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基本摩擦离合器

摩擦离合器;输入信号为静摩擦扭矩和滑动摩擦扭矩。

类型: Engee1DMechanical.Clutches.FundamentalFriction

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Clutches/Fundamental Components/Fundamental Friction Clutch

说明

基本摩擦离合器 是一种通过摩擦传递扭矩的机构。离合器包含两个摩擦盘,每个摩擦盘都与一个轴刚性连接,并在啮合时接触。一旦接触,摩擦片就会产生摩擦扭矩,使动力在轴之间传递。

离合器可以是双向的,也可以是单向的:

  • 双向离合器可在正反方向滑动。

  • 单向离合器只能在正方向滑动。

当从动轴比主轴转速快时,滑移方向为正,当从动轴比主轴转速慢时,滑移方向为负。该装置将滑移率定义为差值:

,

其中

  • - 是滑移率;

  • - 是从动轴的角速度;

  • - 驱动轴的角速度。

离合器状态

离合器有三种状态:

  • 锁定 - 摩擦盘作为一个整体旋转的联轴器实际状态。锁定的离合器只有一个旋转自由度。摩擦不会造成功率损失。

  • 解锁 - 摩擦盘相对滑动的离合器实际状态。解锁离合器有两个旋转自由度。功率损失等于滑动速度和滑动摩擦力矩的乘积。

  • 等待是离合器的一种虚拟状态,在锁定和解锁检查过程中,前一状态的运动保持不变。离合器的自由度和功率损失取决于离合器之前的状态。

下图显示了联轴器锁定和解锁的条件。如果离合器传递的扭矩在静摩擦扭矩范围内,且滑移率小于允许的滑移率,则离合器通常处于锁定状态。否则,离合器处于解锁状态。

fundamental friction clutch 1 cn

  • - 在离合器从动盘之间传递扭矩。

  • 是静摩擦扭矩极限。

  • - 是离合器从动盘之间的滑动摩擦力矩。

  • - 联轴器滑动速度公差。

  • - 联轴器圆盘之间的滑动速度

离合器状态通过物理信号端口 M 显示,数值为-1、0 和 +1。

下表显示了状态和输出值之间的对应关系。

状态

已解锁(正向冲程)或待解锁(正向冲程)

+1

解锁(反向行程)或待定(反向行程)

-1

锁定或解锁初始状态

0

状态之间的转换

模拟开始时,联轴器处于锁定或解锁两种状态之一。初始解锁状态是唯一的,因为它没有运动方向。联轴器一直处于这种状态,直到联轴器滑移率不为零。然后,离合器会根据图表移动到相应的状态 - 解锁(反向)或解锁(正向)。

在模拟过程中,联轴器在不同的动态条件下进行测试,以确定适当的状态转换(如果有的话)。图中显示了可能的转换、其动态条件和结果状态。如果耦合是单向的,图表将缩减为右半部分。

单向耦合的转换图。

fundamental friction clutch 2 cn

双向耦合的过渡图。

fundamental friction clutch 3 cn

热效应建模

程序块 基本摩擦离合器 模拟打开热端口时摩擦功率损耗的热效应。

要模拟热效应,必须将端口连接到另一个已启用热端口的设备上。

要启用热敏端口,请选择 启用热敏端口 复选框。

端口

输入

tK - 滑动摩擦力矩,N*m
尺度

用于设置滑动摩擦力矩值的输入端口。

t+ - 静摩擦扭矩上限,N*m
标量

输入端口,指定静摩擦扭矩的上限。

t- - 静摩擦力矩下限,N*m
标量

输入端口,指定静摩擦扭矩的下限。

输出

S - 离合器滑动率,rad/s
标量

与离合器转差率有关的输出端口。

M - 离合器状态
尺度

与耦合状态相关的输出端口。

非定向

B - 传动轴
旋转机械

与传动轴相关的机械旋转端口。

F - 传动轴
旋转机械

与从动轴相关的机械旋转端口。

H - 热通量
热量

与热流相关的热口。

热端口可以模拟设备和连接网络之间的热流。

依赖关系

要启用此端口,请将*启用热端口*参数设置为 "已启用"。

参数

主端口

方向性 - 盘片间允许的滑动方向
双向(默认) | `单向

离合器在从动盘之间的滑动方向。

双向离合器允许正负滑移率。

单向离合器只允许正向滑动。

单向离合器相当于一个与单向离合器并联的摩擦离合器,只有当滑差率变为正值时才会分离。要模拟具有负滑移的单向离合器,请交换底座和从动端口的连接。

启用热端口 - 启用热端口
启用(默认)` | "启用"。

热效应建模。

要启用热效应建模,请将复选框设置为 "已启用"。

热质量 - 与热端口相关的热质量
25kJ/K(默认)| 标量"。

与热端口相关的热质量为 H。它表示将热端口的温度提高一度所需的能量。热质量越大,元件对温度变化的抵抗力越强。

依赖关系

要启用此参数,请将 Enable thermal port 复选框设置为 "启用"。

离合器速度公差 - 滑动速度公差限制
0.001rad/s(默认)"|"标量"。

滑动速度,低于该速度时离合器可能锁死。

如果低于允许的离合器速度后,滑动摩擦力矩不为零,且传输力矩在静摩擦力矩限值之间,则离合器将锁死。

初始状态 - 联轴器的初始状态
解锁(默认) | 锁定

模拟开始时耦合的状态。耦合可以处于锁定和解锁两种状态之一。

锁定离合器会使主轴和从动轴以相同的速度旋转,即作为一个整体。为此,请将参数设置为 "锁定"。

解锁离合器允许两个轴以不同的速度旋转,从而导致离合器从动盘之间打滑。为此,将参数设置为 "解锁"。

初始解锁状态下的离合器没有滑动方向。因此,在检查离合器是否已进入解锁状态后,将根据变速器动态自动确定适当的滑动方向。根据行驶方向,离合器会切换到解锁的前进或后退状态。

温度 - 离合器温度
300 K(默认) |`scalar'.

耦合温度,与热端口 H 有关。

依赖关系

要启用该参数,请将*启用热敏端口*参数设置为 "启用"。