Ленточный тормоз

Фрикционный тормоз с гибкой лентой, обернутой вокруг вращающегося барабана с срабатывающими неисправностями

Библиотека:
Simscape/Привод/Тормоза и фиксаторы/Вращение

Описание

Колодка ленточного тормоза представляет собой фрикционный тормоз с гибкой лентой, которая оборачивается вокруг периферии вращающегося барабана для осуществления тормозного действия. Положительное приводное усилие заставляет ленту затягиваться вокруг вращающегося барабана и помещает фрикционные поверхности в контакт. Вязкое и контактное трение между поверхностями барабана и гибкой ленты вызывает замедление вращающегося барабана.

Можно моделировать влияние теплового потока и изменения температуры для блока с помощью порта H, дополнительного порта для сохранения тепла.

Также можно включить сбои. При возникновении неисправности ремень будет прикладывать силу, заданную пользователем. Неисправности могут возникать в указанное время или из-за внешнего триггера в порту T.

Ленточные тормоза обеспечивают высокий тормозной момент за счет снижения точности торможения в применениях, которые включают барабаны лебедок, бензопилы, карты и мини-велосипеды.

Уравнения

Модель использует простую параметризацию с легкодоступной геометрией тормоза и параметрами трения.

Тормозной момент как функция внешнего тормозного усилия, которое затягивает ремень, составляет

$T =_{(} {FTB}_{} -_{FA})_{}$ ⋅rD+μvisc⋅ω

Где:

T - тормозной момент.
_FTB - сила, действующая на напряжённую ветвь полосы.
_ТВС - сила срабатывания внешнего тормоза.
_rD - радиус барабана.
_micvisc - коэффициент вязкого трения.
λ - коэффициент контактного трения.
start- угол обертывания.

Вынуждает _FTB и _FA удовлетворять отношения

$\frac{_{}}{_{FTBFA}} =^{}$ e

Замена соотношения в формуле тормозного момента исключает силу _FTB, такую, что

$T =_{} {FA}^{(} estart, -_{} 1)_{}$ ⋅rD+μvisc⋅ω

Чтобы избежать разрывов при нулевой относительной скорости, модель определяет силу срабатывания, _FS, как гиперболическую функцию

$_{}_{} FA=Fin⋅tanh \frac{(}{_{}} пороговое значение 4$ ,

Где:

_Fin - входной сигнал силы.
_{startthreshold} - порог угловой скорости.

Неисправное поведение

Когда неисправности включены, усилие ремня прикладывается в ответ на один или оба из следующих триггеров:

Время моделирования - сбой происходит в указанное время.
Поведение моделирования - сбой происходит в ответ на внешний триггер. При этом открывается порт T.

При возникновении триггера неисправности входное усилие заменяется на усилие ремня при сбойном значении для оставшейся части моделирования. Значение 0 означает, что никакого торможения не произойдет. Относительно большое значение означает, что тормоз застрял.

В Simulink Diagnostic Viewer с параметром Reporting when fault (Отчеты о возникновении отказа) можно настроить блок для выдачи отчета о неисправности в виде предупреждения или сообщения об ошибке.

Тепловая модель

Можно моделировать эффекты теплового потока и изменения температуры, открывая дополнительный тепловой порт. Чтобы открыть порт, в параметрах трения задайте для параметра «Тепловой порт» значение Model. При открытии теплового порта также отображаются следующие параметры:

Трение > Температура
Коэффициент трения > Вектор коэффициента трения контакта
Тепловой порт > Тепловая масса
Переменные > Температура

Переменные

Параметры «Переменные» используются для установки приоритетов и начальных целевых значений для переменных блока перед моделированием. Дополнительные сведения см. в разделе Установка приоритета и начальной цели для переменных блока.

Зависимости

Настройки переменных отображаются только в том случае, если в настройках трения для параметра «Тепловой порт» установлено значение Model.

Ограничения и допущения

Модель не учитывает расход потока исполнительного механизма.

Порты

Вход

развернуть все

`F` - Усилие натяжения ремня
физический сигнал

Ввод физического сигнала, связанного с внешним натяжным усилием, которое прикладывается к ремню.

`T` - Триггер внешней неисправности
физический сигнал

Физический сигнальный порт для внешнего триггера отказа. Срабатывание происходит, когда значение больше 0,5. Нет единиц, связанных со значением триггера.

Зависимости

Этот порт отображается, если для параметра Enable faults установлено значение On и Enable external fault trigger имеет значение On.

Сохранение

развернуть все

`S` - Вращение вала барабана
вращательное механическое

Поворотное защитное отверстие, связанное с вращающимся валом барабана.

`H` - Тепловой поток, в Вт
тепловой

Термосберегающий порт, связанный с тепловым потоком.

Зависимости

Этот порт отображается только в том случае, если в параметрах трения для параметра «Тепловой порт» установлено значение Model.

Отображение этого порта делает соответствующие параметры видимыми.

Параметры

развернуть все

Геометрия

`Drum radius` - Радиус контактной поверхности
`150` `mm` (по умолчанию) | положительный скаляр

Радиус контактной поверхности барабана. Параметр должен быть больше нуля.

`Wrap angle` - Угол контакта
`270` `deg` (по умолчанию) | положительный скаляр

Угол контакта между гибкой лентой и вращающимся барабаном. Параметр должен быть больше нуля.

Трение

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

Коэффициент вязкого трения на контактной поверхности ленты-барабана. Параметр должен быть больше или равен нулю.

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

Модель изменения теплового потока и температуры:

Omit - Пренебречь тепловой динамикой.
Model - Включить тепловую динамику.

Зависимости

Если для этого параметра установлено значение Model, тепловой порт и связанные с ним параметры и переменные видны.

`Temperature` - Температура
`[280, 300, 320]` `K` (по умолчанию) | увеличение вектора

Массив температур, используемый для построения таблицы поиска с 1-D температурной эффективностью. Значения массива должны увеличиваться слева направо.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Thermal Port установлено значение Model.

`Contact friction coefficient` - Кулонное трение
`0.3` (по умолчанию) | положительный скаляр

Кулонный коэффициент трения на контактной поверхности ленты-барабана. Значение должно быть больше нуля.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Thermal Port установлено значение Omit.

`Contact friction coefficient vector` - Кулонное трение
`[.1, .05, .03]` (по умолчанию) | увеличение вектора положительных значений

Кулон коэффициента трения на контактной поверхности ленты-барабана, так что:

Число элементов в векторе должно совпадать с числом элементов в указанном векторе для параметра «Температура»
Значения увеличиваются слева направо.
Каждое значение должно быть больше нуля.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра Thermal Port установлено значение Model.

`Angular velocity threshold` - Скорость вращения, необходимая для почти установившегося контактного трения
`0.01` `rad/s` (по умолчанию) | положительный скаляр

Угловая скорость, при которой коэффициент контактного трения практически достигает своего установившегося значения. Значение должно быть больше нуля.

Ошибки

`Enable faults` - Вариант отказа
`Off` (по умолчанию) | `On`

Включение внешних или временных сбоев. При возникновении неисправности сила тормозного ремня, обычно принимаемая в порту F, устанавливается в значение, указанное в параметре Сила ремня при неисправности.

`Belt force when faulted` - Установить неисправное усилие ремня
`0 N` (по умолчанию) | положительный скаляр

Установите неисправное усилие ремня. При возникновении неисправности сила тормозного ремня, обычно принимаемая в порту F, устанавливается в значение, указанное в параметре Сила ремня при неисправности. Значение 0 означает, что торможение не происходит. Относительно большое значение означает, что тормоз застрял.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Enable fails значение On.

`Enable external fault trigger` - Опция внешнего триггера
`Off` (по умолчанию) | `On`

Включает порт T. Физический сигнал на порту T, превышающий 0.5 срабатывание триггеров.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Enable fails значение On.

`Enable temporal fault trigger` - Опция временного триггера
`Off` (по умолчанию) | `On`

Включение инициирования отказа в указанное время. При достижении времени моделирования для события неисправности сила тормозного ремня, обычно принимаемая в порту F, устанавливается в значение, указанное в параметре Сила ремня при сбое.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Enable fails значение On.

`Simulation time for fault event` - Время, в которое инициируется сбой
`5 s` (по умолчанию) | положительный скаляр

При достижении времени моделирования для события неисправности сила тормозного ремня, обычно принимаемая в порту F, устанавливается в значение, указанное в параметре Сила ремня при сбое.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Enable fails значение On и Включить временной триггер отказа для On.

`Reporting when fault occurs` - Отчет о состоянии неисправности
`None` (по умолчанию) | `Warning` | `Error`

Сообщение о предпочтениях для состояния отказа. Если для отчета установлено значение Warning или Error, сообщение отображается в Simulink Diagnostic Viewer. Когда Error выбран, моделирование прекращается при возникновении сбоя.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Enable fails значение On.

Тепловой порт

`Thermal mass` - Устойчивость к изменению температуры
`50` `kJ/K` (по умолчанию) | скаляр

Тепловая энергия, необходимая для изменения температуры компонента на один градус. Чем больше тепловая масса, тем больше устойчивость компонента к изменению температуры.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если в настройках трения для параметра «Тепловой порт» установлено значение Model.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Двухшаговый тормоз | Вращательное трение под нагрузкой - контакт | Вращательный упор

Темы

Модель тепловых потерь в компонентах трансмиссии

Представлен в R2012b

Документация

Ленточный тормоз

Описание

Уравнения

Неисправное поведение

Тепловая модель

Переменные

Ограничения и допущения

Порты

Вход

F - Усилие натяжения ремня физический сигнал

T - Триггер внешней неисправности физический сигнал

Зависимости

Сохранение

S - Вращение вала барабана вращательное механическое

H - Тепловой поток, в Вт тепловой

Зависимости

Параметры

Геометрия

Drum radius - Радиус контактной поверхности 150 mm (по умолчанию) | положительный скаляр

Wrap angle - Угол контакта 270 deg (по умолчанию) | положительный скаляр

Трение

Viscous friction coefficient - Вязкое трение .01 n*m/(rad/s) (по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Thermal port - Тепловая модель Omit (по умолчанию) | Model

Зависимости

Temperature - Температура [280, 300, 320] K (по умолчанию) | увеличение вектора

Зависимости

Contact friction coefficient - Кулонное трение 0.3 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Contact friction coefficient vector - Кулонное трение [.1, .05, .03] (по умолчанию) | увеличение вектора положительных значений

Зависимости

Angular velocity threshold - Скорость вращения, необходимая для почти установившегося контактного трения 0.01 rad/s (по умолчанию) | положительный скаляр

Ошибки

Enable faults - Вариант отказа Off (по умолчанию) | On

Belt force when faulted - Установить неисправное усилие ремня 0 N (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Enable external fault trigger - Опция внешнего триггера Off (по умолчанию) | On

Зависимости

Enable temporal fault trigger - Опция временного триггера Off (по умолчанию) | On

Зависимости

Simulation time for fault event - Время, в которое инициируется сбой 5 s (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Reporting when fault occurs - Отчет о состоянии неисправности None (по умолчанию) | Warning | Error

Зависимости

Тепловой порт

Thermal mass - Устойчивость к изменению температуры 50 kJ/K (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Темы

Документация по приводу Simscape

Поддержка

`F` - Усилие натяжения ремня
физический сигнал

`T` - Триггер внешней неисправности
физический сигнал

`S` - Вращение вала барабана
вращательное механическое

`H` - Тепловой поток, в Вт
тепловой

`Drum radius` - Радиус контактной поверхности
`150` `mm` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Wrap angle` - Угол контакта
`270` `deg` (по умолчанию) | положительный скаляр

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

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

`Temperature` - Температура
`[280, 300, 320]` `K` (по умолчанию) | увеличение вектора

`Contact friction coefficient` - Кулонное трение
`0.3` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Contact friction coefficient vector` - Кулонное трение
`[.1, .05, .03]` (по умолчанию) | увеличение вектора положительных значений

`Angular velocity threshold` - Скорость вращения, необходимая для почти установившегося контактного трения
`0.01` `rad/s` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Enable faults` - Вариант отказа
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Belt force when faulted` - Установить неисправное усилие ремня
`0 N` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Enable external fault trigger` - Опция внешнего триггера
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Enable temporal fault trigger` - Опция временного триггера
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Simulation time for fault event` - Время, в которое инициируется сбой
`5 s` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Reporting when fault occurs` - Отчет о состоянии неисправности
`None` (по умолчанию) | `Warning` | `Error`

`Thermal mass` - Устойчивость к изменению температуры
`50` `kJ/K` (по умолчанию) | скаляр

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™