Система электропередачи с плотно намотанным канатом вокруг цилиндрического барабана
Simscape/Привод/Муфты и приводы
Этот блок представляет собой систему электропередачи с двумя ключевыми компонентами:
Веревка
Барабан
Канат плотно намотан вокруг цилиндрического барабана на уровне, достаточном для предотвращения проскальзывания между двумя компонентами. Веревка может быть намотана таким образом, чтобы ее концы располагались в равных или противоположных направлениях. В зависимости от конфигурации троса два конца троса могут перемещаться в равных или противоположных направлениях. Типы витков канатов, указанные в диалоговом окне блока:
Если концы каната направлены в одном направлении, они перемещаются в противоположных направлениях.
Если концы каната находятся в противоположных направлениях, они перемещаются в одном направлении.
Во время нормальной работы вращающий момент заставляет цилиндрический барабан вращаться вокруг своей оси симметрии. Вращающийся барабан передает растягивающее усилие концам каната, которые перемещаются относительно осевой линии барабана. Относительное направление перемещения между двумя концами каната зависит от типа намотки каната. Однако положительное вращение барабана всегда соответствует положительному перемещению на конце А каната.
Модель веревочного барабана предполагает, что каждый конец веревки остается натянутым во время моделирования. Это предположение важно, поскольку концы слабых канатов не передают силу. Необязательное предупреждение о растяжении указывает на отказ этого предположения. Предупреждение, появляющееся в командной строке MATLAB ®, содержит запрос на тщательный анализ результатов моделирования.
Дополнительные эффекты в модели веревочного барабана включают:
Инерция барабана
Вязкое трение на подшипнике барабана
Результирующий крутящий момент, действующий на цилиндр, удовлетворяет уравнению баланса сил
R + start·,
где:
T - чистый крутящий момент, действующий на барабан.
FA и FB - внешние силы, натягивающиеся на концы А и В.
R - радиус барабана.
λ - коэффициент вязкого трения на подшипниках барабана.
λ - угловая скорость барабана.
δ - тип витка каната в соответствии с таблицей.
| Тип витков канатов | δ |
Ends move in the same direction | -1 |
Ends move in opposite directions | +1 |
На рисунке показаны переменные уравнения.
Поступательные скорости двух концов троса являются функциями радиуса барабана и угловой скорости. Каждая поступательная скорость равна тангенциальной скорости точки на периферии барабана согласно выражениям:
+ λ· R,
где:
VA - поступательная скорость конца А каната.
VB - поступательная скорость конца В каната.
Проскальзывание не происходит на контактной поверхности каната-барабана.
Соответствие веревке игнорируется.
| Порт | Описание |
|---|---|
S | Сохранение поворотного отверстия, связанного с валом барабана |
A | Сохранение поступательного порта, связанного с концом А каната |
B | Сохранение поступательного порта, связанного с концом В каната |
Расстояние между центром барабана и его периферией. Периферия барабана совпадает с контактной поверхностью между барабаном и канатом. Значение по умолчанию: 0.1 м.
Относительное направление поступательного движения двух концов троса, A и B. Варианты включают:
Ends move in the same direction
Ends move in opposite direction
Необязательное предупреждение в командной строке MATLAB, указывающее, что по крайней мере один конец каната стал слабым. Конец каната становится слабым, когда чистые растягивающие силы, ответственные за его поддержание, падают ниже нуля. Поскольку провисающие кабели не передают силу, необходимо тщательно интерпретировать результаты моделирования, если в командной строке MATLAB появляется предупреждение о растяжении. Параметры предупреждения включают в себя:
Do not check tension
Warn if either end loses tension
Коэффициент линейного демпфирования, действующий на подшипник барабана. При заданной угловой скорости барабана этот коэффициент определяет потери мощности из-за вязкого трения. Значение по умолчанию: 0.001 (N * m )/( рад/с).
Необязательный параметр, учитывающий инерцию барабана, его сопротивление угловому ускорению. Варианты включают в себя:
No inertia - Режим по умолчанию. Сохранить этот режим, если инерция барабана оказывает незначительное влияние на динамику трансмиссии. При выборе этого режима инерция барабана устанавливается равной нулю.
Specify inertia and initial velocity - Выберите этот режим, если инерция барабана оказывает значительное влияние на динамику трансмиссии. При выборе этого режима открываются дополнительные параметры, позволяющие задать инерцию барабана и начальную угловую скорость.
Момент инерции барабана вокруг его оси вращения. В простом случае сплошного цилиндрического барабана момент инерции равен
12MR2,
где М - масса барабана, а R - радиус барабана.
Значение инерции барабана по умолчанию: 0.01 кг * м ^ 2.
Угловая скорость барабана в момент моделирования ноль. Значение по умолчанию: 0 рад/с.