Double-Shoe Brake

一种摩擦制动器，具有两个枢转安装的垫，位于旋转鼓上的截然相反。

模块类型: Engee1DMechanical.Brakes.DoubleShoe

库中的路径:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Brakes & Detents/Rotational/Double-Shoe Brake

资料描述

座 Double-Shoe Brake 这是一个摩擦制动器，有两个枢轴安装的刚性垫，压在旋转的鼓上，提供制动。刚性垫位于旋转滚筒的内部或外部，在直径相反的点。正作用力使刚性垫压在旋转鼓上. 滚筒和刚性垫表面之间的粘性和接触摩擦减慢了滚筒的旋转。

双缸制动器在汽车和某些类型的重型机械等应用中提供高制动扭矩和低驱动偏转。该模型使用简单的参数化，具有易于访问的制动几何形状和摩擦参数。

方程

左侧的图示为内部双缸制动器，右侧为外部双缸制动器。在两种构型中都存在正的作用力。它使垫和鼓的摩擦表面接触. 结果，存在使旋转滚筒减速的摩擦瞬间。零力和负力不会使衬垫和鼓的摩擦表面接触，并产生零制动扭矩。

double shoe brake 1

该模型使用长垫的近似值。由前垫和后垫产生的摩擦力矩的方程具有以下形式:

在哪里？

而当

方程中使用了以下变量:

-前蹄产生的制动力矩;
-后制动片产生的制动力矩;
-有效接触摩擦系数;
-前垫和滚筒表面接触点处的最大线性压力;
-后垫和滚筒表面接触点处的最大线性压力;
-滚筒的半径;
-鞋的初始角度;
-垫的复盖角度;
-从铰链销到最大压力点的角度;
-缸力臂相对于铰链销的长度;
-手指位置的半径;
-铰链销位置的角度;
-驱动位置的半径。

该模型假设当垫面与滚筒接触时，只有库仑摩擦起作用。鼓和垫之间的零相对速度导致零库仑摩擦. 为了避免在零相对速度下破裂，摩擦系数的公式使用双曲线函数

哪里

-有效接触摩擦系数;
-接触摩擦系数;
-轴的旋转速度;
-角速度的阈值。

平衡相对于手指作用在每个垫上的力矩允许您确定作用在垫和鼓表面接触点的压力。确定前鞋力矩平衡的方程如下:

哪里

-主动力;
-法向力作用下作用于前鞋的力矩;
-在摩擦力的影响下作用于前鞋的力矩;
-缸力臂相对于铰链销的长度;
-垫和鼓表面接触点的最大线性压力;
-手指位置的半径;
-铰链销位置的角度;
-驱动位置的半径。

该模型不模拟自锁式制动器。如果制动器的几何形状和摩擦参数引起自锁，则模型产生模拟误差。如果摩擦力矩超过法向力引起的力矩，即当 .

后制动片的力矩平衡是

产生的制动力矩为

哪里 -粘性摩擦系数。

热模型

您可以通过打开额外的热端口来模拟热流和温度变化的影响。要使用此端口，请在参数组中 Friction 勾选方格 Thermal port . 打开端口还会打开或更改以下相关设置、参数和变量的默认值:

Friction → Temperature ;
Friction → Contact friction coefficient vector ;
Thermal Port → Thermal mass ; *初始目标→ Temperature （有关更多信息，请参阅使用目标值配置物理块).

限制和假设

*当接触角较小时 45°结果不太准确。 *制动系统采用长蹄的方式。 *制动器的几何形状不提供自锁。 *该模型没有考虑驱动器中工作流体的流量。

港口

非定向

# H — 热流量
温暖

Details

热流相连的非定向端口。

依赖关系

要使用此端口，请在参数组中 Friction 勾选方格 Thermal port .

打开此端口将使关联的设置可见。

程序使用名称

thermal_port

# S — 滚筒轴的旋转
旋转力学

Details

与旋转滚筒轴连接的非定向端口。

程序使用名称

shaft_flange

输入

# F — 主动力
标量,标量

Details

施加的力相关联的标量信号的输入端口。

数据类型	`漂浮64`
复数支持	非也。

参数

摩擦

# Contact friction coefficient vector — 库仑摩擦

Details

垫和滚筒表面接触点处的库仑摩擦系数。对于热模型:

向量中的元素数必须等于参数指定向量中的元素数 *Temperature . *值应该从左到右增加。 *每个值必须大于零。

依赖关系

要使用此选项，请选中该框 Thermal port .

默认值	`[0.1, 0.05, 0.03]`
程序使用名称	`coulomb_friction_coefficient_vector`
可计算	是

# Viscous friction coefficient — 粘性摩擦
N*m*s/rad | mN*m*s/rad | kN*m*s/rad | kgf*m*s/rad | lbf*ft*s/rad

Details

表面接触点处的粘性摩擦系数。值必须大于或等于零。

计量单位	`Nms/rad` \| `mNms/rad` \| `kNms/rad` \| `kgfms/rad` \| `lbffts/rad`
默认值	`0.01 Nms/rad`
程序使用名称	`viscous_coefficient`
可计算	是

# Thermal port — 热模型

Details

热流和温度变化的模型。如果未选中，该装置将忽略热流和温度变化。如果选中该框，则该块考虑到热流和温度变化的存在。

选择此选项可激活热端口*H*及其相关设置。

默认值	`false (关掉)`
程序使用名称	`has_thermal_port`
可计算	无

# Contact friction coefficient — 库仑摩擦

Details

垫和滚筒表面接触点处的库仑摩擦系数。值必须大于零。

依赖关系

要使用此选项，请取消选中该框。 Thermal port .

默认值	`0.3`
程序使用名称	`coulomb_friction_coefficient_const`
可计算	是

Details

接触摩擦系数实际达到其稳态值的角速度。值必须大于零。

计量单位	`rad/s` \| `deg/s` \| `rad/min` \| `deg/min` \| `rpm` \| `rps`
默认值	`0.01 rad/s`
程序使用名称	`w_threshold`
可计算	是

Details

用于构造温度与效率对应关系的一维插值表的温度向量。向量中的值应该从左到右增加。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 Thermal port .

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`[280.0, 300.0, 320.0] K`
程序使用名称	`temperature_vector`
可计算	是

几何

# Pin location radius — 铰销中心与滚筒之间的距离
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

铰销中心与滚筒之间的距离。参数值必须大于零。

计量单位	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
默认值	`125.0 mm`
程序使用名称	`hinge_pin_position_radius`
可计算	是

# Shoe beginning angle — 铰链销与摩擦材料之间的角度
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

铰链销与摩擦垫材料的开始之间的角度。参数值必须在范围内 .

计量单位	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
默认值	`5.0 deg`
程序使用名称	`shoe_beginning_angle`
可计算	是

# Shoe span angle — 摩擦材料的开始和结束之间的角度
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

摩擦垫材料的开始和结束之间的角度。参数值必须在范围内 .

计量单位	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
默认值	`120.0 deg`
程序使用名称	`shoe_span_angle`
可计算	是

# Pin location angle — 铰链销到制动器对称轴的角距离
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

铰链销位置相对于制动器对称轴的角坐标。值必须大于或等于零。

计量单位	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
默认值	`15.0 deg`
程序使用名称	`hinge_pin_angle`
可计算	是

# Actuator location radius — 力的滚筒中心与作用线之间的距离
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

力的滚筒中心与作用线之间的距离。值必须大于零。

计量单位	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
默认值	`100.0 mm`
程序使用名称	`actuator_position_radius`
可计算	是

# Drum radius — 接触面的半径
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

滚筒的接触面的半径。值必须大于零。

计量单位	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
默认值	`150.0 mm`
程序使用名称	`drum_radius`
可计算	是

热端口

# Thermal mass — 热容量
J/K | kJ/K

Details

将组件的温度改变一度所需的热能。热容量越高，组件对温度变化的抵抗力就越强。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 Thermal port .

计量单位	`J/K` \| `kJ/K`
默认值	`50.0 kJ/K`
程序使用名称	`thermal_mass`
可计算	是