуется.
Модель вычисляет крутящий момент, принимающий равномерное распределение нормальной силы.
Порты
Входной параметр
развернуть все
N — Нормальная сила
физический сигнал
Порт физического сигнала сопоставлен с нормальной силой. Этот сигнал положителен или нуль. Сигнал меньше, чем нуля интерпретирован как нуль.
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
B — Основа
вращательное механическое устройство
Вращательный порт сохранения сопоставлен с ведущей (основной) поверхностью.
F — Последователь
вращательное механическое устройство
Вращательный порт сохранения сопоставлен с управляемым (последователь) поверхность.
H — Тепловой поток
тепловой
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 и Зависимости от Параметра Трения.
Параметры
развернуть все
Геометрия
Geometry model — Метод параметризации
Define effective radius (значение по умолчанию) | Define annular region
Метод параметризации для модели трения загруженного контакта:
Define effective radius — Введите значение для трения эффективный радиус.
Define annular region — Задайте трение эффективный радиус в терминах внутренних и внешних диаметров поверхности трения. Если вы выбираете эту опцию, панель изменяется от ее значения по умолчанию.
Зависимости
Значение этого параметра влияет на видимость других параметров в настройках Geometry.
Effective torque radius — Эффективный радиус поверхности трения
130 mm (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина
Эффективный радиус эффективность r. Значение должно быть больше нуля.
Зависимости
Этот параметр отображается, только если параметр Geometry model устанавливается на Define effective radius.
Friction surface outside diameter — Наружный диаметр поверхности трения
150 mm (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина
Вне диаметра, 2 * ro, поверхностей трения. Должен быть больше нуля.
Зависимости
Этот параметр отображается, только если параметр Geometry model устанавливается на Define annular region.
Friction surface inside diameter — Поверхность трения внутренний диаметр
100 mm (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина меньше, чем наружный диаметр
В диаметре, 2 * ri, поверхностей трения. Должен быть больше нуля, но меньше, чем поверхность трения вне диаметра.
Зависимости
Этот параметр отображается, только если параметр Geometry model устанавливается на Define annular region.
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 coefficient | Velocity-dependent kinetic friction coefficient | Temperature-dependent friction coefficients | Temperature and velocity-dependent friction coefficients |
Отсоединяет:
| Отсоединяет:
|
| - | - | Temperature vector | Temperature vector |
| - | Relative velocity vector | - | Relative velocity vector |
| Static friction coefficient | Static friction coefficient | Static friction coefficient vector | Static friction coefficient vector |
| Kinetic friction coefficient | Kinetic friction coefficient vector | Kinetic friction coefficient vector | Kinetic friction coefficient matrix |
| - | Friction coefficient interpolation method | Friction coefficient interpolation method | Friction coefficient interpolation method |
| - | Friction coefficient extrapolation method | Friction coefficient extrapolation method | Friction coefficient extrapolation method |
| Velocity tolerance | Velocity tolerance | Velocity tolerance | Velocity tolerance |
| Threshold force | Threshold force | Threshold force | Threshold force |
| Viscous drag torque coefficient | Viscous drag torque coefficient | Viscous drag torque coefficient | Viscous drag torque coefficient |
Friction model — Модель Friction
Fixed kinetic friction coefficient (значение по умолчанию) | Velocity-dependent kinetic friction coefficient | Temperature-dependent friction coefficients | Temperature and velocity-dependent friction coefficients
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.
Relative velocity vector — Относительная скорость
[0, 100, 1000] rad/s (значение по умолчанию) | вектор
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 только отображается, когда вы устанавливаете параметр Friction model на Velocity-dependent kinetic friction coefficient или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.
Temperature vector — Температура
[280, 300, 320] K (значение по умолчанию) | увеличивающийся вектор
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 только отображается, когда вы устанавливаете параметр Friction model на Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.
Static friction coefficient — Статический коэффициент трения
0.35
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.
Static friction coefficient vector — Статический коэффициент трения
[.4, .38, .36]
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 только отображается, когда вы устанавливаете параметр Friction model на Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.
Kinetic friction coefficient — Кинетический коэффициент трения
0.3
Кинетический, или кулонов, коэффициент трения. Коэффициент должен быть больше нуля.
Зависимости
Этот параметр только отображается, когда вы устанавливаете параметр Friction model на Fixed kinetic friction coefficient. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.
Kinetic friction coefficient vector — Кинетический коэффициент трения
[.3, .22, .19] [.3, .28, .25] | вектор
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 только отображается, когда вы устанавливаете параметр Friction model на Velocity-dependent kinetic friction coefficient или Temperature-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.
Kinetic friction coefficient matrix — Кинетический коэффициент трения
[.34, .32, .3; .3, .28, .25; .25, .2, .15]
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 только отображается, когда вы устанавливаете параметр Friction model на Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.
Friction coefficient interpolation method ExtrapolationMethod
Linear (значение по умолчанию) | Smooth
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 только отображается, когда вы устанавливаете параметр Friction model 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.
Friction coefficient extrapolation method метод интерполяции
Linear (значение по умолчанию) | Nearest | Error
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 только отображается, когда вы устанавливаете параметр Friction model 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.
Velocity tolerance — Относительный скоростной порог блокировки
0.001 rad/s (значение по умолчанию) | скаляр
Относительная скорость, ниже которой две поверхности могут заблокировать. Поверхности блокируют, если крутящий момент через B и F вращательные порты меньше продукта эффективного радиуса, статического коэффициента трения и прикладывавшей нормальной силы.
Threshold force — Нормальный порог силы контакта
1 N (значение по умолчанию) | скаляр
Нормальная сила применилась к порту N физического сигнала, применяется к контакту, только если сумма силы превышает значение параметра Threshold force. Силы ниже Threshold force не прикладываются, таким образом, нет никакого переданного фрикционного крутящего момента.
Вязкие потери
Viscous drag torque coefficient — Вязкий момент сопротивления
0
N*m/(rad/s) (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр
Вязкий коэффициент сопротивления, μvisc, для вычисления момента сопротивления. Коэффициент зависит от типа операционной жидкости, температуры жидкости и максимального расстояния между поверхностями.
Начальные условия
Initial state — Начальное состояние муфты
Unlocked (значение по умолчанию) | Locked
Состояние внутреннего состояния блока Fundamental Friction Clutch в начале симуляции.
Отказы
Enable faults — Опция отказа
Off (значение по умолчанию) | On
Включите внешне или временно инициированные отказы. Когда сбой происходит, поверхности не удаются разблокировать или не могут передать степень, согласно установке Behavior when faulted.
Behavior when faulted — Установите ответ отказа
Cannot transmit power (значение по умолчанию) | Cannot unlock
Установите ответ отказа. Можно выбрать сбой между поверхностями как также:
Cannot transmit power
Cannot unlock
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 достигнут, поверхности отвечают согласно установке Behavior 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 достигнут, поверхности отвечают согласно установке Behavior 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
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.
Thermal mass — Количество тепла
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 Friction model устанавливается на Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации смотрите Зависимости от Параметра Трения.
Initial temperature — Начальная температура
300 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 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
