Double-Shoe Brake

Фрикционный тормоз с двумя поворотными башмаками, диаметрально расположенными вокруг вращающегося барабана с срабатыванием

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

  • Double-Shoe Brake block

Описание

Блок Double-Shoe Brake представляет собой фрикционный тормоз с двумя поворотными жесткими башмаками, которые прижимаются к вращающемуся барабану для создания тормозного действия. Жесткие башмаки находятся внутри или снаружи вращающегося барабана в диаметрально противоположном строении. Положительное приводное усилие заставляет жесткие башмаки прижиматься к вращающемуся барабану. Вязкое и контактное трение между барабаном и твердыми поверхностями башмака заставляет вращающийся барабан замедляться.

Двухколодочные тормоза обеспечивают высокий тормозной крутящий момент с небольшими отклонениями привода в приложениях, которые включают транспортные средства мотора и некоторое тяжелое машинное оборудование. Модель использует простую параметризацию с легкодоступной геометрией тормоза и параметрами трения.

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.

Уравнения

В схеме a) представляет собой внутренний двухколодочный тормоз, а b) представляет собой внешний двухколодочный тормоз. В обоих строений положительная сила приводов F вводит поверхности трения башмака и барабана в контакт. Результатом является крутящий момент трения, который вызывает замедление вращающегося барабана. Нулевые и отрицательные силы не приводят поверхности трения башмака и барабана в контакт и создают нулевой крутящий момент торможения.

Модель использует приближение длинной обуви. Уравнения для крутящего момента трения, который развивают ведущая и конечная башмаки:

TLS=cμparD2(cosθsbcosθs)sinθa,

TTS=cμpbrD2(cosθsbcosθs)sinθa,

c=ra+rpcosθp,

где 0θsπ2,

θa=θs,

и для θsπ2,

θa=π2.

Где:

  • TLS - это момент привода, которую развивает ведущая обувь.

  • TTS является моментом привода развития конечной обуви.

  • μ - эффективный коэффициент трения контакта.

  • pa - максимальное линейное давление в переднем контакте башмака-барабан.

  • pb - максимальное линейное давление в заднем контакте башмака-барабана.

  • rD - радиус барабана.

  • θsb - угол начала обуви.

  • θs - угол пролета башмака.

  • θa - угол от шарнира до точки максимального давления.

  • c - длина рычага силы цилиндра относительно шарнира контакта.

  • rp - радиус положения контакта.

  • θp - угол положения шарнирного контакта.

  • ra - радиус положения привода.

Модель принимает, что только трение Кулона действует на контакт обуви с поверхностью барабана. Нулевая относительная скорость между барабаном и башмаком создает нулевое трение Кулона. Чтобы избежать разрыва при нулевой относительной скорости, в формуле коэффициента трения используется гиперболическая функция

μ=μCoulombtanh(4ωshaftωthreshold),

где:

  • μ - эффективный коэффициент трения контакта.

  • μCoulomb - коэффициент трения контакта.

  • ωshaft - скорость вала.

  • ωthreshold - скорость вращения.

Балансировка моментов, которые действуют на каждый башмак относительно штифта, приводит к давлению, действующему на поверхностный контакт башмака-барабана. Уравнения для определения баланса моментов для переднего башмака

F=MNMFc,

MN=parprDsinθa(12[θsθsb]14[sin2θssin2θsb]),

и

MF=μparDsinθa(rD[cosθsbcosθs]+rp4[cos2θscos2θsb]),

где:

  • F является силой приводов.

  • MN - это момент, действующий на передний башмак от нормальной силы.

  • MF - момент, действующий на передний башмак от силы трения.

  • c - длина рычага силы цилиндра относительно шарнира контакта.

  • pa - максимальное линейное давление на контактной поверхности башмака-барабана.

  • rp - радиус положения контакта.

  • θp - угол положения шарнирного контакта.

  • ra - радиус положения привода.

Модель не моделирует автоблокировку тормозов. Если геометрия тормоза и параметры трения вызывают условие автоблокировки, модель производит ошибку симуляции. Тормоз автоблокируется, если момент трения превышает момент от нормальных сил, то есть когда MF > MN.

Баланс моментов для конечной обуви

F=MN+MFc.

Крутящий момент сетевого торможения

T=TLS+TTS+μvisc*ωshaft,

где μvisc - коэффициент вязкого трения.

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 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

  • 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

  • Контактные углы меньше 45 ° дают менее точные результаты.

  • Тормоз использует длинноколодочное приближение.

  • Геометрия тормоза не автоблокируется.

  • Модель не учитывает расход потока привода.

Порты

Вход

расширить все

Входной порт физического сигнала, сопоставленный с приложенной приводной силой.

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 сопоставлен с вращающимся валом барабана.

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

Радиус контактной поверхности барабана. Значение должно быть больше нуля.

Расстояние между центром барабана и силовой линией действия. Значение должно быть больше нуля.

Расстояние между контактом и центрами барабанов. Параметр должен быть больше нуля.

Угловая координата шарнира контакта местоположение от оси симметрии тормоза. Значение должно быть больше или равно нулю.

Угол между шарнирным контактом и началом фрикционного материала полотна башмака. Значение параметра должно быть в range0 ≤ θsb ≤ (π-pin угол местоположения).

Угол между началом и концом белья из фрикционного материала на башмаке. Значение параметра должно быть в области значений 0 <θsb ≤ (π - угле местоположения контакта - угол начала обуви).

Трение

Коэффициент вязкого трения на поверхности контакта. Значение должно быть больше или равно нулю.

Модель теплового потока и изменения температуры:

  • Omit - Пренебрегать тепловой динамикой.

  • Model - Включить тепловую динамику.

Зависимости

Когда этот параметр установлен в ModelВидны H тепловых портов и связанные с ними настройки.

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.

Коэффициент трения кулона на контактной поверхности ремень-барабан. Значение должно быть больше нуля. Для тепловой модели:

  • 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 задан как:

  • Скаляр, когда для параметра Thermal Port задано значение Omit.

  • Вектор, когда параметру Thermal Port задано значение Model.

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

Ошибки

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.

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.

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. 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.

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.

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

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 ®

.
Введенный в R2012b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте