Loaded-Contact Rotational Friction

两个旋转表面之间的负载接触摩擦。

类型: Engee1DMechanical.Brakes.LoadedContactRotationalFriction

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Brakes & Detents/Rotational/Loaded-Contact Rotational Friction

说明

Loaded-Contact Rotational Friction 块模拟两个旋转表面在法向力作用下的摩擦。

该程序块是作为基于程序块Fundamental Friction Clutch 的结构组件实现的。从锁定状态开始，如果传输扭矩超过静摩擦力（由静摩擦系数和当前法向力决定），则两个表面解锁。有关锁定和解锁建模的详细信息，请参见图块Fundamental Friction Clutch 。

在法向力大于参数 Threshold force 时传递扭矩。

公式

该程序块模拟了在法向力作用下两个旋转表面之间的摩擦。当两个旋转表面未锁定时，传递扭矩通过以下公式确定：

其中

- 为传递扭矩；
- 法向力
- 摩擦系数
- 有效半径
- 外表面半径
- 内表面半径；
- 相对角速度；
- 粘性摩擦扭矩；
- 粘性摩擦系数。

速度相关模型

您可以通过选择速度相关模型来模拟转速变化的影响。要选择速度相关模型，请将 Friction 设置中的 Friction model 设为。 Velocity-dependent kinetic friction coefficient.有关同时取决于速度和温度的摩擦模型的信息，请参阅取决于速度的热模型.

热模型

您可以通过选择与温度相关的模型来模拟热流和温度变化的影响。要选择随温度变化的模型，请在 * 摩擦* 设置中将 Friction model 设为。 Temperature-dependent friction coefficients.有关同时取决于速度和温度的摩擦模型的信息，请参阅 . 取决于速度的热模型.

取决于速度的热模型

您可以通过选择取决于速度和温度的模型来模拟不同转速和热通量的影响。要选择同时取决于速度和温度的模型，请在*摩擦*设置中设置 Friction model 。 Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

限制和假设

模型未考虑惯性。如有必要，可在 B 和 F 端口添加外部惯性项。
模型计算扭矩时假定法向力分布均匀。

端口

非定向

# F — 从动件的机械旋转
旋转机械

Details

与被驱动（运动）表面相关的非定向端口。

程序使用名称

follower_flange

# B — 基地
旋转力学

Details

与驱动（基座）表面相关的非定向端口。

程序使用名称

base_flange

# H — 热通量
热量

Details

与热流相关的非定向端口。

热流端口可以模拟设备和连接网络之间的热流。

依赖关系

要使用该端口，请将参数 Friction model 值 Temperature-dependent friction coefficients`或 `Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

程序使用名称

thermal_port

输入

# N — 法向力
尺度

Details

与法向力相关的输入物理信号。该信号可以是正信号，也可以是零信号。小于零的信号被解释为零。

数据类型	Float64`。
复数支持	无

参数

几何图形

# Geometry model — 参数化方法
Define effective radius | Define annular region

Details

载荷-接触摩擦模型的参数化方法。定义为

Define effective radius- 指定有效摩擦半径的值。
Define annular region- 通过指定摩擦表面的内径和外径来定义有效摩擦表面区域的半径。

值	`Define effective radius` \| `Define annular region`
默认值	`Define effective radius`
程序使用名称	`geometry_parameterization`
可计算	无

# Effective torque radius — 有效摩擦面半径
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

有效摩擦面半径，。该值应为。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 Geometry model 设置为。 Define effective radius.

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`130.0 mm`
程序使用名称	`effective_radius`
可计算	是

# Friction surface outside diameter — 摩擦面外径
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

摩擦面外径，。该值应为。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 Geometry model 设置为 Define annular region.

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

# Friction surface inside diameter — 摩擦面内径
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

摩擦面内径，。该值必须在范围内。

依赖关系

要使用该参数，请将 Geometry model 设置为范围内的值。 Define annular region.

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

摩擦系数

# Friction model — 摩擦模型
Fixed kinetic friction coefficient | Velocity-dependent kinetic friction coefficient | Temperature-dependent friction coefficients | Temperature and velocity-dependent friction coefficients

Details

传动装置中的摩擦模型。定义为

Fixed kinetic friction coefficient- 为滑动摩擦系数提供一个固定值。
Velocity-dependent kinetic friction coefficient- 根据圆盘之间的相对角速度，通过一维插值表确定滑动摩擦系数。
Temperature-dependent friction coefficients- 根据温度用插值表确定滑动摩擦系数。
Temperature and velocity-dependent friction coefficients- 根据温度和圆盘之间的相对角速度，用插值表确定滑动摩擦系数。

值	`Fixed kinetic friction coefficient` \| `Velocity-dependent kinetic friction coefficient` \| `Temperature-dependent friction coefficients` \| `Temperature and velocity-dependent friction coefficients`
默认值	`Fixed kinetic friction coefficient`
程序使用名称	`kinetic_friction_coefficient_type`
可计算	无

# Relative velocity vector — 相对速度
rpm | deg/s | rad/s

Details

以矢量形式给出的相对速度值。矢量中的数值应单调递增。

最小值数取决于所选的插值方法。对于线性插值，每个维度至少指定两个值。对于平滑插值，每次测量至少要指定三个值。

依赖关系

要使用此选项，请将 Friction model 设置为 Velocity-dependent kinetic friction coefficient`或 `Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

计量单位	`rpm` \| `deg/s` \| `rad/s`
默认值	`[0.0, 100.0, 1000.0] rad/s`
程序使用名称	`delta_w_vector`
可计算	是

Details

以矢量形式给出的温度。矢量中的数值应单调递增。

最小值数取决于所选的插值方法。对于线性插值，每次测量至少指定两个值。对于平滑插值，每次测量至少指定三个值。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 Friction model 设置为 Velocity-dependent kinetic friction coefficient`或 `Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

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

# Static friction coefficient — 静摩擦系数

Details

摩擦系数的静态值或最大值。静摩擦系数必须大于滑动摩擦系数。

依赖关系

要使用该参数，请将 Friction model 设置为 Fixed kinetic friction coefficient`或 `Velocity-dependent kinetic friction coefficient.

默认值	`0.35`
程序使用名称	`static_friction_coefficient`
可计算	是

# Static friction coefficient vector — 静摩擦系数矢量

Details

摩擦系数矢量的静态值或最大值。该向量的元素数必须与温度向量相同。每个值都必须大于滑动摩擦系数矢量中相应元素的值。

依赖关系

要使用该参数，请将 Friction model 参数设置为 Temperature-dependent friction coefficients`或 `Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

默认值	`[0.4, 0.38, 0.36]`
程序使用名称	`static_friction_coefficient_vector`
可计算	是

# Kinetic friction coefficient — 滑动摩擦系数

Details

滑动摩擦系数。该值必须为。

依赖关系

要使用该参数，请将 Friction model 设置为 Fixed kinetic friction coefficient.

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

# Kinetic friction coefficient vector — 滑动摩擦系数矢量

Details

滑动摩擦系数矢量。所有值必须为。

依赖关系

要使用该参数，请将 Friction model 设置为 Velocity-dependent kinetic friction coefficient`或 `Temperature-dependent friction coefficients.

默认值	`[0.3, 0.22, 0.19]`
程序使用名称	`coulomb_friction_coefficient_vector`
可计算	是

# Kinetic friction coefficient matrix — 滑动摩擦系数矩阵

Details

滑动摩擦系数矩阵。所有数值必须为。矩阵的大小应等于温度矢量与相对速度矢量的乘积再乘以滑动摩擦系数的矩阵大小。

依赖关系

要使用该参数，请将参数 Friction model 设置为 Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

默认值	`[0.34 0.32 0.3; 0.3 0.28 0.25; 0.25 0.2 0.15]`
程序使用名称	`coulomb_friction_coefficient_matrix`
可计算	是

# Friction coefficient interpolation method — 插值法
Linear | Smooth

Details

当输入值位于两个连续网格点之间时，用于逼近输出值的插值法。定义为

Linear- 选择该选项可获得最佳性能。
Smooth- 选择该选项可获得具有连续一阶导数的连续曲线。

依赖关系

要使用该选项，请将 Friction model 设为 Velocity-dependent kinetic friction coefficient, Temperature-dependent friction coefficients`或 `Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

值	`Linear` \| `Smooth`
默认值	`Linear`
程序使用名称	`friction_coefficient_interpolation_method`
可计算	无

# Friction coefficient extrapolation method — 外推法
Linear | Nearest | Error

Details

当输入值超出参数列表中指定的范围时，用于确定输出值的外推法。定义为

Linear- 选择该选项可在外推法区域和内插法区域边界获得一阶导数连续的曲线。
Nearest- 选择该选项可得到一条不高于数据最高点或不低于数据最低点的外推法曲线。

依赖关系

要使用该选项，请将 Friction model 设置为 Velocity-dependent kinetic friction coefficient, Temperature-dependent friction coefficients`或 `Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

值	`Linear` \| `Nearest` \| `Error`
默认值	`Linear`
程序使用名称	`friction_coefficient_extrapolation_method`
可计算	无

# Velocity tolerance — 表面旋转锁定阈值
rpm | deg/s | rad/s

Details

两个表面可锁定的相对速度。如果通过旋转端口 B 和 F 的扭矩小于有效摩擦面半径、静摩擦系数和外加法向力的乘积，则表面锁定。

计量单位	`rpm` \| `deg/s` \| `rad/s`
默认值	`0.001 rad/s`
程序使用名称	`w_slip_threshold`
可计算	是

# Threshold force — 法向接触力阈值
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

只有当作用在标量端口 N 上的法向力超过参数 Threshold force 的值时，才会作用在触点上。小于 Threshold force 的力不会施加，因此不会传递摩擦扭矩。

计量单位	`N` \| `kN` \| `lb` \| `mN` \| `dyn` \| `lbf`
默认值	`1.0 N`
程序使用名称	`F_vertical_threshold`
可计算	是

粘性损失

# Viscous drag torque coefficient — 粘性阻力扭矩
N*m/(rad/s) | ft*lbf/(rad/s)

Details

粘性阻力系数，用于计算扭矩。该系数取决于工作流体的类型、流体温度和表面之间的最大距离。

计量单位	`Nm/(rad/s)` \| `ftlbf/(rad/s)`
默认值	`0.0 N*m/(rad/s)`
程序使用名称	`viscous_coefficient`
可计算	是

初始条件

# Initial state — 初始耦合状态
Unlocked | Locked

Details

模拟开始时室内机Fundamental Friction Clutch 的状态。

Unlocked- 旋转端口 B 和 F 最初相对滑动。
Locked- 旋转端口 B 和 F 最初锁定在一起。

值	`Unlocked` \| `Locked`
默认值	`Unlocked`
程序使用名称	`initial_state`
可计算	无

热端口

# Thermal mass — 热容
J/K | kJ/K

Details

元件温度变化一度所需的热能。热容量越大，元件对温度变化的抵抗力越强。

依赖关系

要使用该参数，请将 Friction model 设置为 Temperature-dependent friction coefficients`或 `Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

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

Details

以标量形式给出的初始温度。

依赖关系

要使用该参数，请将 Friction model 设置为 Temperature-dependent friction coefficients`或 `Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`300.0 K`
程序使用名称	`temperature_start`
可计算	是