Планетарная передача Равинье

Планетарная передача с двумя солнечными шестернями и двумя наборами планетарных шестерен.

Тип: Engee1DMechanical.Transmission.Gears.Planetary.Ravigneaux

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Gears/Ravigneaux Gear

Описание

Блок Планетарная передача Равинье представляет собой планетарный механизм с двумя солнечными и планетарными шестернями. Две солнечные шестерни расположены по центру и продольно разнесены вдоль общей оси вращения. Меньшая из этих шестерен входит в зацепление с внутренней планетарной передачей, которая, в свою очередь, входит в зацепление с внешней планетарной передачей. Внешняя планетарная шестерня, длина которой охватывает расстояние между двумя солнечными шестернями, входит в зацепление как с большей солнечной шестерней, так и с коронной шестерней.

Водило удерживает планетарные передачи на разных радиусах. Водило, жестко соединенное с карданным валом, может вращаться как единое целое относительно солнечной и коронной шестерен. Поворотные шарниры, расположенные между планетарной передачей и водилом, позволяют шестерням вращаться вокруг своих продольных осей.

Относительные угловые скорости солнечной, планетарной и коронной шестерен определяются кинематическими связями между ними. Подробнее см. в разделе Уравнения.

ravigneaux gear 1

Блок Планетарная передача Равинье состоит из блоков Солнце-сателлит, Сателлит - сателлит и Корона-сателлит. На рисунке представлена эквивалентная структурная схема данного блока.

ravigneaux gear ru

Для повышения точности модели зубчатой передачи можно задать такие характеристики, как инерция зубчатой передачи, потери в зацеплении и вязкие потери. По умолчанию считается, что инерция зубчатой передачи и вязкие потери пренебрежимо малы. Блок позволяет задать инерцию внутренних планетарных передач. Для моделирования инерции водила, большой солнечной шестерни, малой солнечной шестерни и коронной шестерни подключите блоки Инерция к портам C, SL, SS и R.

Тепловая модель

Вы можете моделировать влияние теплового потока и изменения температуры, включив дополнительный тепловой порт. Чтобы включить этот порт, установите для параметра Модель трения значение КПД, зависящий от температуры.

Уравнения

Идеальные ограничения и передаточные числа зубчатой передачи

Блок Планетарная передача Равинье накладывает четыре кинематических и четыре геометрических ограничения на четыре соединенные оси и два внутренних колеса (внутреннюю и внешнюю планетарные передачи):

где

— радиус внутреннего водила;
— угловая скорость водила;
— радиус малой солнечной шестерни;
— угловая скорость малой солнечной шестерни;
— радиус внутренней планетарной передачи;
— угловая скорость внутренней планетарной передачи;
— радиус внешнего водила;
— радиус большой солнечной шестерни;
— угловая скорость большой солнечной шестерни;
— радиус внешней планетарной передачи;
— угловая скорость внешней планетарной передачи;
— угловая скорость коронной шестерни.

Передаточные числа коронной шестерни к солнечной:

где

— передаточное число коронной шестерни к малой солнечной шестерне;
— число зубьев коронной шестерни;
— число зубьев малой солнечной шестерни;
— передаточное число коронной шестерни к большой солнечной шестерне;
— число зубьев большой солнечной шестерни.

С точки зрения этих передаточных чисел, основные кинематические ограничения следующие:

Шесть степеней свободы сводятся к двум независимым степеням свободы. Пары шестерен: и .

Передаточное число должно быть строго больше передаточного числа передачи . Передаточное число должно быть строго больше единицы.

Передачи крутящего момента следующие:

где

— передача крутящего момента на малую солнечную шестерню;
— передача крутящего момента на коронную шестерню;
— потери при передаче крутящего момента между малой солнечной шестерней и коронной шестерней;
— передача крутящего момента на большую солнечную шестерню;
— потери при передаче крутящего момента между большой солнечной шестерней и коронной шестерней.

В идеальном случае, когда потери крутящего момента отсутствуют, .

Неидеальные ограничения и потери в зубчатых передачах

В неидеальном случае .

Допущения и ограничения

Шестерни рассматриваются как твердые тела.
Кулоновское трение замедляет симуляцию (подробнее см. здесь).

Порты

Ненаправленные

# SL — большая солнечная шестерня
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с большой солнечной шестерней.

Имя для программного использования

large_sun_flange

# C — водило сателлита планетарной передачи
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с водилом сателлита планетарной передачи.

Имя для программного использования

carrier_flange

# SS — малая солнечная шестерня
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с малой солнечной шестерней.

Имя для программного использования

small_sun_flange

# R — коронная шестерня
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с коронной шестерней.

Имя для программного использования

ring_flange

# H — тепловой поток
тепло

Details

Ненаправленный порт, связанный с тепловым потоком. Тепловой поток влияет на эффективность передачи мощности, изменяя температуру шестерни.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Модель трения значение КПД, зависящий от температуры.

Имя для программного использования

thermal_port

Параметры

Основные параметры

# Передаточное отношение короны к малому солнцу (NR/NSL) — передаточное число коронной шестерни и большой солнечной шестерни

Details

Передаточное число коронной шестерни к солнечной, определяемое отношением числа зубьев коронной шестерни к числу зубьев большой солнечной шестерни.

Значение по умолчанию	`2`
Имя для программного использования	`ring_to_large_sun_ratio`
Вычисляемый	Да

# Передаточное отношение короны к малому солнцу (NR/NSS) — передаточное число коронной шестерни и малой солнечной шестерни

Details

Передаточное число коронной шестерни к солнечной, определяемое отношением числа зубьев коронной шестерни к числу зубьев малой солнечной шестерни. Это передаточное число должно быть строго больше, чем Передаточное отношение короны к малому солнцу (NR/NSL).

Значение по умолчанию	`3`
Имя для программного использования	`ring_to_small_sun_ratio`
Вычисляемый	Да

Потери в передаче

# Модель трения — модель трения
Без потерь в передаче | Постоянный КПД | КПД, зависящий от температуры

Details

Модель трения для блока:

Без потерь в передаче — идеальное зацепление шестерен.
Постоянный КПД — передача крутящего момента между парами шестерен уменьшается на постоянный КПД , такой что .
КПД, зависящий от температуры — передача крутящего момента между парами шестерен определяется интерполяционной таблицей температуры.

Значения	`No meshing losses - Suitable for HIL simulation` \| `Constant efficiency` \| `Temperature-dependent efficiency`
Значение по умолчанию	`No meshing losses - Suitable for HIL simulation`
Имя для программного использования	`friction_model`
Вычисляемый	Нет

# КПД: большое солнце-сателлит, малое солнце-сателлит, корона-сателлит, сателлит-сателлит — КПД передачи крутящего момента

Details

Вектор КПД передачи крутящего момента для зацеплений зубчатых пар большое солнце-сателлит, малое солнце-сателлит, корона-сателлит и сателлит-сателлит соответственно. Элементы вектора должны находиться в интервале (0,1].

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель трения значение Постоянный КПД.

Значение по умолчанию	`[0.98, 0.98, 0.98, 0.99]`
Имя для программного использования	`efficiency_vector`
Вычисляемый	Да

# Порог мощности: большое солнце-водило, малое солнце-водило, сателлиты большого солнца-водило, сателлиты малого солнца-водило — минимальные пороговые значения мощности для зубчатых передач: большая солнечная шестерня — водило, малая солнечная шестерня — водило, большое солнце-сателлит — водило и малое солнце-сателлит — водило
W | uW | mW | kW | MW | GW | V*A | HP_DIN

Details

Вектор пороговых значений мощности, при превышении которых применяются полные КПД. Введите пороговые значения в следующем порядке: большая солнечная шестерня, малая солнечная шестерня, большая солнечная сателлитная шестерня и малая солнечная сателлитная шестерня, все относительно водила. Ниже этих значений КПД сглаживается функцией гиперболического тангенса.

Если для параметра Модель трения установлено значение Постоянный КПД, блок снижает потери эффективности до нуля при отсутствии передачи мощности. Если для параметра Модель трения установлено значение КПД, зависящий от температуры, блок сглаживает КПД от нуля в состоянии покоя до значений, указанных в интерполяционных таблицах температуры и эффективности при пороговых значениях мощности.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель трения значение КПД, зависящий от температуры.

Единицы измерения	`W` \| `uW` \| `mW` \| `kW` \| `MW` \| `GW` \| `V*A` \| `HP_DIN`
Значение по умолчанию	`[0.001, 0.001, 0.001, 0.001] W`
Имя для программного использования	`power_threshold`
Вычисляемый	Да

Details

Вектор температур, используемый для построения одномерной интерполяционной таблицы соответствия температуры и эффективности. Элементы вектора должны возрастать слева направо.

Зависимости

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

# КПД большее солнце-сателлит — КПД передачи крутящего момента от больших солнечных шестерен к планетарным передачам

Details

Вектор соотношений выходной и входной мощности, описывающий поток мощности от большой солнечной шестерни к планетарным передачам . Блок использует значения для построения одномерной интерполяционной таблицы зависимости температуры от КПД.

Каждый элемент представляет собой КПД, связанный с температурой в векторе Температура. Длина вектора должна быть равна длине вектора Температура. Каждый элемент вектора должен находиться в диапазоне (0,1].

Зависимости

Значение по умолчанию	`[0.95, 0.9, 0.85]`
Имя для программного использования	`large_sun_to_planet_efficiency_vector`
Вычисляемый	Да

# КПД меньшее солнце-сателлит — КПД передачи крутящего момента от малых солнечных шестерен к планетарным передачам

Details

Вектор соотношений выходной и входной мощности, описывающий поток мощности от малой солнечной шестерни к планетарным передачам . Блок использует значения для построения одномерной интерполяционной таблицы зависимости температуры от КПД.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[0.95, 0.9, 0.85]`
Имя для программного использования	`small_sun_to_planet_efficiency_vector`
Вычисляемый	Да

# КПД передачи корона-сателлиты — КПД передачи крутящего момента от коронной передачи к планетарным передачам

Details

Вектор соотношений выходной и входной мощности, описывающий поток мощности от коронной шестерни к внешним планетарным передачам . Блок использует эти значения для построения одномерной интерполяционной таблицы зависимости температуры от КПД.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[0.95, 0.9, 0.85]`
Имя для программного использования	`ring_to_planet_efficiency_vector`
Вычисляемый	Да

# КПД внутренние сателлиты-внешние сателлиты — КПД взаимодействия сателлитов

Details

Вектор соотношений выходной и входной мощности, описывающий поток мощности от малых планетарных передач к большим . Блок использует значения для построения одномерной интерполяционной таблицы зависимости температуры от КПД.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[0.95, 0.9, 0.85]`
Имя для программного использования	`planet_to_planet_efficiency_vector`
Вычисляемый	Да

Вязкостные потери

# Коэффициенты вязкого трения: большое солнце-водило, малое солнце-водило, сателлиты большого солнца-водило, сателлиты малого солнца-водило — вязкое трение зубчатых передач
N*m/(rad/s) | ft*lbf/(rad/s)

Details

Вектор коэффициентов вязкого трения для движения большой солнечной, малой солнечной, большой солнечной сателлитной и малой солнечной сателлитной шестерен относительно водила соответственно.

Единицы измерения	`Nm/(rad/s)` \| `ftlbf/(rad/s)`
Значение по умолчанию	`[0.0, 0.0, 0.0, 0.0] N*m/(rad/s)`
Имя для программного использования	`viscous_coefficient_vector`
Вычисляемый	Да

Инерция

# Инерция — модель инерции

Details

Модель инерции для блока:

Флажок установлен — моделировать инерцию зубчатой передачи.
Флажок снят — пренебречь инерцией зубчатой передачи.

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

Details

Момент инерции внутренней планетарной передачи. Это значение должно быть положительным.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок рядом с параметром Инерция.

Единицы измерения	`kgm^2` \| `gm^2` \| `kgcm^2` \| `gcm^2` \| `lbmin^2` \| `lbmft^2` \| `slugin^2` \| `slugft^2`
Значение по умолчанию	`0.001 kg*m^2`
Имя для программного использования	`I_inner_planet`
Вычисляемый	Да

Details

Момент инерции внешней планетарной передачи. Это значение должно быть положительным.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок рядом с параметром Инерция.

Единицы измерения	`kgm^2` \| `gm^2` \| `kgcm^2` \| `gcm^2` \| `lbmin^2` \| `lbmft^2` \| `slugin^2` \| `slugft^2`
Значение по умолчанию	`0.001 kg*m^2`
Имя для программного использования	`I_outer_planet`
Вычисляемый	Да

Тепловой порт

# Теплоемкость — тепловая масса
J/K | kJ/K

Details

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

Зависимости

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

Details

Температура блока в начале моделирования. Начальная температура задает начальные КПД компонентов в соответствии с их векторами КПД.

Зависимости

Единицы измерения	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
Значение по умолчанию	`300.0 K`
Имя для программного использования	`temperature_start`
Вычисляемый	Да

Дополнительно

Аппаратно-программное моделирование

Details

Для оптимальной производительности моделирования установите для параметра Модель трения значение по умолчанию: Без потерь в передаче.