Leadscrew
Ходовой винт из резьбового вращающегося винта и переводной гайки с регулируемой резьбой и потерями на трение
- Библиотека:
Simscape/Приводная линия/Передачи/Вращания- Поступательный
Описание
Блок Leadscrew представляет резьбовую вращательно-поступательную передачу, которая ограничивает две соединенные оси привода, винт (S) и гайку (N), чтобы, соответственно, вращать и перемещать вместе в фиксированном соотношении, которое вы задаете. Можно выбрать, перемещается ли ось гайки в положительном или отрицательном направлении, так как винт вращается в положительном правом направлении. Если винтовая спираль расположена справа, ω S и v N имеют одинаковый знак. Если винтовая спираль левая, ω S и v N имеют противоположные знаки.
Идеальное ограничение передачи и передаточное отношение
Leadscrew накладывает одно кинематическое ограничение на две соединенные оси:
| ω S L = 2 π v N. | (1) |
Коэффициент передачи составляет R NS = 2 π/ L. L - вывод винта, поступательное перемещение гайки на один поворот винта. С точки зрения этого отношения, кинематическое ограничение является:
| ω S = R NS v N. | (2) |
Две степени свободы сводятся к одной независимой степени свободы. Заданное значение передаточной пары (1,2) = (S, N).
Передача крутящей силы:
| R NS τ S + F N - F loss = 0, | (3) |
с F loss = 0 в идеальном случае.
Неидеальные ограничения и потери передачи
В неидеальном случае потеря F ≠ 0. Для общих факторов при моделировании неидеальных передач смотрите Model Gears with Loss.
В случае контактного трения η SN и η NS определяются:
Геометрия резьбы винта-гайки, заданная углом поворота λ и полукугольной α резьбы acme.
Коэффициент трения поверхностного контакта k.
| η SN = (cos α - k· tan α )/( cos α + k/tan λ), | (4) |
| η NS = (cos α - k/tan λ )/( cos α + k· tan α). | (5) |
В случае постоянной эффективности вы задаете η SN и η NS, независимо от геометрических деталей.
η NS имеет два различных режима, в зависимости от угла вывода λ, разделенных точкой автоблокировки, в которой η NS = 0 и cos α = k/ tan λ.
В режиме капитального ремонта η NS > 0. Сила, действующая на гайку, может поворачивать винт.
В режиме автоблокировки η NS < 0. Внешний крутящий момент должен быть приложен к винту, чтобы отпустить в противном случае заблокированный механизм. Чем больше отрицательного значения η NS, тем больше крутящий момент должен быть, чтобы отпустить механизм.
η SN является обычно положительным.
Эффективность сетки
Эффективность η зацепления между винтом и гайкой полностью активна, только если передаваемая степень больше порога степени.
Если степень меньше порога, фактическая эффективность автоматически регулируется до единицы при нулевой скорости.
Вязкая сила трения
Коэффициент вязкого трения μ управляет крутящим моментом вязкого трения, испытываемым винтом от смазанной, неидеальной зубчатой резьбы. Вязкий крутящий момент трения на оси винтового привода - μ S ω S. ω S - скорость вращения винта относительно его крепления.
Тепловое моделирование
Можно смоделировать эффекты теплового потока и изменения температуры, включив дополнительный тепловой порт. Чтобы включить порт, установите Friction model равным Temperature-dependent efficiency.
Цикл
Для оптимальной эффективности вашей симуляции в реальном времени установите Friction model равной No meshing losses - Suitable for HIL simulation на вкладке Meshing Losses.
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.
Ограничения
Инерция передачи принята незначительной.
Передачи обрабатываются как жесткие компоненты.
Трение Кулона замедляет симуляцию. Для получения дополнительной информации см. «Настройка точности модели».
Порты
| Порт | Описание |
|---|---|
| S | Вращательный порт, представляющий винт |
| N | Поступательный порт, представляющий гайку |
| H | Тепловой порт для теплового моделирования |