Disc Brake

Фрикционный тормоз с применяющим давление цилиндром и колодками с отказом

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

Описание

Блок Disc Brake представляет собой тормоз, выполненный в виде цилиндра, прикладывающего давление к одной или нескольким колодкам, которые могут контактировать с ротором вала. Давление из цилиндра заставляет колодки оказывать крутящий момент трения на валу. Крутящий момент трения сопротивляется вращению вала.

Можно также включить отказ. Когда происходит отказ, тормоз будет оказывать заданное пользователем давление. Отказы могут возникнуть в указанное время или из-за внешнего триггера на порте T.

Модель дискового тормоза

Этот рисунок показывает вид сбоку и спереди дискового тормоза.

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

Уравнение, которое блок использует для вычисления момента привода, зависит от скорости колеса, Ω, так что, когда $Ω \neq 0$ ,

$T = \frac{μ_{k} P π D_{b}^{2} R_{m} N}{4} .$

Однако когда $Ω = 0,$ крутящий момент, приложенный тормозом, равен крутящему моменту, который прикладывается извне для вращения колеса. Максимальное значение крутящего момента, который может применить тормоз, $Ω = 0,$ является

$T = \frac{μ_{s} P π D_{b}^{2} R_{m} N}{4} .$

В обоих случаях, $R m = \frac{R o + R i}{2}$ .

Где:

T - крутящий момент привода.
P является прикладываемым тормозным давлением.
Ω - скорость колеса.
N - количество тормозных колодок в узле дискового тормоза.
_μs является коэффициентом статического трения пары диск-колодка.
_μk является коэффициентом кинетического трения пары диск-колодка.
_Db - внутренний диаметр тормозного цилиндра суппорта.
_Rm - средний радиус приложения силы тормозной колодки к ротору тормоза.
_Ro - внешний радиус тормозной колодки.
_Ri - внутренний радиус тормозной колодки.

Блок по умолчанию моделирует сухой тормоз. Можно смоделировать трение жидкости во смоченном тормозе, задав Viscous friction coefficient, k v, ненулевое значение. Крутящий момент на колесе в системе мокрого тормоза:

$T_{w e t} = T + k_{v} Ω .$

Дефектное поведение

При включении отказов прикладывается тормозное давление в ответ на один или оба из следующих 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, входное давление заменяется Brake pressure 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 порта также открывает или изменяет значение по умолчанию для этих связанных настроек, параметров и переменных:

Friction> Temperature
Friction> Static friction coefficient vector
Friction> Coulomb 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.

Порты

Вход

расширить все

`P` - Давление в гидроцилиндре, бар
физический сигнал

Порт физического сигнала сопоставлен с давлением в гидроцилиндре.

`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` - Вал
вращательный механический

Вращательный механический порт сопоставлен с валом.

`H` - Тепло
тепловой

Тепловой порт сопоставлен с тепловым потоком.

Зависимости

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

Экспозиция этого порта делает связанные параметры и переменные видимыми.

Параметры

расширить все

Геометрия

`Mean pad radius` - Радиус колодки
`150` `mm` (по умолчанию) | положительный скаляр

Средний радиус фрикционных колодок.

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

Диаметр поршня.

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

Количество фрикционных колодок.

Трение

`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 относящиеся к нему параметр 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.

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

Коэффициент статического трения. Значение, которое вы задаете для этого параметра, должно быть больше, чем значение, которое вы задаете для параметра Coulomb friction coefficient.

Зависимости

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

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

Коэффициент статического трения, такой что:

Количество элементов в векторе должно быть таким же, как и количество элементов в указанном векторе для параметра Temperature
Значения должны быть больше соответствующего значения, заданного для параметра Coulomb friction coefficient vector.

Зависимости

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

`Coulomb friction coefficient` - Трение контакта
`0.7` (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.

`Coulomb friction coefficient vector` - Трение контакта
`[.8, .7, .6]` (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.

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

Угловая скорость, с которой трение переключается со статической на кинетическую.

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

Для смоченного тормоза вязкое трение представляет потери энергии на охлаждающую/смазывающую жидкость между пластинами сцепления. Чтобы смоделировать мокрый тормоз, задайте ненулевое значение для коэффициента вязкого трения. Значение по умолчанию представляет сухой тормоз.

Ошибки

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

Включите внешние или временные отказы. Когда происходит отказ, давление торможения, обычно получаемое в порте P, устанавливается на значение, заданное в параметре Brake pressure when faulted.

`Brake pressure when faulted` - Установите неисправное давление тормоза
`0 N` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Установите давление неисправного тормоза. Когда происходит отказ, давление торможения, обычно получаемое в порте P, устанавливается на значение, заданное в параметре Brake pressure 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. При достижении Simulation time for fault event давление торможения, обычно получаемое в порте P, устанавливается на значение, заданное в параметре Brake pressure 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

При достижении Simulation time for fault event давление торможения, обычно получаемое в порте P, устанавливается на значение, заданное в параметре Brake pressure 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 установлен на Model.

Расширенные возможности

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

См. также

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

Введенный в R2017b

Документация

Disc Brake

Описание

Модель дискового тормоза

Дефектное поведение

Тепловая модель

Переменные

Порты

Вход

P - Давление в гидроцилиндре, бар физический сигнал

T - Триггер внешнего отказа физический сигнал

Зависимости

Сохранение

S - Вал вращательный механический

H - Тепло тепловой

Зависимости

Параметры

Геометрия

Mean pad radius - Радиус колодки 150 mm (по умолчанию) | положительный скаляр

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

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

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) | скаляром

Зависимости

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

Зависимости

Coulomb friction coefficient - Трение контакта 0.7 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Coulomb friction coefficient vector - Трение контакта [.8, .7, .6] (по умолчанию) | вектор увеличения положительных значений

Зависимости

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

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

Ошибки

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

Brake pressure when faulted - Установите неисправное давление тормоза 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

Документация по Simscape Driveline

Поддержка

`P` - Давление в гидроцилиндре, бар
физический сигнал

`T` - Триггер внешнего отказа
физический сигнал

`S` - Вал
вращательный механический

`H` - Тепло
тепловой

`Mean pad radius` - Радиус колодки
`150` `mm` (по умолчанию) | положительный скаляр

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

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

`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) | скаляром

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

`Coulomb friction coefficient` - Трение контакта
`0.7` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Coulomb friction coefficient vector` - Трение контакта
`[.8, .7, .6]` (по умолчанию) | вектор увеличения положительных значений

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

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

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

`Brake pressure when faulted` - Установите неисправное давление тормоза
`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 ®