Ленточный тормоз

Фрикционный тормоз с гибкой лентой, намотанной на вращающийся барабан.

Тип: Engee1DMechanical.Brakes.Band

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Brakes & Detents/Rotational/Band Brake

Описание

Блок Ленточный тормоз представляет собой фрикционный тормоз с гибкой лентой, которая обхватывает периферию вращающегося барабана для создания тормозного эффекта. Положительное приводное усилие заставляет ленту затягиваться вокруг вращающегося барабана и приводит поверхности трения в контакт. Вязкое и контактное трение между поверхностями барабана и гибкой ленты приводит к замедлению вращающегося барабана.

Вы можете смоделировать эффекты теплового потока и изменения температуры блока с помощью порта H, дополнительного порта для сохранения тепла.

Ленточные тормоза обеспечивают высокий тормозной крутящий момент ценой снижения точности торможения в таких областях применения, как барабаны лебедок, бензопилы, картинг и мини-байки.

Уравнения

В блоке используется простая параметризация с простой геометрией тормоза и параметрами трения.

band brake 1

Тормозной крутящий момент в зависимости от силы внешнего тормозного привода, который затягивает ленту, равен:

где:

— тормозной крутящий момент;
— сила реакции опоры, в которой крепится лента;
— сила внешнего тормозного привода;
— радиус барабана;
— коэффициент вязкого трения;
— коэффициент контактного трения;
— угол обхвата.

Силы и удовлетворяют соотношению:

Замена зависимости в формуле тормозного крутящего момента устраняет силу таким образом, что:

Чтобы избежать разрывов при резком изменении направления трения, когда относительная скорость меняет свой знак, модель определяет итоговое внешнее тормозное усилие , как следующую гиперболическую функцию:

где:

— входной сигнал силы натяжения ремня;
— порог угловой скорости.

Тепловая модель

Вы можете моделировать эффекты теплового потока и изменения температуры, добавив дополнительный тепловой порт. Чтобы использовать этот порт, установите флажок для параметра Thermal Port.

Ограничения и допущения

Модель не учитывает расход потока, потребляемого приводом.

Порты

Вход

# F — cила натяжения ремня
скаляр

Details

Входной физический сигнал, связанный с внешней силой натяжения, приложенной к ремню.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Ненаправленные

# S — вал барабана
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с валом вращающегося барабана.

Имя для программного использования

shaft_flange

# H — тепловой поток
тепло

Details

Ненаправленный порт, связанный с тепловым потоком.

Тепловой порт позволяет моделировать тепловой поток между блоком и подключенной сетью.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок для параметра Thermal Port.

Имя для программного использования

thermal_port

Параметры

Геометрические характеристики

# Радиус барабана — радиус контактной поверхности
м | см | ft | in | км | mi | мм | мкм | yd

Details

Радиус контактной поверхности барабана. Значение должно быть больше нуля.

Единицы измерения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`150.0 mm`
Имя для программного использования	`drum_radius`
Вычисляемый	Да

# Угол обхвата — угол обхвата
град | рад | об | mrad

Details

Угол обхвата между гибкой лентой и вращающимся барабаном. Значение должно быть больше нуля.

Единицы измерения	`deg` \| `rad` \| `rev` \| `mrad`
Значение по умолчанию	`270.0 deg`
Имя для программного использования	`phi_wrap`
Вычисляемый	Да

Параметры трения

# Коэффициент вязкого трения — вязкое трение
Н*м*с/рад | ft*lbf*s/rad

Details

Коэффициент вязкого трения на поверхности контакта ленты с барабаном. Значение должно быть больше или равно нулю.

Единицы измерения	`Nms/rad` \| `ftlbfs/rad`
Значение по умолчанию	`0.01 Nms/rad`
Имя для программного использования	`viscous_coefficient`
Вычисляемый	Да

# Тепловой порт — тепловая модель

Details

Установите этот флажок, чтобы использовать модель для теплового потока и изменения температуры.

Зависимости

Если для этого параметра установлен флажок, тепловой порт H и связанные с ним параметры будут отображаться.

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

# Коэффициент трения скольжения — кулоновское трение

Details

Коэффициент кулоновского трения на поверхности контакта ленты с барабаном. Значение должно быть больше нуля.

Зависимости

Этот параметр доступен, если для параметра Thermal Port не установлен флажок.

Значение по умолчанию	`0.3`
Имя для программного использования	`friction_coefficient`
Вычисляемый	Да

Details

Массив температур, используемых для построения 1-D интерполяционной таблицы соответствия температуры и эффективности. Значения массива должны монотонно возрастать.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Thermal Port.

Единицы измерения	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
Значение по умолчанию	`[280.0, 300.0, 320.0] K`
Имя для программного использования	`temperature_vector`
Вычисляемый	Да

# Вектор коэффициентов трения скольжения — кулоновское трение

Details

Коэффициент кулоновского трения на поверхности контакта ленты с барабаном, заданный в виде вектора со следующими ограничениями (условиями):

Количество элементов в векторе должно быть таким же, как количество элементов в указанном векторе для параметра Temperature;
Значения монотонно возрастают;
Каждое значение должно быть больше нуля.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Thermal Port.

Значение по умолчанию	`[0.1, 0.05, 0.03]`
Имя для программного использования	`friction_coefficient_vector`
Вычисляемый	Да

# Порог угловой скорости — скорость вращения, необходимая для почти стационарного контактного трения
об/мин | град/с | рад/с

Details

Угловая скорость, при которой коэффициент контактного трения практически достигает своего стационарного значения. Значение должно быть больше нуля.

Единицы измерения	`rpm` \| `deg/s` \| `rad/s`
Значение по умолчанию	`0.01 rad/s`
Имя для программного использования	`w_threshold`
Вычисляемый	Да

Тепловой порт

# Теплоемкость — устойчивость к изменению температуры
Дж/К | кДж/К

Details

Тепловая энергия, необходимая для изменения температуры компонента на один градус. Чем больше тепловая масса, тем более устойчив компонент к изменению температуры.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Thermal Port.

Единицы измерения	`J/K` \| `kJ/K`
Значение по умолчанию	`50.0 kJ/K`
Имя для программного использования	`thermal_mass`
Вычисляемый	Да

Initial Targets

Temperature

Priority — приоритет температуры
High (по умолчанию) | Low| None

Details

Приоритет температуры, заданный как High, Low или None.

Value — значение температуры
300 K (по умолчанию) | скаляр

Details

Значение температуры, заданное в виде вещественного скаляра.

Типы данных

Float64