Нагруженное (Loaded) - контактное поступательное трение

Трение с нагруженным контактом между двумя поверхностями скольжения

Библиотека:
Simscape/Привод/Тормоза и стопоры/Поступательные

Описание

Блок поступательного трения с нагруженным контактом моделирует трение между двумя поверхностями скольжения, нагруженными нормальной силой.

Блок реализован как структурный компонент на основе блока сцепления с основным трением. Из заблокированного состояния две поверхности разблокируются, если приложенная сила 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.

Сила передается для нормальных сил, превышающих значение параметра Threshold force.

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 поверхностями скольжения, нагруженными нормальной силой. Когда две поверхности скольжения не зафиксированы, сила трения определяется следующими уравнениями:

$F = N \cdot λ \cdot знак (_{vrel}) +_{} Fvisc$ ,

$_{Fvisc} =_{мкvisc} \cdot_{vrel},$

где:

F - передаваемая сила.
N - нормальная сила.
λ - коэффициент трения.
_vrel - относительная скорость.
_Fvisc - сила вязкого сопротивления.
_micvisc - коэффициент силы вязкого 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 массу тела. При необходимости добавьте массовые термины к портам B и F.
Модель вычисляет передаваемую силу, предполагая равномерное распределение нормальной силы.

Порты

Вход

развернуть все

`N` - Нормальная сила
физический сигнал

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

`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

`B` - База
механическое вращение

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

`F` - Толкатель
механическое вращение

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

`H` - Тепловой поток
тепловой

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

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 coefficient`	`Velocity-dependent kinetic friction coefficient`	`Temperature-dependent friction coefficients`	`Temperature and velocity-dependent friction coefficients`
`Fixed kinetic friction coefficient`	`Velocity-dependent kinetic friction coefficient`	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 вектор	Температурный вектор
-	Вектор относительной скорости	-	Вектор относительной скорости
Коэффициент статического трения	Коэффициент статического трения	Вектор коэффициента статического трения	Вектор коэффициента статического трения
Коэффициент кинетического трения	Вектор коэффициента кинетического трения	Вектор коэффициента кинетического трения	Матрица коэффициента кинетического трения
-	Метод интерполяции коэффициента трения	Метод интерполяции коэффициента трения	Метод интерполяции коэффициента трения
-	Метод экстраполяции коэффициента трения	Метод экстраполяции коэффициента трения	Метод экстраполяции коэффициента трения
Допуск скорости	Допуск скорости	Допуск скорости	Допуск скорости
Пороговое усилие	Пороговое усилие	Пороговое усилие	Пороговое усилие
Коэффициент крутящего момента вязкого сопротивления	Коэффициент крутящего момента вязкого сопротивления	Коэффициент крутящего момента вязкого сопротивления	Коэффициент крутящего момента вязкого сопротивления

`Friction model` - Модель трения
`Fixed kinetic friction coefficient` (по умолчанию) | `Velocity-dependent kinetic friction coefficient` | `Temperature-dependent friction coefficients` | `Temperature and velocity-dependent friction coefficients`

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.

`Relative velocity vector` - Относительная скорость
`[0, .1, 1]` `m/s` (по умолчанию) | вектор

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.

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

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.

`Static friction coefficient` - Коэффициент статического трения
`0.35` (по умолчанию) | скаляр

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.

`Static friction coefficient vector` - Коэффициент статического трения
`[.4, .38, .36]` (по умолчанию) | вектор

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

`Kinetic friction coefficient` - Коэффициент кинетического трения
`0.3` (по умолчанию) | позиционный скаляр

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.

`Kinetic friction coefficient vector` - Коэффициент кинетического трения
`[.3, .22, .19]` (по умолчанию) | `[.3, .28, .25]` | вектор

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.

`Kinetic friction coefficient matrix` - Коэффициент кинетического трения
`[.34, .32, .3; .3, .28, .25; .25, .2, .15]` (по умолчанию) | матрица

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.

`Friction coefficient interpolation method` - Метод экстраполяции
`Linear` (по умолчанию) | `Smooth`

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.

`Friction coefficient extrapolation method` - Метод интерполяции
`Linear` (по умолчанию) | `Nearest` | `Error`

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

`Velocity tolerance` - Порог блокировки относительной скорости
`0.001` `m/s` (по умолчанию) | скаляр

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.

`Threshold force` - Порог нормальной контактной силы
`1` `N` (по умолчанию) | скаляр

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

`Viscous drag torque coefficient` - Вязкий тормозной момент
`0` `N/(m/s)` (по умолчанию) | неотрицательный скаляр

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

Начальные условия

`Initial state` - Исходное состояние сцепления
`Unlocked` (по умолчанию) | `Locked`

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

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

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

`Behavior when faulted` - Установка ответа на отказ
`Cannot transmit power` (по умолчанию) | `Cannot unlock`

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.

`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 отказа поверхности реагируют в соответствии с параметрами поведения 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 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.

`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

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.

`Thermal mass` - Тепловая масса
`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 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.

`Initial temperature` - Начальная температура
`300` `K` (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Расширенные возможности

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

См. также

Сцепление с основным трением | Вращательное трение под нагрузкой - контакт

Темы

Управление муфтой зубчатой передачи с помощью муфт

Представлен в R2011a

Документация

Нагруженное (Loaded) - контактное поступательное трение

Описание

Уравнения

Модель, зависящая от скорости

Тепловая модель

Тепловая модель, зависящая от скорости

Неисправное поведение

Ограничения и допущения

Порты

Вход

N - Нормальная сила физический сигнал

T - Триггер внешней неисправности физический сигнал

Зависимости

Сохранение

B - База механическое вращение

F - Толкатель механическое вращение

H - Тепловой поток тепловой

Зависимости

Параметры

Трение

Friction model - Модель трения Fixed kinetic friction coefficient (по умолчанию) | Velocity-dependent kinetic friction coefficient | Temperature-dependent friction coefficients | Temperature and velocity-dependent friction coefficients

Зависимости

Relative velocity vector - Относительная скорость [0, .1, 1] m/s (по умолчанию) | вектор

Зависимости

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

Зависимости

Static friction coefficient - Коэффициент статического трения 0.35 (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Static friction coefficient vector - Коэффициент статического трения [.4, .38, .36] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Kinetic friction coefficient - Коэффициент кинетического трения 0.3 (по умолчанию) | позиционный скаляр

Зависимости

Kinetic friction coefficient vector - Коэффициент кинетического трения [.3, .22, .19] (по умолчанию) | [.3, .28, .25] | вектор

Зависимости

Kinetic friction coefficient matrix - Коэффициент кинетического трения [.34, .32, .3; .3, .28, .25; .25, .2, .15] (по умолчанию) | матрица

Зависимости

Friction coefficient interpolation method - Метод экстраполяции Linear (по умолчанию) | Smooth

Зависимости

Friction coefficient extrapolation method - Метод интерполяции Linear (по умолчанию) | Nearest | Error

Зависимости

Velocity tolerance - Порог блокировки относительной скорости 0.001 m/s (по умолчанию) | скаляр

Threshold force - Порог нормальной контактной силы 1 N (по умолчанию) | скаляр

Вязкие потери

Viscous drag torque coefficient - Вязкий тормозной момент 0 N/(m/s) (по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Начальные условия

Initial state - Исходное состояние сцепления Unlocked (по умолчанию) | Locked

Ошибки

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

Behavior when faulted - Установка ответа на отказ Cannot transmit power (по умолчанию) | Cannot unlock

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 - Тепловая масса 50 kJ/K (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Initial temperature - Начальная температура 300 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

`N` - Нормальная сила
физический сигнал

`T` - Триггер внешней неисправности
физический сигнал

`B` - База
механическое вращение

`F` - Толкатель
механическое вращение

`H` - Тепловой поток
тепловой

`Friction model` - Модель трения
`Fixed kinetic friction coefficient` (по умолчанию) | `Velocity-dependent kinetic friction coefficient` | `Temperature-dependent friction coefficients` | `Temperature and velocity-dependent friction coefficients`

`Relative velocity vector` - Относительная скорость
`[0, .1, 1]` `m/s` (по умолчанию) | вектор

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

`Static friction coefficient` - Коэффициент статического трения
`0.35` (по умолчанию) | скаляр

`Static friction coefficient vector` - Коэффициент статического трения
`[.4, .38, .36]` (по умолчанию) | вектор

`Kinetic friction coefficient` - Коэффициент кинетического трения
`0.3` (по умолчанию) | позиционный скаляр

`Kinetic friction coefficient vector` - Коэффициент кинетического трения
`[.3, .22, .19]` (по умолчанию) | `[.3, .28, .25]` | вектор

`Kinetic friction coefficient matrix` - Коэффициент кинетического трения
`[.34, .32, .3; .3, .28, .25; .25, .2, .15]` (по умолчанию) | матрица

`Friction coefficient interpolation method` - Метод экстраполяции
`Linear` (по умолчанию) | `Smooth`

`Friction coefficient extrapolation method` - Метод интерполяции
`Linear` (по умолчанию) | `Nearest` | `Error`

`Velocity tolerance` - Порог блокировки относительной скорости
`0.001` `m/s` (по умолчанию) | скаляр

`Threshold force` - Порог нормальной контактной силы
`1` `N` (по умолчанию) | скаляр

`Viscous drag torque coefficient` - Вязкий тормозной момент
`0` `N/(m/s)` (по умолчанию) | неотрицательный скаляр

`Initial state` - Исходное состояние сцепления
`Unlocked` (по умолчанию) | `Locked`

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

`Behavior when faulted` - Установка ответа на отказ
`Cannot transmit power` (по умолчанию) | `Cannot unlock`

`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` - Тепловая масса
`50` `kJ/K` (по умолчанию) | скаляр

`Initial temperature` - Начальная температура
`300` `K` (по умолчанию) | скаляр

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