Fundamental Friction Clutch
Фрикционная муфта; входные сигналы — статический момент трения и момент трения скольжения.
Описание
Блок Fundamental Friction Clutch представляет собой механизм, передающий крутящий момент за счет трения. Муфта содержит два фрикционных диска, каждый из которых жестко соединен с валом и входит в контакт для зацепления. После контакта диски принимают крутящий момент трения, который позволяет передавать мощность между валами.
Муфта может быть двунаправленной или однонаправленной:
-
Двунаправленная муфта может проскальзывать в положительном и отрицательном направлениях.
-
Однонаправленная муфта может проскальзывать только в положительном направлении.
Направление проскальзывания положительное, если ведомый вал вращается быстрее основного, и отрицательное, если вращается медленнее. Блок определяет скорость проскальзывания как разность:
,
где
-
— скорость проскальзывания;
-
— угловая скорость ведомого вала;
-
— угловая скорость ведущего вала.
Состояния муфты
Муфта может находиться в трех состояниях:
-
Заблокировано — реальное состояние муфты, при котором фрикционные диски вращаются как единое целое. Заблокированная муфта имеет одну вращательную степень свободы. Потерь мощности из-за трения нет.
-
Разблокировано — реальное состояние муфты, при котором фрикционные диски проскальзывают друг относительно друга. Разблокированная муфта имеет две вращательные степени свободы. Потери мощности равны произведению скорости проскальзывания и момента трения скольжения.
-
Ожидание — виртуальное состояние муфты, при котором сохраняется движение предыдущего состояния при проверке блокировки и разблокировки. Степени свободы муфты и потери мощности зависят от предыдущего состояния муфты.
На схеме показаны условия, при которых муфта блокируется и разблокируется. Муфта обычно заблокирована, если передаваемый им крутящий момент находится в пределах статического момента трения, а величина скорости проскальзывания меньше допустимой скорости. В противном случае муфта разблокируется.
-
— крутящий момент, передаваемый между дисками муфты.
-
и — граничные значения статического момента трения.
-
— момент трения скольжения между дисками муфты.
-
— допуск скорости проскальзывания муфты.
-
— скорость проскальзывания между дисками муфты.
Состояние муфты отображается через физический сигнальный порт M, используя значения -1, 0 и +1.
В таблице приведено соответствие между состояниями и выходными значениями.
| Состояние | Значение |
|---|---|
Разблокировано (прямой ход) или ожидание (прямой ход) |
+1 |
Разблокировано (обратный ход) или ожидание (обратный ход) |
-1 |
Заблокированное или разблокированное начальное состояние |
0 |
Переходы между состояниями
В начале моделирования муфта находится в одном из двух состояний — заблокированном или разблокированном. Начальное разблокированное состояние уникально тем, что в нем отсутствует направление движения. Муфта остается в этом состоянии до тех пор, пока скорость проскальзывания муфты не станет ненулевой. Затем муфта переходит в соответствующее состояние — разблокированное (обратный ход) или разблокированное (прямой ход) — в соответствии со схемой.
Во время моделирования муфта испытывается в различных динамических условиях, чтобы определить соответствующие переходы из одного состояния в другое, если таковые имеются. На схемах показаны возможные переходы, их динамические условия и результирующие состояния. Если муфта однонаправленная, схема сводится к правой половине.
Схема перехода для однонаправленной муфты.
Схема перехода для двунаправленной муфты.
Моделирование тепловых эффектов
Блок Fundamental Friction Clutch моделирует тепловые эффекты при потерях мощности на трение, когда вы включаете тепловой порт.
Чтобы моделировать тепловые эффекты, необходимо подключить порт к другому блоку с включенным тепловым портом.
Чтобы включить тепловой порт, установите для параметра Enable thermal Port флажок.
Порты
Вход
tK — момент трения скольжения, N*m
скаляр
Входной порт, задающий значения момента трения скольжения.
t+ — верхняя граница статического момента трения, N*m
скаляр
Входной порт, задающий верхнюю границу статического момента трения.
t- — нижняя граница статического момента трения, N*m
скаляр
Входной порт, задающий нижнюю границу статического момента трения.
Выход
S — скорость проскальзывания муфты, rad/s
скаляр
Выходной порт, связанный со скоростью проскальзывания муфты.
M — состояние муфты
скаляр
Выходной порт, связанный с состоянием муфты.
Ненаправленные
B — ведущий вал
вращательная механика
Механический вращательный порт, связанный с ведущим валом.
F — ведомый вал
вращательная механика
Механический вращательный порт, связанный с ведомым валом.
H — тепловой поток
тепло
Тепловой порт, связанный с тепловым потоком.
Тепловые порты позволяют моделировать тепловой поток между блоком и подключенной сетью.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите для параметра Enable thermal port флажок включено.
Параметры
Main
Directionality — допустимые направления скольжения между дисками
Bidirectional (по умолчанию) | Unidirectional
Направления проскальзывания муфты между ее дисками.
Двунаправленная муфта допускает положительные и отрицательные скорости проскальзывания.
Однонаправленная муфта допускает только положительное проскальзывание.
Однонаправленная муфта эквивалентна фрикционной муфте, соединенной параллельно с односторонней муфтой, которая отключается только тогда, когда скорость проскальзывания становится положительной. Чтобы смоделировать одностороннюю муфту с проскальзыванием в отрицательном направлении, поменяйте местами соединения базового и ведомого портов.
Enable thermal port — включение теплового порта
выключено (по умолчанию) | включено
Моделирование тепловых эффектов.
Чтобы включить моделирование тепловых эффектов, установите флажок параметра в положение включено.
Thermal mass — тепловая масса, связанная с тепловым портом
25 kJ/K (по умолчанию)| скаляр
Тепловая масса, связанная с тепловым портом H. Она представляет собой энергию, необходимую для повышения температуры теплового порта на один градус. Чем больше тепловая масса, тем более устойчив компонент к изменению температуры.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Enable thermal port флажок в положение включено.
Clutch velocity tolerance — граничная скорость скольжения
0.001 rad/s (по умолчанию) | скаляр
Скорость проскальзывания, ниже которой муфта может заблокироваться.
Муфта блокируется, если после падения ниже допустимой скорости муфты момент трения скольжения не равен нулю, а передаваемый момент находится между предельными значениями статического момента трения.
Initial state — начальное состояние муфты
Unlocked (по умолчанию) | Locked
Состояние муфты в начале моделирования. Муфта может находиться в одном из двух состояний — заблокированном и разблокированном.
Заблокированная муфта заставляет основной и ведомый валы вращаться с одинаковой скоростью, то есть как единое целое. Для этого установите для параметра значение Locked.
Разблокированная муфта позволяет двум валам вращаться с разными скоростями, что приводит к проскальзыванию между дисками муфты. Для этого установите для параметра значение Unlocked.
Муфта в начальном разблокированном состоянии не имеет направления проскальзывания. По этой причине после проверки того, что муфта перешла в разблокированное состояние, автоматически определяется соответствующее направление проскальзывания, основываясь на динамике трансмиссии. В зависимости от направления движения муфта переходит в разблокированное состояние прямого или обратного хода.
Temperature — температура муфты
300 К (по умолчанию) | скаляр
Температура муфты, связана с тепловым портом Н.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Enable thermal port флажок в положение включено.