Ring-Planet

Планетарная передача из ведущей, кольцевой и планетарных шестерен с регулируемым передаточным числом и потерями на трение.

ring planet

Описание

Блок Ring-Planet представляет собой ведущую, кольцевую шестерню и набор планетарных шестерен. Планетарные шестерни входят в зацепление с ведущей и вращаются вместе с ней. Планетарная и кольцевая шестерни вращаются с фиксированным передаточным числом, которое указываете вы. Кольцевая-планетарная передачи и солнечная-планетарная шестерни являются основными элементами планетарного редуктора.

ring planet 1

Тепловая модель

Вы можете моделировать эффекты теплового потока и изменения температуры, включив дополнительный тепловой порт. Чтобы использовать тепловой порт, установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency.

Уравнения

Идеальные зубчатые передачи и коэффициенты передачи

Блок Ring-Planet накладывает одно кинематическое и одно геометрическое ограничение на три связанные оси:

Передаточное число для зацепления кольцевой и планетарной шестерен равно:

где – число зубьев на каждой шестерне. С точки зрения этого соотношения, ключевым кинематическим ограничением является:

Три степени свободы сводятся к двум независимым парам шестеренок: .

Передаточное число планетарной передачи должно быть .

Передача крутящего момента осуществляется следующим образом:

В идеальном случае, когда нет потерь при передаче крутящего момента, .

Неидеальные ограничения и потери в зубчатых передачах

В неидеальном случае . Подробнее см. в статье Моделирование механических передач с потерями.

Допущения и ограничения

Инерция зубчатых колес пренебрежимо мала.
Шестерни рассматриваются как твердые тела.

Порты

Ненаправленные

# С — ведущая шестерня
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с ведущей шестерней.

Имя для программного использования

carrier_flange

# P — планетарная шестерня
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с планетарной шестерней.

Имя для программного использования

planet_flange

# R — кольцевая шестерня
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с кольцевой шестерней.

Имя для программного использования

ring_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 для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency.

Имя для программного использования

thermal_port

Параметры

Main

# Ring (R) to planet (P) teeth ratio (NR/NP) — передаточное число от кольцевой шестерни к планетарной

Details

Постоянное передаточное число, , оборотов кольцевой шестерни к числу оборотов планетарной шестерни. Определяется числом зубьев кольцевой шестерни, деленным на число зубьев планетарной шестерни. Передаточное число должно быть >1.

Значение по умолчанию	`2`
Имя для программного использования	`ratio`

Meshing Losses

# Friction model — модель трения
No meshing losses - Suitable for HIL simulation | Constant efficiency | Temperature-dependent efficiency

Details

Модель трения в передаче. Задается как:

No meshing losses - Suitable for HIL simulation – зубчатое зацепление считается идеальным.
Constant efficiency – передача крутящего момента между зубчатыми парами снижается на постоянную величину КПД, , таким образом, что .
Temperature-dependent efficiency – передача крутящего момента между парами зубчатых колес определяется по интерполяционной таблице соответствия температуры и КПД передачи крутящего момента.

Значение по умолчанию	`No meshing losses - Suitable for HIL simulation`
Имя для программного использования	`friction_model`

# Ordinary efficiency — КПД передачи крутящего момента

Details

КПД передачи крутящего момента, , для зацепления внешней и внутренней пары планетарных зубчатых шестеренок. Это значение должно находиться в диапазоне (0,1].

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите Friction model на Constant efficiency.

Значение по умолчанию	`0.98`
Имя для программного использования	`efficiency_const`

Details

Вектор значений температур, используемых для построения интерполяционной таблицы соответствия температуры и КПД передачи крутящего момента. Элементы вектора должны монотонно возрастать.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency.

Значение по умолчанию	`[280.0, 300.0, 320.0] K`
Имя для программного использования	`temperature_vector`

# Efficiency — вектор значений КПД

Details

Вектор значений КПД, , для зубчатого зацепления кольцевой и планетарной шестерен.

Блок использует эти значения для построения интерполяционной таблицы соответствия температуры и КПД.

Каждый элемент – это КПД, относящийся к вектору температур параметра Temperature. Длина вектора должна быть равна длине вектора параметра Temperature. Каждый элемент вектора должен находиться в диапазоне (0,1].

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency.

Значение по умолчанию	`[0.95, 0.9, 0.85]`
Имя для программного использования	`efficiency_vector`

# Planet-carrier power threshold — минимальное значение пороговой мощности
W | GW | MW | kW | mW | uW | HP_DIN

Details

Пороговое значение мощности, при превышении которого применяется полное значение КПД. При значении ниже указанного, значение КПД сглаживается с помощью гиперболической функции тангенса.

Если установить для параметра Friction model значение Constant efficiency, блок снижает потери до нуля, когда мощность не передается.
Если установить для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency, блок сглаживает коэффициенты эффективности между нулем в состоянии покоя и значениями, указанными в интерполяционных таблицах соответствия температуры и КПД передачи крутящего момента.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Constant efficiency или Temperature-dependent efficiency.

Значение по умолчанию	`0.001 W`
Имя для программного использования	`power_threshold`

Viscous Losses

# Planet-carrier viscous friction coefficient — коэффициент вязкого трения между шестернями
N*m*s/rad | ft*lbf*s/rad

Details

Коэффициент вязкого трения для движения планетарной и несущей шестерен.

Значение по умолчанию	`0.0 Nms/rad`
Имя для программного использования	`viscous_coefficient`

Thermal Port

# Thermal mass — теплоемкость
J/K | kJ/K

Details

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency.

Значение по умолчанию	`50.0 J/K`
Имя для программного использования	`thermal_mass`