Loaded-Contact Rotational Friction

Трение с нагрузкой между двумя вращающимися поверхностями

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

  • Loaded-Contact Rotational Friction block

Описание

Блок Loaded-Contact Rotational Friction моделирует трение между двумя вращающимися поверхностями, нагруженными нормальной силой.

Блок реализован как структурный компонент, основанный на Fundamental Friction Clutch блоке. Из заблокированного состояния две поверхности разблокируются, если передаваемый крутящий момент превышает статическое трение, заданное статическим коэффициентом трения и нормальной силы тока. Для получения дополнительной информации о том, как моделируются блокировка и разблокировка, смотрите Fundamental Friction Clutch страницы с описанием блоков.

Крутящий момент передается для нормальных сил, больших, чем параметр Threshold force.

Можно также включить отказ. Когда происходит отказ, поверхности останутся заблокированными или не смогут передать степень. Отказы могут возникнуть в указанное время или из-за внешнего триггера на порте T.

Уравнения

Блок моделирует трение между двумя вращающимися поверхностями, нагруженными нормальной силой. Когда две вращающиеся поверхности не заблокированы, переданный крутящий момент определяется следующими уравнениями:

τ = N· μ· reff · знак(ω) + τvisc ,

reff= 23ro3ri3ro2ri2 ,

τvisc = μvisc· ω ,

где:

  • τ - переданный крутящий момент.

  • N - нормальная сила.

  • μ - коэффициент трения.

  • reff - эффективный радиус.

  • ro - поверхность вне радиуса.

  • ri - поверхность внутри радиуса.

  • ω - относительная скорость вращения.

  • τvisc - крутящий момент вязкого сопротивления.

  • μvisc - коэффициент крутящего момента вязкого сопротивления.

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 видны тепловые H портов и эти настройки:

  • 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.

Ограничения и допущения

  • Модель не учитывает инерцию. При необходимости добавьте условия инерции к портам B и F.

  • Модель вычисляет крутящий момент, принимая равномерное распределение нормальной силы.

Порты

Вход

расширить все

Порт физического сигнала сопоставлен с нормальной силой. 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 сопоставлен с ведущей (базовой) поверхностью.

Вращательный порт сопоставлен с ведомой (последующей) поверхностью.

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. «модель трения» и «Зависимости параметра трения».

Параметры

расширить все

Геометрия

Метод параметризации для модели трения с нагрузкой и контактом:

  • Define effective radius - Задайте значение эффективного радиуса трения.

  • Define annular region - Задайте эффективный радиус трения с точки зрения внутреннего и внешнего диаметров поверхности трения. Если вы выбираете эту опцию, панель изменяется по умолчанию.

Зависимости

Значение этого параметра влияет на видимость других параметров в настройках Geometry.

Эффективный радиус r eff. Значение должно быть больше нуля.

Зависимости

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

Наружный диаметр, 2 * ro, поверхностей трения. Должно быть больше нуля.

Зависимости

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

Внутренний диаметр, 2 * ri, поверхностей трения. Должно быть больше нуля, но меньше наружного диаметра поверхности трения.

Зависимости

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

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

  • Тепловые параметры в настройках Friction

  • Thermal Port настройки

Выставляет:

  • Сохранение портов H

  • Тепловые параметры в настройках Friction

  • Thermal Port настройки

--Temperature vectorTemperature vector
-Relative velocity vector-Relative velocity 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
Velocity toleranceVelocity toleranceVelocity toleranceVelocity tolerance
Threshold forceThreshold forceThreshold forceThreshold force
Viscous drag torque coefficientViscous drag torque coefficientViscous drag torque coefficientViscous drag torque coefficient

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 - Определите 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, когда вы устанавливаете параметр Friction model равным 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, когда вы устанавливаете параметр Friction model равным 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 параметру Friction model задано значение 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, когда вы устанавливаете параметр Friction model равным 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, когда вы устанавливаете параметр Friction model равным 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, когда вы устанавливаете параметр Friction model равным 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, когда вы устанавливаете параметр Friction model равным 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, когда вы устанавливаете параметр Friction model равным 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, когда вы устанавливаете параметр Friction model равным Velocity-dependent kinetic friction coefficient, Temperature-dependent friction coefficients, или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Для получения дополнительной информации см. «Зависимости параметра трения».

Относительная скорость, ниже которой две поверхности могут заблокироваться. Поверхности блокируются, если крутящий момент через B и F порты вращения меньше, чем продукт эффективного радиуса, статического коэффициента трения и приложенной нормальной силы.

Нормальная сила, приложенная к порту N физического сигнала, прикладывается к контакту только, если величина силы превышает значение параметра Threshold force. Силы ниже Threshold force не прикладываются, поэтому переданный фрикционный крутящий момент отсутствует.

Вязкие потери

Коэффициент вязкого сопротивления, μvisc, для вычисления крутящего момента сопротивления. Коэффициент зависит от типа рабочей жидкости, температуры жидкости и максимального расстояния между поверхностями.

Начальные условия

Состояние внутреннего Fundamental Friction Clutch состояния блока в начале симуляции.

  • Locked - Вращательные порты B и F первоначально заблокированы.

  • Unlocked - Вращательные порты B и F первоначально скользят относительно друг друга.

Ошибки

Включите внешние или временные отказы. Когда происходит отказ, поверхности не могут разблокироваться или не могут передать степень, в соответствии с Behavior when faulted настройкой.

Установите ответ на отказ. Можно выбрать разлом между поверхностями следующим образом:

  • 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. Когда достигается Simulation time for fault event, поверхности реагируют в соответствии с настройкой Behavior when faulted.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным On.

Когда достигается Simulation time for fault event, поверхности реагируют 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».

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».

Расширенные возможности

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

.
Введенный в R2011a