Disk Friction Clutch

Фрикционная муфта с дисковыми пластинами, которые зацепляются, когда давление диска превышает порог

  • Библиотека:
  • Simscape/Driveline/Сцепления

  • Disk Friction Clutch block

Описание

Блок Disk Friction Clutch выполнен в виде фрикционной муфты с двумя плоскими наборами фрикционных пластин, входящими в контакт для взаимодействия. Муфта зацепляется, когда давление приложенного диска превышает пороговое давление сцепления. После включения пластины испытывают фрикционные крутящие моменты, которые позволяют им передавать степень между основой и последующим приводным валом.

Муфта может быть двунаправленной или однонаправленной. Двунаправленная муфта может скользить в положительном и отрицательном направлениях. Однонаправленная муфта может скользить только в положительном направлении. Направление скольжения положительное, если последующий вал вращается быстрее, чем основной вал, и отрицательное, если он скользит медленнее. Блок определяет скорость скольжения как различие

ω=ωFωB,

где:

  • ω - относительная скорость вращения или скольжение.

  • ωF - скорость вращения последующего приводного вала.

  • ωB - скорость вращения базового приводного вала.

Блок обеспечивает входной порт физического сигнала P для приложенного давления между пластинами муфты. Приложенное давление должно быть больше или равно нулю и имеет модули измерения Pascals. Если входной сигнал падает ниже нуля, блок обрабатывает давление на диске как ноль.

Можно также включить отказ. Когда происходит отказ, муфта остается заблокированной или не сможет передать степень. Отказы могут возникнуть в указанное время или из-за внешнего триггера на порте T.

Уравнения

Блок Disk Friction Clutch является упрощенной реализацией блока Fundamental Friction Clutch. В качестве входных сигналов Fundamental Friction Clutch требует кинетических и статических предельных крутящих моментов трения. Этот Disk Friction Clutch не требует входных данных. Вместо этого блок вычисляет кинетическое и статическое трение из параметров муфты и входа сигнала давления P.

Когда вы подаете сигнал давления выше порога, таким образом, что приложенное давление равняется или превышает порог давления, то есть, PPthблок может применить два вида трения к движению привода, кинетическое и статическое. Муфта применяет кинетический крутящий момент трения только, когда одна ось привода вращается относительно другой оси привода. Муфта применяет статический крутящий момент трения, когда две оси привода фиксируются и вращаются вместе. Блок итерации через многоступенчатую проверку, чтобы определить, когда блокировать и разблокировать муфту.

Кинетическое трение

Кинетический крутящий момент трения противоположен относительному скольжению и прикладывается с общим знаком минус. Математически кинетическое трение является положительной суммой вязкого сопротивления и поверхностных контактных крутящих моментов трения:

τk=μω+τcontact.

  • τK - кинетический крутящий момент трения.

  • μ - коэффициент вязкого сопротивления.

  • ω - относительная скорость вращения или скольжение.

  • τcontact - контактный крутящий момент.

Контактное трение является продуктом шести факторов, таких что

τcontact=kKDNreffPfricA0,

где:

  • kK - безразмерный коэффициент кинетического трения дисков сцепления, являющийся функцией ω.

  • D - коэффициент дерейтинга муфты.

  • N - количество поверхностей трения.

  • reff - эффективный радиус крутящего момента, то есть рычаг эффективного момента силы трения муфты.

  • Pfric является емкостью трения муфты, такой что Pfric=max[(PPth),0].

  • A - площадь поверхности зацепления.

Вы задаете кинетический коэффициент трения, kK, как константу или табличную дискретную функцию относительных ω скорости вращения. Сведенная в таблицу функция принята симметричной для положительных и отрицательных значений относительной скорости вращения. Поэтому задайте kK только для положительных значений ω.

Муфта прикладывает нормальную силу от своего поршня как продукты емкости трения муфты, Pfric и площади поверхности сцепления, A, на каждой из N поверхностей трения. Сигнал давления, P, должен быть неотрицательным. Если P меньше порога давления. Pth муфта не применяет никакого трения вообще.

Эффективный радиус крутящего момента, reff, является плечом эффективного момента силы трения муфты, измеренной от оси привода, при которой кинетические силы трения прикладываются к фрикционным поверхностям. Он связан с геометрией поверхности трения:

reff=23ro3rя3ro2rя2,

где для поверхности трения, смоделированной как кольцевой диск:

  • ro - радиус внешнего диска.

  • ri - радиус внутреннего диска.

Коэффициент дерейтинга муфты, D, учитывает износ муфты. Для новой муфты D есть единица. Для муфты, приближающейся к однородному состоянию износа:

D34(ro+ ri)2ro2+rori+ ri2.

Статическое трение

Статический предел трения связан с кинетическим трением, установлением ω на нуль и заменой кинетического коэффициентом трения:

τS=kSDNreffPfricA0.

где:

  • τS - статический предел крутящего момента трения, который является продуктом статического пикового коэффициента трения и кинетического крутящего момента трения при приближении ω к 0.

  • kK - безразмерный коэффициент кинетического трения дисков сцепления, являющийся функцией ω.

  • D - коэффициент дерейтинга муфты.

  • N - количество поверхностей трения.

  • reff - эффективный радиус крутящего момента, то есть рычаг эффективного момента силы трения муфты.

  • Pfric является емкостью трения муфты, такой что Pfric=max[(PPth),0].

  • A - площадь поверхности зацепления.

kS>kK, так что крутящий момент τ необходимый через муфту, чтобы разблокировать ее путем преодоления статического трения, больше, чем кинетическое трение в момент разблокировки, когда ω=0..

Статические моменты трения области значений или пределы затем задаются симметрично как

τSτS+=τS.

Состояние ожидания: блокировка и разблокировка

Состояние Wait Disk Friction Clutch идентично состоянию Wait Fundamental Friction Clutch с заменой положительного условия кинетического трения, τK>0, по положительному условию трения муфты, приложенное давление равняется или превышает порог давления, то есть, PPth.

Степень, рассеянная муфтой

Степень, рассеянная муфтой, является абсолютным значением продукта скорости скольжения, ω и крутящего момента кинетического трения, τK, то есть |ωτK|. Муфта рассеивает степень, только если она обе скользит, ω0и применение кинетического трения, τk>0.

Зависящие от скорости и температуры модели трения

Скоростезависимая модель

Можно смоделировать эффекты изменения скорости вращения, выбрав зависящую от скорости модель. Чтобы выбрать модель, зависящую от скорости, в настройках Friction установите параметр Friction model равным Velocity-dependent kinetic friction coefficient. Для получения информации о модели трения, которая зависит как от скорости, так и от температуры, смотрите Тепловую, Скоростезависимую Модель.

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

  • Relative velocity vector

  • Kinetic friction coefficient vector

  • Friction coefficient interpolation method

  • Friction coefficient extrapolation method

Тепловая модель

Можно смоделировать эффекты теплового потока и изменения температуры, выбрав зависящую от температуры модель. Чтобы выбрать температурно-зависимую модель, в настройках Friction установите параметр Friction model равным Temperature-dependent friction coefficients. Для получения информации о модели трения, которая зависит как от скорости, так и от температуры, смотрите Тепловую, Скоростезависимую Модель.

Для зависящей от температуры модели тепловой порт H и эти параметры видны:

  • В настройках Friction:

    • Temperature vector

    • Static friction coefficient vector

    • Kinetic friction coefficient vector

    • Friction coefficient interpolation method

    • Friction coefficient extrapolation method

  • В настройках Thermal Port:

    • Thermal mass

    • Initial Temperature

Тепловая, зависящая от скорости модель

Можно смоделировать эффекты изменения скорости вращения и теплового потока, выбрав зависимую от скорости и зависящую от температуры модель. Чтобы выбрать модель, которая зависит и от скорости, и от температуры, в настройках Friction установите параметр Friction model равным Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

Для модели, зависящей от скорости и температуры, тепловой порт H и эти соответствующие настройки и параметры становятся видимыми:

  • В настройках Friction:

    • Relative velocity vector

    • Temperature vector

    • Static friction coefficient vector

    • Kinetic friction coefficient matrix

    • Friction coefficient interpolation method

    • Friction coefficient extrapolation method

  • В настройках Thermal Port:

    • Thermal mass

    • Initial Temperature

Дефектное поведение

Вы можете включить дефектное поведение в ответ на:

  • Время симуляции - Нарушение происходит в указанное время.

  • Симуляция поведения - Нарушение происходит в ответ на внешний триггер. Это открывает T порта.

Можно выбрать одну или обе из этих настроек для отказа блоков. Если срабатывает отказ, муфта реагирует в соответствии с настройкой Behavior when faulted для оставшейся части симуляции. Опции отказа:

  • Cannot transmit power

  • Cannot unlock

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

Порты

Вход

расширить все

Входной порт физического сигнала для приложенного давления между пластинами сцепления. Этот сигнал положительный или нулевой. Сигнал меньше нуля интерпретируется как ноль.

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

Вращательный порт, сопоставленный с ведущим, или основой, валом.

Вращательный порт, сопоставленный с ведомым, или последующим, валом.

Тепловой порт сопоставлен с тепловым потоком.

Зависимости

Этот порт видим только, когда в настройках Friction, параметр Friction model установлен на Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации см. «Зависимости параметра трения» и «модель трения».

Параметры

расширить все

Геометрия

Метод параметризации для моделирования геометрии трения муфты.

Зависимости

Параметр Effective torque radius видим только Если этот параметр установлен в Define effective radius:

Эти параметры видны только Если для этого параметра задано значение Define annular region:

  • Friction surface outside diameter

  • Friction surface inside diameter

Радиус рычага эффективного момента, reff, который определяет кинетический крутящий момент трения внутри муфты.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Geometry model установлен в Define effective radius.

Диаметр, 2 ro, поперек внешнего края кольцевого пространства фрикционного диска.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Geometry model установлен в Define annular region.

Диаметр, 2 ri, через внутренний край кольцевого пространства фрикционного диска.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Geometry model установлен в Define annular region.

Число, N, образующих трение контактных поверхностей внутри муфты.

Эффективная площадь, A, поршня муфты, когда поршень прикладывает давление через муфту.

Скольжение направления муфты позволяет между ее пластинами. Двунаправленная муфта обеспечивает положительные и отрицательные скорости скольжения. Однонаправленная муфта позволяет только положительные скорости скольжения.

Однонаправленная муфта эквивалентна фрикционной муфте, соединенной параллельно с односторонней муфтой, которая разъединяется только, когда скорость скольжения становится положительной. Чтобы смоделировать однонаправленную муфту с скольжением в отрицательном направлении, противоположные соединения основы и последующего порта.

Трение

Таблица показывает, как видимость некоторых портов, параметров и настроек зависит от опции, которую вы выбираете для других параметров. Чтобы узнать, как считать таблицу, см. «Параметры».

Зависимости параметра трения

Friction
Friction model
Fixed kinetic friction coefficientVelocity-dependent kinetic friction coefficientTemperature-dependent friction coefficientsTemperature and velocity-dependent friction coefficients

Выставляет:

  • Сохранение портов H

  • Thermal Port настройки

Выставляет:

  • Сохранение портов H

  • Thermal Port настройки

-Relative velocity vector-Relative velocity vector
--Temperature vectorTemperature vector
Static friction coefficientStatic friction coefficientStatic friction coefficient vectorStatic friction coefficient vector
Kinetic friction coefficientKinetic friction coefficient vectorKinetic friction coefficient vectorKinetic friction coefficient matrix
-Friction coefficient interpolation methodFriction coefficient interpolation methodFriction coefficient interpolation method
-Friction coefficient extrapolation methodFriction coefficient extrapolation methodFriction coefficient extrapolation method
De-rating factorDe-rating factorDe-rating factorDe-rating factor
Clutch velocity toleranceClutch velocity toleranceClutch velocity toleranceClutch velocity tolerance
Engagement threshold pressureEngagement threshold pressureEngagement threshold pressureEngagement threshold pressure

Метод параметризации для моделирования кинетического коэффициента трения. Опции и значения по умолчанию для этого параметра зависят от модели трения, которую вы выбираете для блока. Опции:

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

  • Velocity-dependent kinetic friction coefficient - Задайте кинетический коэффициент трения одномерным поиском в таблице на основе относительной скорости вращения между дисками.

  • Temperature-dependent friction coefficients - Определите коэффициент кинетического трения по поиску таблицы на основе температуры.

  • Temperature and velocity-dependent friction coefficients - Задайте коэффициент кинетического трения по поиску таблицы на основе температуры и относительной скорости вращения между дисками.

Зависимости

Установка модели трения влияет на видимость других параметров, настроек и портов. Для получения дополнительной информации см. «Зависимости параметра трения».

Входные значения для относительной скорости как вектора. Значения в векторе должны увеличиться слева направо. Минимальное количество значений зависит от выбранного метода интерполяции. Для линейной интерполяции задайте по крайней мере два значения на размерность. Для сплайна-интерполяции задайте по крайней мере три значения на размерность.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Friction model установлен в Velocity-dependent kinetic friction coefficient или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации см. «Зависимости параметра трения».

Входные значения температуры как вектора. Минимальное количество значений зависит от выбранного метода интерполяции. Для линейной интерполяции задайте по крайней мере два значения на размерность. Для сплайна-интерполяции задайте по крайней мере три значения на размерность. Значения в векторе должны увеличиться слева направо.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Friction model установлен в Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации см. «Зависимости параметра трения».

Статическое или пиковое значение коэффициента трения. Статический коэффициент трения должен быть больше, чем кинетический коэффициент трения.

Зависимости

Этот параметр видим, только когда параметр Friction model установлен в Fixed kinetic friction coefficient или Velocity-dependent kinetic friction coefficient. Для получения дополнительной информации см. «Зависимости параметра трения».

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

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Friction model установлен в Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации см. «Зависимости параметра трения».

Кинетический, или Кулонский, коэффициент трения. Коэффициент должен быть больше нуля.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Friction model установлен в Fixed kinetic friction coefficient. Для получения дополнительной информации см. «Зависимости параметра трения».

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

Если для параметра 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 видим, только если параметр Friction model установлен в Velocity-dependent kinetic friction coefficient или Temperature-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации см. «Зависимости параметра трения».

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

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Friction model установлен в Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации см. «Зависимости параметра трения».

Метод интерполяции для аппроксимации значения выхода, когда значение входа находится между двумя последовательными сеточными точками:

  • Linear - Выберите эту опцию, чтобы получить лучшую эффективность.

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

Для получения дополнительной информации об алгоритмах интерполяции смотрите PS Lookup Table (1D) блочной страницы с описанием.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Friction model установлен в Velocity-dependent kinetic friction coefficient, Temperature-dependent friction coefficients, или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации см. «Зависимости параметра трения».

Метод экстраполяции для определения значения выхода, когда значение входа находится вне диапазона, заданного в списке аргументов:

  • Linear - Выберите эту опцию, чтобы создать кривую с непрерывными производными первого порядка в области экстраполяции и на контуре с областью интерполяции.

  • Nearest - Выберите эту опцию, чтобы создать экстраполяцию, которая не идет выше высшей точки в данных или ниже самой нижней точки в данных.

  • Error - Выберите эту опцию, чтобы избежать перехода в режим экстраполяции, когда вы хотите, чтобы ваши данные находились в области значений. Если входной сигнал находится вне области значений таблицы, симуляция останавливается и генерирует ошибку.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах экстраполяции см. PS Lookup Table (1D) блочной страницы с описанием.

Зависимости

Этот параметр видим, только если параметр Friction model установлен в Velocity-dependent kinetic friction coefficient, Temperature-dependent friction coefficients, или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации см. «Зависимости параметра трения».

Безразмерный коэффициент D, который учитывает износ диска муфты путем пропорционального уменьшения трения муфты.

Максимальная скорость скольжения, при которой муфта может заблокироваться. Скольжение - это различие со знаком между основой и последующими угловыми скоростями вала, то есть w=wFwB. Если кинетический крутящий момент трения ненулевой, и переданный крутящий момент находится в пределах статического крутящего момента трения, то муфта блокирует, если фактическая скорость скольжения падает ниже допуска скорости.

Минимальное давление Pth при котором сцепление входит в зацепление. Если входной сигнал давления падает ниже этого порога, муфта автоматически отключается.

Вязкие потери

Коэффициент вязкого трения μ применен к относительному ω скольжения между основой и последующими осями.

Начальные условия

Состояние муфты в начале симуляции. Муфта может быть в одном из двух состояний, заблокирована и разблокирована. Заблокированная муфта ограничивает основу и последующие валы вращаться с той же скоростью, то есть как один модуль. Разблокированная муфта позволяет двум валам вращаться с различными скоростями, что приводит к скольжению между пластинами муфты.

Ошибки

Включите внешние или временные отказы. Когда происходит отказ, муфта не разблокируется или не может передать степень, в соответствии с Behavior when faulted настройкой.

Установите ответ на отказ. Можно выбрать отказ муфты как:

  • Cannot transmit power

  • Cannot unlock

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным 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.

Включает запуск отказа в указанное время. При достижении Simulation time for fault event муфта реагирует в соответствии с настройкой Behavior when faulted.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным On.

При достижении Simulation time for fault event муфта реагирует в соответствии с настройкой Behavior when faulted.

Зависимости

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

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 Port настройки видны только тогда, когда в настройках Friction параметру Friction model задано значение Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации см. «Зависимости параметра трения».

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 Friction model равен Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации см. «Зависимости параметра трения».

Температура компонента в начале симуляции. Начальная температура изменяет эффективность компонента в соответствии с заданным вектором эффективности, влияя на начальное зацепление или потери на трение. Значение по умолчанию 300 K.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда в настройках Friction параметр Friction model равен Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации см. «Зависимости параметра трения».

Расширенные возможности

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

.
Введенный в R2011a