Band Brake

Фрикционный тормоз с гибкой полосой, обернутой вокруг вращающегося барабана с вызванными отказами

Библиотека:
Simscape/Приводная линия/Тормоза и тормоза/Вращательный

Описание

Блок Band Brake представляет собой фрикционный тормоз с гибкой полосой, которая оборачивается вокруг периферии вращающегося барабана для создания тормозного действия. Положительное приводное усилие заставляет полосу затягиваться вокруг вращающегося барабана и помещает поверхности трения в контакт. Вязкое и контактное трение между поверхностями барабана и гибкой полосы заставляет вращающийся барабан замедляться.

Можно смоделировать эффекты теплового потока и изменения температуры для блока с помощью порта H, опционального теплового порта.

Можно также включить отказ. Когда происходит отказ, ремень прикладывает определенную пользователем силу. Отказы могут возникнуть в указанное время или из-за внешнего триггера на порте T.

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

Уравнения

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

Тормозной крутящий момент как функция от внешней тормозной силы приводов, который затягивает ремень,

$T = (F_{T B} - F_{A}) \cdot r_{D} + μ_{v i s c} \cdot ω$

Где:

T - тормозной крутящий момент.
_FTB - сила, действующая на напряженную ветвь полосы.
_FA является внешней тормозной силой приводов.
_rD - радиус барабана.
_μvisc - коэффициент вязкого трения.
μ - коэффициент трения контакта.
ϕ - угол переноса.

Силы _FTB и _FA удовлетворяют отношениям

$\frac{F_{T B}}{F_{A}} = e^{μ ϕ}$

Замена зависимости в формуле тормозного крутящего момента устраняет силу _FTB такую, что

$T = F_{A} (e^{μ ϕ} - 1) \cdot r_{D} + μ_{v i s c} \cdot ω$

Чтобы избежать разрыва при нуле относительной скорости, модель определяет силу приводов, _FS, как гиперболическую функцию

$F_{A} = F_{i n} \cdot \tanh (\frac{4 ω}{ω_{t h r e s h o l d}})$

Где:

_Fin - входной сигнал силы.
_ωthreshold - скорость вращения.

Дефектное поведение

Когда отказы включены, усилие ремня прикладывается в ответ на один или оба из этих триггеров:

Время симуляции - Нарушение происходит в указанное время.
Симуляция поведения - Нарушение происходит в ответ на внешний триггер. Это открывает T порта.

Если возникает триггер отказа, входная сила заменяется Belt force when faulted значением для оставшейся части симуляции. Значение 0 подразумевает, что торможение не произойдет. Относительно большое значение подразумевает, что тормоз застревает.

Можно задать блок, чтобы выдать отчет о неисправности как предупреждение или сообщение об ошибке в Simulink Diagnostic Viewer с параметром Reporting when fault occurs.

Тепловая модель

Можно смоделировать эффекты теплового потока и изменения температуры, выставив дополнительный тепловой порт. Чтобы выставить порт, в настройках Friction установите параметр Thermal Port равным Model. Экспозиция теплового порта также предоставляет следующие связанные настройки:

Friction> Temperature
Friction> Contact friction coefficient vector
Thermal Port> Thermal mass
Variables> Temperature

Переменные

Используйте настройки Variables, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных перед симуляцией. Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой объект для основных переменных.

Зависимости

Настройки переменной видны только тогда, когда в настройках Friction параметр Thermal port установлен на Model.

Ограничения и допущения

Модель не учитывает расход потока привода.

Порты

Вход

расширить все

`F` - Сила натяжения ремня
физический сигнал

Порт физического сигнала, сопоставленный с внешним усилием натяжения, которое прикладывается к ремню.

`T` - Триггер внешнего отказа
физический сигнал

Порт физического сигнала для внешнего триггера отказа. Триггер происходит, когда значение больше 0,5. Единица измерения, сопоставленная со значением триггера, отсутствует.

Зависимости

Этот порт видим, когда Enable faults установлено на On и Enable external fault trigger установлено на On.

Сохранение

расширить все

`S` - Вращение вала барабана
вращательный механический

Вращательный порт сопоставлен с вращающимся валом барабана.

`H` - Тепловой поток, в Вт
тепловой

Тепловой порт сопоставлен с тепловым потоком.

Зависимости

Этот порт видим только, когда в настройках Friction, параметр Thermal Port установлен на Model.

Отображение этого порта делает соответствующие параметры видимыми.

Параметры

расширить все

Геометрия

`Drum radius` - Радиус контактной поверхности
`150` `mm` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Радиус контактной поверхности барабана. Параметр должен быть больше нуля.

`Wrap angle` - Угол контакта
`270` `deg` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Угол контакта между гибким ремнем и вращающимся барабаном. Параметр должен быть больше нуля.

Трение

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

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

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

Модель теплового потока и изменения температуры:

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

Зависимости

Когда этот параметр установлен в Modelтепловой порт и связанные с ним параметры и переменные видны.

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

Массив температур, используемых для создания 1-D интерполяционной таблицы температурного КПД. Значения массива должны увеличиться слева направо.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда параметр Thermal Port установлен в Model.

`Contact friction coefficient` - Трение Кулона
`0.3` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Коэффициент трения кулона на контактной поверхности ремень-барабан. Значение должно быть больше нуля.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда параметр Thermal Port установлен в Omit.

`Contact friction coefficient vector` - Трение Кулона
`[.1, .05, .03]` (по умолчанию) | вектор увеличения положительных значений

Коэффициент трения Кулона на контактной поверхности ремня-барабана, такой что:

Количество элементов в векторе должно быть таким же, как и количество элементов в указанном векторе для параметра Temperature
Значения увеличиваются слева направо.
Каждое значение должно быть больше нуля.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда параметр Thermal Port установлен в Model.

`Angular velocity threshold` - Скорость вращения, необходимая для близкого к установившемуся контакту трения
`0.01` `rad/s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Скорость вращения, при которой коэффициент трения контакта практически достигает своего установившегося значения. Значение должно быть больше нуля.

Ошибки

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

Включите внешние или временные отказы. Когда происходит отказ, сила тормозного ремня, обычно получаемая в порте F, устанавливается на значение, заданное в параметре Belt force when faulted.

`Belt force when faulted` - Установите неисправную силу ремня
`0 N` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Установите неисправное усилие ремня. Когда происходит отказ, сила тормозного ремня, обычно получаемая в порте F, устанавливается на значение, заданное в параметре Belt force when faulted. Значение 0 означает, что торможение не происходит. Относительно большое значение подразумевает, что тормоз застревает.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным On.

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

Включает T портов. Физический сигнал в T порта, который больше 0.5 инициирует отказ.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным On.

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

Включает запуск отказа в указанное время. Когда достигается Simulation time for fault event, сила тормозного ремня, обычно получаемая в порте F, устанавливается на значение, заданное в параметре Belt force when faulted.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным On.

`Simulation time for fault event` - Время срабатывания неисправности
`5 s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Когда достигается Simulation time for fault event, сила тормозного ремня, обычно получаемая в порте F, устанавливается на значение, заданное в параметре Belt force when faulted.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным On и Enable temporal fault trigger к On.

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

Оповещение о выборе условия отказа. Когда для отчетов задано значение Warning или Errorсообщение отображается в Simulink Diagnostic Viewer. Когда Error выбран, симуляция остановится, если произойдет сбой.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным On.

Тепловой порт

`Thermal mass` - Сопротивление изменению температуры
`50` `kJ/K` (по умолчанию) | скаляром

Тепловая энергия, необходимая для изменения температуры компонента на одну степень. Чем больше тепловая масса, тем более устойчивым компонентом является изменение температуры.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда в настройках Friction параметр Thermal Port равен Model.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Double-Shoe Brake | Loaded-Contact Rotational Friction | Rotational Detent

Темы

Моделируйте тепловые потери в компонентах привода

Введенный в R2012b

Документация

Band Brake

Описание

Уравнения

Дефектное поведение

Тепловая модель

Переменные

Ограничения и допущения

Порты

Вход

F - Сила натяжения ремня физический сигнал

T - Триггер внешнего отказа физический сигнал

Зависимости

Сохранение

S - Вращение вала барабана вращательный механический

H - Тепловой поток, в Вт тепловой

Зависимости

Параметры

Геометрия

Drum radius - Радиус контактной поверхности 150 mm (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Wrap angle - Угол контакта 270 deg (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Трение

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

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

Зависимости

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

Зависимости

Contact friction coefficient - Трение Кулона 0.3 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Contact friction coefficient vector - Трение Кулона [.1, .05, .03] (по умолчанию) | вектор увеличения положительных значений

Зависимости

Angular velocity threshold - Скорость вращения, необходимая для близкого к установившемуся контакту трения 0.01 rad/s (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Ошибки

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

Belt force when faulted - Установите неисправную силу ремня 0 N (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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 срабатывания неисправности 5 s (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

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

Зависимости

Тепловой порт

Thermal mass - Сопротивление изменению температуры 50 kJ/K (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Темы

Документация по Simscape Driveline

Поддержка

`F` - Сила натяжения ремня
физический сигнал

`T` - Триггер внешнего отказа
физический сигнал

`S` - Вращение вала барабана
вращательный механический

`H` - Тепловой поток, в Вт
тепловой

`Drum radius` - Радиус контактной поверхности
`150` `mm` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Wrap angle` - Угол контакта
`270` `deg` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

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

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

`Contact friction coefficient` - Трение Кулона
`0.3` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Contact friction coefficient vector` - Трение Кулона
`[.1, .05, .03]` (по умолчанию) | вектор увеличения положительных значений

`Angular velocity threshold` - Скорость вращения, необходимая для близкого к установившемуся контакту трения
`0.01` `rad/s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

`Belt force when faulted` - Установите неисправную силу ремня
`0 N` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`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 срабатывания неисправности
`5 s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

`Thermal mass` - Сопротивление изменению температуры
`50` `kJ/K` (по умолчанию) | скаляром

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®