exponenta event banner

Вращательное трение под нагрузкой - контакт

Трение с нагруженным контактом между двумя вращающимися поверхностями

  • Библиотека:
  • Simscape/Привод/Тормоза и фиксаторы/Вращение

  • Loaded-Contact Rotational Friction block

Описание

Блок вращательного трения с нагруженным контактом моделирует трение между двумя вращающимися поверхностями, нагруженными нормальной силой.

Блок реализован как структурный компонент на основе блока сцепления с основным трением. Из заблокированного состояния две поверхности разблокируются, если передаваемый крутящий момент превышает статическое трение, определяемое статическим коэффициентом трения и текущей нормальной силой. Дополнительные сведения о моделировании блокировки и разблокировки см. на справочной странице блока основного трения сцепления.

Крутящий момент передается для нормальных сил, превышающих пороговый параметр силы.

Также можно включить сбои. При возникновении неисправности поверхности останутся заблокированными или не смогут передавать мощность. Неисправности могут возникать в указанное время или из-за внешнего триггера в порту T.

Уравнения

Блок моделирует трение между двумя вращающимися поверхностями, нагруженными нормальной силой. Когда две вращающиеся поверхности не заблокированы, передаваемый крутящий момент определяется следующими уравнениями:

start=  N· λ· reff ·  sign (λ) + startvisc ,

reff  =  23⋅ro3−ri3ro2−ri2,

startvisc = мквисц· λ ,

где:

  • start- передаваемый крутящий момент.

  • N - нормальная сила.

  • λ - коэффициент трения.

  • reff - эффективный радиус.

  • ro - внешний радиус поверхности.

  • ri - внутренний радиус поверхности.

  • λ - относительная угловая скорость.

  • tivisc - вязкий тормозной момент.

  • micvisc - коэффициент вязкого крутящего момента сопротивления.

Модель, зависящая от скорости

Можно смоделировать эффекты изменения скорости вращения, выбрав модель, зависящую от скорости. Чтобы выбрать модель, зависящую от скорости, в настройках трения задайте для параметра Модель трения (Friction model) значение Velocity-dependent kinetic friction coefficient. Сведения о модели трения, которая зависит как от скорости, так и от температуры, см. в разделе Тепловая модель, зависящая от скорости.

Для модели, зависящей от скорости, эти связанные параметры становятся видимыми в настройках трения:

  • Вектор относительной скорости

  • Вектор коэффициента кинетического трения

  • Метод интерполяции коэффициента трения

  • Метод экстраполяции коэффициента трения

Тепловая модель

Можно моделировать эффекты теплового потока и изменения температуры, выбирая модель, зависящую от температуры. Чтобы выбрать модель, зависящую от температуры, в настройках трения задайте для параметра Модель трения (Friction model) значение Temperature-dependent friction coefficients. Сведения о модели трения, которая зависит как от скорости, так и от температуры, см. в разделе Тепловая модель, зависящая от скорости.

Для модели, зависящей от температуры, виден тепловой порт H и следующие настройки:

  • В настройках трения:

    • Температурный вектор

    • Вектор коэффициента статического трения

    • Вектор коэффициента кинетического трения

    • Метод интерполяции коэффициента трения

    • Метод экстраполяции коэффициента трения

  • В настройках теплового порта:

    • Тепловая масса

    • Начальная температура

Тепловая модель, зависящая от скорости

Можно моделировать эффекты изменения скорости вращения и теплового потока, выбирая модель, зависящую от скорости и температуры. Чтобы выбрать модель, которая зависит как от скорости, так и от температуры, в настройках трения задайте для параметра Модель трения (Friction model) значение Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

Для модели, зависящей от скорости и температуры, становится видимым тепловой порт H и следующие настройки и параметры:

  • В настройках трения:

    • Вектор относительной скорости

    • Температурный вектор

    • Вектор коэффициента статического трения

    • Матрица коэффициента кинетического трения

    • Метод интерполяции коэффициента трения

    • Метод экстраполяции коэффициента трения

  • В настройках теплового порта:

    • Тепловая масса

    • Начальная температура

Неисправное поведение

Вы можете включить ошибочное поведение в ответ на:

  • Время моделирования - сбой происходит в указанное время.

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

Можно выбрать один или оба этих параметра настройки для сбоя блока. Если срабатывает неисправность, муфта реагирует в соответствии с настройкой «Поведение при неисправности» на оставшуюся часть моделирования. Варианты отказа:

  • Cannot transmit power

  • Cannot unlock

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.

Ограничения и допущения

  • Модель не учитывает инерцию. При необходимости добавьте термины инерции к портам B и F.

  • Модель вычисляет крутящий момент, предполагая равномерное распределение нормальной силы.

Порты

Вход

развернуть все

Порт физического сигнала, связанный с нормальной силой. Этот сигнал является положительным или нулевым. Сигнал меньше нуля интерпретируется как нуль.

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

Поворотный консервационный порт, связанный с ведущей (базовой) поверхностью.

Поворотный консервационный порт, связанный с ведомой (ведомой) поверхностью.

Термосберегающий порт, связанный с тепловым потоком.

Зависимости

Этот порт отображается, только если в настройках трения для параметра Модель трения (Friction model) задано значение Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Дополнительные сведения см. в разделах Модель трения (Friction model) и Зависимости параметров трения (Friction Parameter Dependencies).

Параметры

развернуть все

Геометрия

Метод параметризации для модели трения с нагруженным контактом:

  • Define effective radius - Укажите значение эффективного радиуса трения.

  • Define annular region - Определение эффективного радиуса трения с точки зрения внутреннего и наружного диаметров поверхности трения. При выборе этой опции панель изменяется по умолчанию.

Зависимости

Значение этого параметра влияет на видимость других параметров в параметрах геометрии.

Ссылка на эффективный радиус. Значение должно быть больше нуля.

Зависимости

Этот параметр видим, только если для параметра Геометрическая модель (Geometry model) задано значение Define effective radius.

Наружный диаметр, 2 * ro, поверхностей трения. Должно быть больше нуля.

Зависимости

Этот параметр видим, только если для параметра Геометрическая модель (Geometry model) задано значение Define annular region.

Внутренний диаметр, 2 * ri, поверхностей трения. Значение должно быть больше нуля, но меньше наружного диаметра поверхности трения.

Зависимости

Этот параметр видим, только если для параметра Геометрическая модель (Geometry model) задано значение Define annular region.

Трение

В таблице показано, как видимость некоторых портов, параметров и настроек зависит от параметра, выбранного для других параметров. Сведения о прочтении таблицы см. в разделе Зависимости параметров.

Зависимости параметров трения

Трение
Модель трения
Fixed kinetic friction coefficientVelocity-dependent kinetic friction coefficientTemperature-dependent friction coefficientsTemperature and velocity-dependent friction coefficients

Открывает:

  • Консервационный порт H

  • Тепловые параметры в настройках трения

  • Параметры теплового порта

Открывает:

  • Консервационный порт H

  • Тепловые параметры в настройках трения

  • Параметры теплового порта

--Температурный векторТемпературный вектор
-Вектор относительной скорости-Вектор относительной скорости
Коэффициент статического тренияКоэффициент статического тренияВектор коэффициента статического тренияВектор коэффициента статического трения
Коэффициент кинетического тренияВектор коэффициента кинетического тренияВектор коэффициента кинетического тренияМатрица коэффициента кинетического трения
-Метод интерполяции коэффициента тренияМетод интерполяции коэффициента тренияМетод интерполяции коэффициента трения
-Метод экстраполяции коэффициента тренияМетод экстраполяции коэффициента тренияМетод экстраполяции коэффициента трения
Допуск скоростиДопуск скоростиДопуск скоростиДопуск скорости
Пороговое усилиеПороговое усилиеПороговое усилиеПороговое усилие
Коэффициент крутящего момента вязкого сопротивленияКоэффициент крутящего момента вязкого сопротивленияКоэффициент крутящего момента вязкого сопротивленияКоэффициент крутящего момента вязкого сопротивления

Метод параметризации для моделирования коэффициента кинетического трения. Опции и значения по умолчанию для этого параметра зависят от модели трения, выбранной для блока. Возможны следующие варианты:

  • Fixed kinetic friction coefficient - указать фиксированное значение коэффициента кинетического трения.

  • Velocity-dependent kinetic friction coefficient - Определить коэффициент кинетического трения путем одномерного просмотра таблицы на основе относительной угловой скорости между дисками.

  • Temperature-dependent friction coefficients - Определить коэффициент кинетического трения путем просмотра таблицы на основе температуры.

  • Temperature and velocity-dependent friction coefficients - Определение коэффициента кинетического трения путем просмотра таблицы на основе температуры и относительной угловой скорости между дисками.

Зависимости

Настройка модели трения влияет на видимость других параметров, настроек и портов. Дополнительные сведения см. в разделе Зависимости параметров трения.

Входные значения относительной скорости в виде вектора. Значения в векторе должны увеличиваться слева направо. Минимальное количество значений зависит от выбранного метода интерполяции. Для линейной интерполяции укажите не менее двух значений на размер. Для гладкой интерполяции укажите не менее трех значений для каждого размера.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра модели трения задано значение Velocity-dependent kinetic friction coefficient или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Дополнительные сведения см. в разделе Зависимости параметров трения.

Входные значения температуры в виде вектора. Минимальное количество значений зависит от выбранного метода интерполяции. Для линейной интерполяции укажите не менее двух значений на размер. Для гладкой интерполяции укажите не менее трех значений для каждого размера. Значения в векторе должны увеличиваться слева направо.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра модели трения задано значение Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Дополнительные сведения см. в разделе Зависимости параметров трения.

Статическое или пиковое значение коэффициента трения. Коэффициент статического трения должен быть больше коэффициента кинетического трения.

Зависимости

этот параметр виден, только если для параметра модели трения установлено значение Fixed kinetic friction coefficient или Velocity-dependent kinetic friction coefficient. Дополнительные сведения см. в разделе Зависимости параметров трения.

Статические или пиковые значения коэффициента трения как вектора. Вектор должен иметь то же количество элементов, что и вектор температуры. Каждое значение должно быть больше значения соответствующего элемента в векторе коэффициента кинетического трения.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра модели трения задано значение Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Дополнительные сведения см. в разделе Зависимости параметров трения.

Кинетический коэффициент трения Кулона. Коэффициент должен быть больше нуля.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра модели трения задано значение Fixed kinetic friction coefficient. Дополнительные сведения см. в разделе Зависимости параметров трения.

Выходные значения коэффициента кинетического трения в виде вектора. Все значения должны быть больше нуля.

Если для параметра Модель трения (Friction model) задано значение

  • Velocity-dependent kinetic friction coefficient - Вектор должен иметь то же количество элементов, что и вектор относительной скорости.

  • Temperature-dependent friction coefficients - Вектор должен иметь то же количество элементов, что и вектор температуры.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра модели трения задано значение Velocity-dependent kinetic friction coefficient или Temperature-dependent friction coefficients. Дополнительные сведения см. в разделе Зависимости параметров трения.

Выходные значения коэффициента кинетического трения в виде матрицы. Все значения должны быть больше нуля. Размер матрицы должен быть равен размеру матрицы, которая является результатом вектора температуры × вектора относительной скорости коэффициента кинетического трения.

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра модели трения задано значение Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Дополнительные сведения см. в разделе Зависимости параметров трения.

Метод интерполяции для аппроксимации выходного значения, когда входное значение находится между двумя последовательными точками сетки:

  • Linear - Выберите этот параметр, чтобы получить наилучшую производительность.

  • Smooth - выберите эту опцию, чтобы создать непрерывную кривую с непрерывными производными первого порядка.

Дополнительные сведения о алгоритмах интерполяции см. на странице ссылок на блоки таблицы поиска PS (1D).

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра модели трения задано значение Velocity-dependent kinetic friction coefficient, Temperature-dependent friction coefficients, или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Дополнительные сведения см. в разделе Зависимости параметров трения.

Метод экстраполяции для определения выходного значения, когда входное значение выходит за пределы диапазона, указанного в списке аргументов:

  • Linear - выберите эту опцию для создания кривой с непрерывными производными первого порядка в области экстраполяции и на границе с областью интерполяции.

  • Nearest - выберите эту опцию, чтобы создать экстраполяцию, которая не превышает самую высокую точку в данных или ниже самой низкой точки в данных.

  • Error - выберите эту опцию, чтобы избежать перехода в режим экстраполяции, если требуется, чтобы данные находились в пределах табличного диапазона. Если входной сигнал находится вне диапазона таблицы, моделирование останавливается и генерирует ошибку.

Дополнительные сведения о алгоритмах экстраполяции см. на странице ссылок на блоки таблицы поиска PS (1D).

Зависимости

Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра модели трения задано значение Velocity-dependent kinetic friction coefficient, Temperature-dependent friction coefficients, или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Дополнительные сведения см. в разделе Зависимости параметров трения.

Относительная скорость, ниже которой могут быть зафиксированы две поверхности. Поверхности блокируются, если крутящий момент через В и F поворотные отверстия меньше произведения эффективного радиуса, коэффициента статического трения и приложенной нормальной силы.

Нормальная сила, приложенная к порту N физического сигнала, применяется к контакту только в том случае, если величина силы превышает значение параметра Threshold force. Силы ниже порогового усилия не прикладываются, поэтому отсутствует передаваемый фрикционный крутящий момент.

Вязкие потери

Коэффициент вязкого сопротивления мквиску для вычисления крутящего момента сопротивления. Коэффициент зависит от типа рабочей жидкости, температуры жидкости и максимального расстояния между поверхностями.

Начальные условия

Состояние внутреннего состояния блока сцепления с основным трением в начале моделирования.

  • Locked - Вращающиеся порты B и F первоначально блокируются вместе.

  • Unlocked Поворотные отверстия В и F первоначально скользят относительно друг друга.

Ошибки

Включение внешних или временных сбоев. При возникновении сбоя поверхности не могут разблокироваться или не могут передавать мощность в соответствии с настройкой «Поведение при сбое».

Установка ответа на отказ. Неисправность между поверхностями можно выбрать следующим образом:

  • Cannot transmit power

  • Cannot unlock

Зависимости

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

Включение инициирования отказа в указанное время. При достижении времени моделирования для события отказа поверхности реагируют в соответствии с параметром Поведение (Behavior) при сбое.

Зависимости

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

При достижении времени моделирования для события отказа поверхности реагируют в соответствии с параметрами поведения при сбое.

Зависимости

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

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

Параметры теплового порта отображаются только в том случае, если для параметра Модель трения (Friction model) в параметрах трения (Friction settings) установлено значение Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Дополнительные сведения см. в разделе Зависимости параметров трения.

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 Модель трения (Friction model) задано значение Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Дополнительные сведения см. в разделе Зависимости параметров трения.

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 Модель трения (Friction model) задано значение Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Дополнительные сведения см. в разделе Зависимости параметров трения.

Расширенные возможности

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

.
Представлен в R2011a