Sun-Planet

Планетарный редуктор, состоящий из ведущей, планетарной и солнечной шестерен с регулируемым передаточным числом и потерями на трение.

sun planet

Описание

Блок Sun-Planet представляет собой планетарную зубчатую передачу с несущей, планетарной и солнечной шестеренками. Планетарная шестеренка входит в зацепление с ведущей и вращается вместе с ней. Планетарная и солнечная шестеренки вращаются с фиксированным передаточным числом, которое вы указываете, и в одном направлении с ведущей шестеренкой. Солнечная–планетарная и кольцевая–планетарная передачи являются основными элементами планетарной передачи.

Тепловая модель

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

Уравнения

Идеальные зубчатые передачи и коэффициенты передачи

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

Передаточное число для зацепления планетарной и солнечной 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 должно быть >1.

Передача крутящего момента осуществляется следующим образом:

В идеальном случае потери крутящего момента нет, то есть .

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.
Кулоновское трение замедляет симуляцию. (подробнее см. здесь)

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

# S — солнечная шестерня
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с солнечной шестерней.

Имя для программного использования

sun_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 включить этот порт, установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency.

Имя для программного использования

thermal_port

Параметры

Main

# Planet (P) to sun (S) teeth ratio (NP/NS) — передаточное число от планетарной шестерни к солнечной

Details

Передаточное число оборотов планетарной к оборотам солнечной шестерни. Определяется числом зубьев планетарной шестерни, деленным на число зубьев солнечной шестерни. Это значение должно быть строго >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, , такую, что .
Temperature-dependent efficiency – передача крутящего момента между парами зубчатых шестерен, 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 солнечная–планетарная шестерни. Значение должно соответствовать условию .

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Constant efficiency.

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

Details

Вектор значений температуры, 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 зацепления кольцевая–планетарная шестерни. Элемент вектора должен находиться в интервале (0,1].

Каждый элемент – это КПД, относящийся к соответствующему значению температуры в векторе значений параметра Temperature. Длина вектора должна быть равна длине вектора 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`

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

Details

Пороговое значение мощности, при превышении которого применяется значение полного КПД передачи крутящего момента. 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 КПД 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

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

Details

Коэффициент вязкого трения, , для движения солнечной 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 температуры. 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`