Loaded-Contact Translational Friction

Трение с нагрузкой между двумя поверхностями скольжения

Библиотека:
Simscape/Driveline/Тормоза и тормоза/Translational

Описание

Блок Loaded-Contact Translational Friction моделирует трение между двумя поверхностями скольжения, нагруженными нормальной силой.

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

Сила 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 поверхностями скольжения, нагруженными нормальной силой. Когда две скользящие поверхности не заблокированы, сила трения определяется этими уравнениями:

$F = N \cdot μ \cdot sign (v_{r e l}) + F_{visc},$

$F_{v i s c} = μ_{visc} \cdot v_{r e l},$

где:

F - переданная сила.
N - нормальная сила.
μ - коэффициент трения.
_vrel - относительная скорость.
_Fvisc - сила вязкого перетаскивания.
_μvisc - коэффициент силы 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 массу тела. При необходимости добавьте массовые условия к портам B и F.
Модель вычисляет переданную силу, принимая равномерное распределение нормальной силы.

Порты

Вход

расширить все

`N` - Нормальная сила
физический сигнал

Порт физического сигнала сопоставлен с нормальной силой. Этот сигнал положительный или нулевой. Сигнал меньше нуля интерпретируется как ноль.

`T` - Триггер внешнего отказа
физический сигнал

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

`B` - Основа
механический вращательный

Вращательный порт сопоставлен с ведущей (базовой) поверхностью.

`F` - Последующий
механический вращательный

Вращательный порт сопоставлен с ведомой (последующей) поверхностью.

`H` - Тепловой поток
тепловой

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

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 coefficient`	`Velocity-dependent kinetic friction coefficient`	`Temperature-dependent friction coefficients`	`Temperature and velocity-dependent friction coefficients`
`Fixed kinetic friction coefficient`	`Velocity-dependent kinetic friction coefficient`	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 vector	Temperature vector
-	Relative velocity vector	-	Relative velocity vector
Static friction coefficient	Static friction coefficient	Static friction coefficient vector	Static friction coefficient vector
Kinetic friction coefficient	Kinetic friction coefficient vector	Kinetic friction coefficient vector	Kinetic friction coefficient matrix
-	Friction coefficient interpolation method	Friction coefficient interpolation method	Friction coefficient interpolation method
-	Friction coefficient extrapolation method	Friction coefficient extrapolation method	Friction coefficient extrapolation method
Velocity tolerance	Velocity tolerance	Velocity tolerance	Velocity tolerance
Threshold force	Threshold force	Threshold force	Threshold force
Viscous drag torque coefficient	Viscous drag torque coefficient	Viscous drag torque coefficient	Viscous drag torque coefficient

`Friction model` - Модель трения
`Fixed kinetic friction coefficient` (по умолчанию) | `Velocity-dependent kinetic friction coefficient` | `Temperature-dependent friction coefficients` | `Temperature and velocity-dependent friction coefficients`

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».

`Relative velocity vector` - Относительная скорость
`[0, .1, 1]` `m/s` (по умолчанию) | вектор

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».

`Temperature vector` - Температура
`[280, 300, 320]` `K` (по умолчанию) | увеличение вектора

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».

`Static friction coefficient` - Статический коэффициент трения
`0.35` (по умолчанию) | скаляром

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».

`Static friction coefficient vector` - Статический коэффициент трения
`[.4, .38, .36]` (по умолчанию) | вектор

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

`Kinetic friction coefficient` - Коэффициент кинетического трения
`0.3` (по умолчанию) | позитвенный скаляр

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».

`Kinetic friction coefficient vector` - Коэффициент кинетического трения
`[.3, .22, .19]` (по умолчанию) | `[.3, .28, .25]` | вектор

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».

`Kinetic friction coefficient matrix` - Коэффициент кинетического трения
`[.34, .32, .3; .3, .28, .25; .25, .2, .15]` (по умолчанию) | матрица

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».

`Friction coefficient interpolation method` - Метод экстраполяции
`Linear` (по умолчанию) | `Smooth`

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».

`Friction coefficient extrapolation method` - Метод интерполяции
`Linear` (по умолчанию) | `Nearest` | `Error`

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

`Velocity tolerance` - Относительный порог блокировки скорости
`0.001` `m/s` (по умолчанию) | скаляром

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.

`Threshold force` - Нормальный порог контактной силы
`1` `N` (по умолчанию) | скаляром

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

`Viscous drag torque coefficient` - Крутящий момент вязкого сопротивления
`0` `N/(m/s)` (по умолчанию) | неотрицательной скаляром

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

Начальные условия

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

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

`Enable faults` - Опция отказа
`Off` (по умолчанию) | `On`

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

`Behavior when faulted` - Установите ответ на отказ
`Cannot transmit power` (по умолчанию) | `Cannot unlock`

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.

`Enable external fault trigger` - Опция внешнего триггера
`Off` (по умолчанию) | `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.

`Enable temporal fault trigger` - Опция временного триггера
`Off` (по умолчанию) | `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.

`Simulation time for fault event` - Время срабатывания неисправности
`5 s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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.

`Reporting when fault occurs` - Отчет о состоянии отказа
`None` (по умолчанию) | `Warning` | `Error`

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».

`Thermal mass` - Тепловая масса
`50` `kJ/K` (по умолчанию) | скаляром

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».

`Initial temperature` - Начальная температура
`300` `K` (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Расширенные возможности

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

См. также

Fundamental Friction Clutch | Loaded-Contact Rotational Friction

Темы

Управление зубчатыми муфтами с помощью муфт

Введенный в R2011a

Документация

Loaded-Contact Translational Friction

Описание

Уравнения

Скоростезависимая модель

Тепловая модель

Тепловая, зависящая от скорости модель

Дефектное поведение

Ограничения и допущения

Порты

Вход

N - Нормальная сила физический сигнал

T - Триггер внешнего отказа физический сигнал

Зависимости

Сохранение

B - Основа механический вращательный

F - Последующий механический вращательный

H - Тепловой поток тепловой

Зависимости

Параметры

Трение

Friction model - Модель трения Fixed kinetic friction coefficient (по умолчанию) | Velocity-dependent kinetic friction coefficient | Temperature-dependent friction coefficients | Temperature and velocity-dependent friction coefficients

Зависимости

Relative velocity vector - Относительная скорость [0, .1, 1] m/s (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Temperature vector - Температура [280, 300, 320] K (по умолчанию) | увеличение вектора

Зависимости

Static friction coefficient - Статический коэффициент трения 0.35 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Static friction coefficient vector - Статический коэффициент трения [.4, .38, .36] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Kinetic friction coefficient - Коэффициент кинетического трения 0.3 (по умолчанию) | позитвенный скаляр

Зависимости

Kinetic friction coefficient vector - Коэффициент кинетического трения [.3, .22, .19] (по умолчанию) | [.3, .28, .25] | вектор

Зависимости

Kinetic friction coefficient matrix - Коэффициент кинетического трения [.34, .32, .3; .3, .28, .25; .25, .2, .15] (по умолчанию) | матрица

Зависимости

Friction coefficient interpolation method - Метод экстраполяции Linear (по умолчанию) | Smooth

Зависимости

Friction coefficient extrapolation method - Метод интерполяции Linear (по умолчанию) | Nearest | Error

Зависимости

Velocity tolerance - Относительный порог блокировки скорости 0.001 m/s (по умолчанию) | скаляром

Threshold force - Нормальный порог контактной силы 1 N (по умолчанию) | скаляром

Вязкие потери

Viscous drag torque coefficient - Крутящий момент вязкого сопротивления 0 N/(m/s) (по умолчанию) | неотрицательной скаляром

Начальные условия

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

Ошибки

Enable faults - Опция отказа Off (по умолчанию) | On

Behavior when faulted - Установите ответ на отказ Cannot transmit power (по умолчанию) | Cannot unlock

Зависимости

Enable external fault trigger - Опция внешнего триггера Off (по умолчанию) | On

Зависимости

Enable temporal fault trigger - Опция временного триггера Off (по умолчанию) | On

Зависимости

Simulation time for fault event - Время срабатывания неисправности 5 s (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Reporting when fault occurs - Отчет о состоянии отказа None (по умолчанию) | Warning | Error

Зависимости

Тепловой порт

Thermal mass - Тепловая масса 50 kJ/K (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Initial temperature - Начальная температура 300 K (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Расширенные возможности

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

См. также

Темы

Документация по Simscape Driveline

Поддержка

`N` - Нормальная сила
физический сигнал

`T` - Триггер внешнего отказа
физический сигнал

`B` - Основа
механический вращательный

`F` - Последующий
механический вращательный

`H` - Тепловой поток
тепловой

`Friction model` - Модель трения
`Fixed kinetic friction coefficient` (по умолчанию) | `Velocity-dependent kinetic friction coefficient` | `Temperature-dependent friction coefficients` | `Temperature and velocity-dependent friction coefficients`

`Relative velocity vector` - Относительная скорость
`[0, .1, 1]` `m/s` (по умолчанию) | вектор

`Temperature vector` - Температура
`[280, 300, 320]` `K` (по умолчанию) | увеличение вектора

`Static friction coefficient` - Статический коэффициент трения
`0.35` (по умолчанию) | скаляром

`Static friction coefficient vector` - Статический коэффициент трения
`[.4, .38, .36]` (по умолчанию) | вектор

`Kinetic friction coefficient` - Коэффициент кинетического трения
`0.3` (по умолчанию) | позитвенный скаляр

`Kinetic friction coefficient vector` - Коэффициент кинетического трения
`[.3, .22, .19]` (по умолчанию) | `[.3, .28, .25]` | вектор

`Kinetic friction coefficient matrix` - Коэффициент кинетического трения
`[.34, .32, .3; .3, .28, .25; .25, .2, .15]` (по умолчанию) | матрица

`Friction coefficient interpolation method` - Метод экстраполяции
`Linear` (по умолчанию) | `Smooth`

`Friction coefficient extrapolation method` - Метод интерполяции
`Linear` (по умолчанию) | `Nearest` | `Error`

`Velocity tolerance` - Относительный порог блокировки скорости
`0.001` `m/s` (по умолчанию) | скаляром

`Threshold force` - Нормальный порог контактной силы
`1` `N` (по умолчанию) | скаляром

`Viscous drag torque coefficient` - Крутящий момент вязкого сопротивления
`0` `N/(m/s)` (по умолчанию) | неотрицательной скаляром

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

`Enable faults` - Опция отказа
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Behavior when faulted` - Установите ответ на отказ
`Cannot transmit power` (по умолчанию) | `Cannot unlock`

`Enable external fault trigger` - Опция внешнего триггера
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Enable temporal fault trigger` - Опция временного триггера
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Simulation time for fault event` - Время срабатывания неисправности
`5 s` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Reporting when fault occurs` - Отчет о состоянии отказа
`None` (по умолчанию) | `Warning` | `Error`

`Thermal mass` - Тепловая масса
`50` `kJ/K` (по умолчанию) | скаляром

`Initial temperature` - Начальная температура
`300` `K` (по умолчанию) | скаляром

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