Fundamental Friction Clutch

Фрикционная муфта; входные сигналы — статический момент трения и момент трения скольжения.

Тип: Engee1DMechanical.Clutches.FundamentalFriction

Путь в библиотеке:

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

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.

fundamental friction clutch 1 ru

— 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

Состояние

Значение

Разблокировано (прямой ход) или ожидание (прямой ход)

Разблокировано (обратный ход) или ожидание (обратный ход)

-1

Заблокированное или разблокированное начальное состояние

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.

fundamental friction clutch 2 ru

Схема перехода для двунаправленной муфты.

fundamental friction clutch 3 ru

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 флажок Enable thermal port флажок.

Переменные

Используйте группу параметров Initial Targets, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных параметров блока перед моделированием. Для получения дополнительной информации см. Настройка физических блоков с помощью целевых значений.

Порты

Вход

# tK — момент трения скольжения, Н⋅м
скаляр

Details

Входной порт, задающий значения момента трения скольжения.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# t+ — верхняя граница статического момента трения, Н⋅м
скаляр

Details

Входной порт, задающий верхнюю границу статического момента трения.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# t– — нижняя граница статического момента трения, Н⋅м
скаляр

Details

Входной порт, задающий нижнюю границу статического момента трения.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Ненаправленные

# B — ведущий вал
вращательная механика

Details

Механический вращательный порт, связанный с ведущим валом.

Имя для программного использования

base_flange

# F — ведомый вал
вращательная механика

Details

Механический вращательный порт, связанный с ведомым валом.

Имя для программного использования

follower_flange

# H — тепловой поток
тепло

Details

Тепловой порт, связанный с тепловым потоком.

Тепловые порты позволяют моделировать тепловой поток между блоком и подключенной сетью.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите флажок Enable thermal port.

Имя для программного использования

thermal_port

Выход

# S — скорость проскальзывания муфты, рад/c
скаляр

Details

Выходной порт, связанный со скоростью проскальзывания муфты.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# M — состояние муфты
скаляр

Details

Выходной порт, связанный с состоянием муфты.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Основные

# Directionality — допустимые направления скольжения между дисками
Bidirectional | Unidirectional

Details

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.

Значения	`Bidirectional` \| `Unidirectional`
Значение по умолчанию	`Bidirectional`
Имя для программного использования	`directionality`
Вычисляемый	Нет

# Enable thermal port — включение теплового порта

Details

Моделирование тепловых эффектов.

Чтобы включить моделирование тепловых эффектов, установите флажок параметра.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`has_thermal_port`
Вычисляемый	Нет

# Thermal mass — теплоемкость, связанная с тепловым портом
J/K | kJ/K

Details

Теплоемкость, связанная с тепловым портом H. Она представляет собой энергию, необходимую для повышения температуры теплового порта на один градус. Чем больше теплоемкость, тем более устойчив компонент к изменению температуры.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите фладок Enable thermal port.

Единицы измерения	`J/K` \| `kJ/K`
Значение по умолчанию	`25.0 kJ/K`
Имя для программного использования	`thermal_mass`
Вычисляемый	Да

Details

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.

Единицы измерения	`rad/s` \| `deg/s` \| `rad/min` \| `deg/min` \| `rpm` \| `rps`
Значение по умолчанию	`0.001 rad/s`
Имя для программного использования	`w_slip_threshold`
Вычисляемый	Да

# Initial state — начальное состояние муфты
Unlocked | Locked

Details

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.

Значения	`Unlocked` \| `Locked`
Значение по умолчанию	`Unlocked`
Имя для программного использования	`initial_state`
Вычисляемый	Нет