Fundamental Friction Clutch

Фрикционная муфта с кинетическими и статическими моментами трения в качестве входов

Библиотека:
Simscape/Driveline/Сцепления/Основные компоненты

Описание

Блок Fundamental Friction Clutch представляет механизм, который передает вращательную степень через трение. Муфта содержит два набора фрикционных пластин, каждый из которых жестко соединен с приводным валом, входящими в контакт для взаимодействия. При контакте пластины испытывают фрикционные крутящие моменты, которые позволяют степени течь между валами привода.

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 вращается медленнее. Блок определяет скорость скольжения как различие

$ω = ω_{F} - ω_{B},$

где:

ω - скорость скольжения.
_ωF - скорость вращения последующего приводного вала.
_ωB - скорость вращения базового приводного вала.

Состояния муфты

Муфта может быть в трех состояниях:

Заблокировано - Реальное состояние муфты, в котором фрикционные пластины вращаются как модуль. Замкнутая муфта имеет одну вращательную степень свободы. Он не испытывает потерь степени из-за трения.
Разблокировано - Реальное состояние муфты, в котором фрикционные пластины скользят друг относительно друга. Разблокированная муфта имеет две вращательные степени свободы. Он испытывает потери степени, равные продукту скорости скольжения и кинетического крутящего момента трения.
Подождите - состояние виртуальной муфты, которое поддерживает движение предыдущего состояния во время тестирования на блокировку и разблокировку. Степени свободы и потери мощности муфты зависят от предыдущего состояния муфты.

Схема показывает условия, при которых муфта заблокирована и разблокирована. Муфта обычно блокируется, если крутящий момент, который она передает, лежит между ее пределами статического момента трения, и величина скорости скольжения меньше, чем ее отклонение скорости. Сцепление разблокировано в противном случае.

На схеме:

τ - крутящий момент, передаваемый между пластинами муфты.
_τS^- и τ S⁺ - пределы статического момента трения.
_τK - кинетический крутящий момент трения между пластинами сцепления.
_ωTol - допуск скорости скольжения муфты.
ω скорость скольжения между пластинами сцепления.

Блок идентифицирует состояние муфты через порт физического сигнала M используя значения -1, 0 и + 1. Таблица суммирует соответствие между состояниями и выходом значениями.

Государство	Значение
Разблокировано Вперед или Ждать Вперед	+1
Разблокированное сторнирование или ожидание сторнирования	-1
Заблокировано или разблокировано начальное состояние	0

Изменения состояния

В начале симуляции муфта находится в одном из двух состояний - заблокированном или исходном разблокированном. Начальное разблокированное состояние уникально тем, что ему не хватает направления движения. Муфта остается в этом состоянии до тех пор, пока скорость скольжения муфты не станет ненулевой. Муфта затем переходит в соответствующее состояние, разблокирована назад или разблокирована вперед, согласно схеме.

Во время симуляции муфта проверяет различные динамические условия, чтобы определить соответствующие переходы состояния, если таковые имеются. Схемы показывают возможные переходы, их динамические условия и результирующие состояния. Если муфта является однонаправленной, схема уменьшается до правой половины. Схема показывает переходы для односторонней муфты.

Схема показывает переходы для двухсторонней муфты.

Тепловая модель

Блок Fundamental Friction Clutch моделирует эффекты теплового потока и тепла, генерируемого относительно количества степени, рассеянной, когда вы активируете тепловой порт. Чтобы симулировать тепловой поток, вы должны подключить порт к другому блоку с включенным тепловым портом. Многие блоки Simscape™ Driveline™ имеют опции теплового моделирования. Когда параметр, который поддерживает тепловое моделирование, доступен, он появляется как вектор, длина которого соответствует длине Temperature. Для получения дополнительной информации смотрите Модель тепловых потерь в компонентах привода.

Чтобы включить тепловой порт, установите Thermal Port равным Model. Включение теплового порта также включает следующие настройки:

Parameters> 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

Чтобы включить эти настройки, установите Thermal port равным Model.

Порты

Вход

расширить все

`tK` - Крутящий момент кинетического трения, N * m
физический сигнал

Входной порт физического сигнала для кинетического крутящего момента трения.

`t+` - Верхняя граница статического трения, Н * м
физический сигнал

Входной порт физического сигнала для верхнего предела статического момента трения.

`t-` - нижняя граница статического трения, Н * м
физический сигнал

Входной порт физического сигнала для нижнего предела крутящего момента статического трения.

Выход

расширить все

`S` - Скорость скольжения муфты, рад/сек
физический сигнал

Выходной порт физического сигнала для скорости скольжения муфты.

`M` - Состояние муфты
физический сигнал

Выходной порт физического сигнала для состояния муфты.

Сохранение

расширить все

`B` - Скорость вращения, рад/сек
механический вращательный

Вращательные порты сопоставлены с ведущим валом.

`F` - Скорость вращения, рад/сек
механический вращательный

Вращательные порты сопоставлены с ведомым валом.

`H` - Тепловой поток
тепловой

Тепловой порт сопоставлен с тепловым потоком. Тепловые порты позволяют вам моделировать тепловой поток между блоком и соединенной сетью. Для получения дополнительной информации смотрите Модель тепловых потерь в компонентах привода.

Зависимости

Чтобы включить эти настройки, установите Thermal Port равным Model.

Параметры

расширить все

`Directionality` - Допустимые направления проскальзывания между пластинами
`Bidirectional` (по умолчанию) | `Unidirectional`

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.

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

Модель теплового потока и изменения температуры:

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

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

Тепловая энергия, необходимая для изменения температуры компонента одним тепловым модулем. Чем больше тепловая масса, тем более устойчивым компонентом является изменение температуры.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Thermal Port равным Model.

`Clutch velocity tolerance` - Скольжение порога скорости
`0.001` `rad/s` (по умолчанию) | скаляром

Скольжение скорости, ниже которой муфта может заблокироваться. Сцепление блокируется, если после падения ниже допуска скорости сцепления кинетический крутящий момент трения ненулевой, и передаваемый крутящий момент находится между пределами статического момента трения.

`Initial state` - Начальное состояние муфты
`Unlocked` (по умолчанию) | `Locked`

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.

Муфте, которая начинает симуляцию разблокированной, не хватает направления движения. По этой причине, после проверки того, что разблокированное состояние верно, блок автоматически определяет соответствующее направление движения на основе динамики привода. Основываясь на направлении движения, муфта затем переходит в разблокированное-противоположное или разблокированное прямое состояние.

Примеры моделей

Динамометр

Эти примеры показывают динамометр, сопротивляющийся нагрузке от первичного двигателя. Этот основной двигатель моделируется как источник крутящего момента и может быть двигателем внутреннего сгорания, электроприводом или гидравлическим двигателем. Динамика поглощает входной крутящий момент до своего предела и позволяет вращать соединенные нагрузки для крутящих моментов за пределами. Сама динамика моделируется с помощью фрикционной муфты с статическими и динамическими пределами, установленными на предел крутящего момента.

Простая передача

Простая зубчатая связь с двумя инерциями (валами). Передаточное отношение между последующим механизмом (F) и основой (B) составляет 2:1. Таким образом, скорость вращения последующего вала составляет половину скорости вращения базового вала. Крутящий момент последующего вала в два раза превышает крутящий момент основного вала.

Настраиваемая муфта

Две инерции, соединенные простой передачей, управляемой муфтой. Первоначально давление сцепления равняется нулю, а инерция имеет нулевую скорость. Постоянный крутящий момент прикладывается к Инерции 1. Когда давление сцепления начинает увеличиваться с нуля через 2 секунды, Inertia 2 начинает вращаться, затем блокируется Инерцией 1. С 6 до 7 секунд давление в муфте растёт до нуля, и Inertia 2 начинает свободно вращаться, когда муфта разблокируется. Поскольку фрикционных потерь нет, он продолжает вращаться.

Расширенные возможности

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

См. также

Темы

Управление зубчатыми муфтами с помощью муфт

Введенный в R2011a

Документация

Fundamental Friction Clutch