Дисковый тормоз

Фрикционный тормоз с нажимным цилиндром и колодками с разломом

Библиотека:
Simscape/Привод/Тормоза и фиксаторы/Вращение

Описание

Блок дискового тормоза представляет собой тормоз, выполненный в виде цилиндра, прикладывающего давление к одной или более подушечкам, которые могут контактировать с ротором вала. Давление, создаваемое цилиндром, заставляет прокладки прикладывать крутящий момент трения к валу. Крутящий момент трения препятствует вращению вала.

Также можно включить сбои. При возникновении неисправности тормоз будет оказывать давление, заданное пользователем. Неисправности могут возникать в указанное время или из-за внешнего триггера в порту T.

Модель дискового тормоза

На этом рисунке показаны вид сбоку и спереди дискового тормоза.

Дисковый тормоз преобразует давление в тормозном цилиндре в силу. Дисковый тормоз прикладывает усилие к среднему радиусу тормозной колодки.

Уравнение, которое блок использует для вычисления тормозного момента, зависит от скорости вращения колеса, Δ, так что при $Ω≠0$ ,

$Т \frac{=_{}_{}^{}_{}}{}$ мккПкДб2РмН4.

Однако, когда $Λ =$ 0, крутящий момент, прилагаемый тормозом, равен крутящему моменту, который прикладывается извне для вращения колеса. Максимальное значение крутящего момента, который может быть приложен тормозом, $когда Λ$ = 0, равно

$Т \frac{=_{}_{}^{}_{}}{}$ мксПДб2РмН4.

В обоих случаях $Rm \frac{= Ro}{+}$ Ri2.

Где:

T - тормозной момент.
P - приложенное тормозное давление.
Λ - скорость вращения колеса.
N - количество тормозных колодок в узле дискового тормоза.
_мкс - коэффициент статического трения дисковой площадки-ротора.
_мкк - коэффициент кинетического трения дисковой площадки-ротора.
_Db - диаметр отверстия тормозного привода.
_Rm - средний радиус приложения усилия тормозной колодки к тормозному ротору.
_Ro - внешний радиус тормозной колодки.
_Ri - внутренний радиус тормозной колодки.

Блок по умолчанию моделирует сухой тормоз. Можно моделировать трение жидкости во влажном тормозе, установив коэффициент трения Вязкий, кв, на ненулевое значение. Крутящий момент на колесе в системе мокрых тормозов составляет:

$_{Твет} = Т_{} +$ квОм.

Неисправное поведение

Когда неисправности включены, давление тормоза прикладывается в ответ на один или оба из этих 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 давление заменяется на давление тормоза при сбое в 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 отображении порта также отображается или изменяется значение по умолчанию для следующих параметров, параметров и переменных:

Трение > Температура
Коэффициент трения > Вектор коэффициента статического трения
Коэффициент трения > Кулонный вектор коэффициента трения
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.

Порты

Вход

развернуть все

`P` - Давление в цилиндре, бар
физический сигнал

Физический сигнальный порт, связанный с давлением в цилиндре.

`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` - Вал
вращательное механическое

Вращательное механическое защитное отверстие, связанное с валом.

`H` - Тепло
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 видимыми связанные параметры и переменные.

Параметры

развернуть все

Геометрия

`Mean pad radius` - Радиус площадки
`150` `mm` (по умолчанию) | положительный скалер

Средний радиус фрикционных площадок.

`Cylinder bore` - Диаметр отверстия
`10` `mm` (по умолчанию) | положительный скалер

Диаметр поршня.

`Number of brake pads` - Количество подушек
`2` (по умолчанию) | положительное скалярное целое

Количество фрикционных площадок.

Трение

`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 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.

`Static friction coefficient` - Статическое трение
`0.9` (по умолчанию) | скаляр

Коэффициент статического трения. Значение, указанное для этого параметра, должно быть больше значения, указанного для параметра коэффициента трения Кулона.

Зависимости

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

`Static friction coefficient vector` - Статическое трение
`[.9, .8, .7]` | вектор

Коэффициент статического трения, который:

Число элементов в векторе должно совпадать с числом элементов в указанном векторе для параметра «Температура»
Значения должны быть больше соответствующего значения, указанного для параметра вектора коэффициента трения Кулона.

Зависимости

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

`Coulomb friction coefficient` - Контактное трение
`0.7` (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.

`Coulomb friction coefficient vector` - Контактное трение
`[.8, .7, .6]` (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.

`Breakaway friction velocity` - Порог трения
`0.1` `rad/s` (по умолчанию) | скаляр

Угловая скорость, при которой трение переключается со статического на кинетическое.

`Viscous friction coefficient` - Вязкое трение
`0` `N*m/(rad/s)` (по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Для мокрого тормоза вязкое трение представляет потерю энергии охлаждающей/смазочной жидкости между пластинами сцепления. Для моделирования мокрого тормоза задайте ненулевое значение коэффициента вязкого трения. Значение по умолчанию представляет сухой тормоз.

Ошибки

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

Включение внешних или временных сбоев. При возникновении неисправности давление торможения, обычно принимаемое в порту P, устанавливается равным значению, указанному в параметре Brake pressure when fulted.

`Brake pressure when faulted` - Установить неисправное давление тормоза
`0 N` (по умолчанию) | положительный скаляр

Установите неисправное тормозное давление. При возникновении неисправности давление торможения, обычно принимаемое в порту P, устанавливается равным значению, указанному в параметре Brake pressure when fulted. 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 давление торможения, обычно принимаемое в порту P, устанавливается равным значению, указанному в параметре Brake pressure when fulted.

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 давление торможения, обычно принимаемое в порту P, устанавливается равным значению, указанному в параметре Brake pressure when fulted.

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

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

Представлен в R2017b

Документация

Дисковый тормоз

Описание

Модель дискового тормоза

Неисправное поведение

Тепловая модель

Переменные

Порты

Вход

P - Давление в цилиндре, бар физический сигнал

T - Триггер внешней неисправности физический сигнал

Зависимости

Сохранение

S - Вал вращательное механическое

H - Тепло тепловой

Зависимости

Параметры

Геометрия

Mean pad radius - Радиус площадки 150 mm (по умолчанию) | положительный скалер

Cylinder bore - Диаметр отверстия 10 mm (по умолчанию) | положительный скалер

Number of brake pads - Количество подушек 2 (по умолчанию) | положительное скалярное целое

Трение

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

Зависимости

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

Зависимости

Static friction coefficient - Статическое трение 0.9 (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Static friction coefficient vector - Статическое трение [.9, .8, .7] | вектор

Зависимости

Coulomb friction coefficient - Контактное трение 0.7 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Coulomb friction coefficient vector - Контактное трение [.8, .7, .6] (по умолчанию) | увеличение вектора положительных значений

Зависимости

Breakaway friction velocity - Порог трения 0.1 rad/s (по умолчанию) | скаляр

Viscous friction coefficient - Вязкое трение 0 N*m/(rad/s) (по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Ошибки

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

Brake pressure when faulted - Установить неисправное давление тормоза 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

Документация по приводу Simscape

Поддержка

`P` - Давление в цилиндре, бар
физический сигнал

`T` - Триггер внешней неисправности
физический сигнал

`S` - Вал
вращательное механическое

`H` - Тепло
тепловой

`Mean pad radius` - Радиус площадки
`150` `mm` (по умолчанию) | положительный скалер

`Cylinder bore` - Диаметр отверстия
`10` `mm` (по умолчанию) | положительный скалер

`Number of brake pads` - Количество подушек
`2` (по умолчанию) | положительное скалярное целое

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

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

`Static friction coefficient` - Статическое трение
`0.9` (по умолчанию) | скаляр

`Static friction coefficient vector` - Статическое трение
`[.9, .8, .7]` | вектор

`Coulomb friction coefficient` - Контактное трение
`0.7` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Coulomb friction coefficient vector` - Контактное трение
`[.8, .7, .6]` (по умолчанию) | увеличение вектора положительных значений

`Breakaway friction velocity` - Порог трения
`0.1` `rad/s` (по умолчанию) | скаляр

`Viscous friction coefficient` - Вязкое трение
`0` `N*m/(rad/s)` (по умолчанию) | неотрицательный скаляр

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

`Brake pressure when faulted` - Установить неисправное давление тормоза
`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™