DiscBrake_hydraulically—液力碟刹模型

1)        模型路径

TYDriveline.Brake.DiscBrake_hydraulically

2)        模型图标

液力碟刹模型图标

3)        功能描述

该模型代表液压或气动推动的盘式离合器，在模型左侧连接外壳或者安装底座元件，右侧连接传动轴等转动元件，通过内置的液压驱动弹簧活塞控制刹车盘的法向力和摩擦力，决定制动器的开启和关闭状态。

在初始状态时，弹簧有一定的预紧力，当液压力小于弹簧的预紧力，制动器处于关闭或者准备关闭状态（向关闭状态变化），是生产安全中的安全制动器，当设备故障，控制电源关闭或液压/气动压力泄露时，制动器关闭（制动）。

在该模型中，液压/气动压力和流量利用信号进行输入和输出替代。

4)        基本假设

该模型是制动器的理论模型，忽略制动力矩的动态响应。制动蹄和制动鼓是刚性模型。摩擦衬片摩擦表面半径与制动鼓半径相同并能完全接触。

制动器和摩擦片都是绝对刚性。摩擦片和制动器可以完全接触，不考虑两者的变形。不考虑摩擦片的磨损问题。

在活塞模型中认为活塞运动是理想活塞，气缸壁固定，活塞和气缸壁之间的摩擦力忽略不计。认为输入的气体或液体为理想状态，密度恒定，不随压力和耗散功率变化。

5)        模型接口

接口类型	接口名称	变量名称	单位	数据类型	描述
一维机械转动	flange_a	phi	rad	Real	角度
		tau	N.m	Real	扭矩
一维机械转动	flange_b	phi	rad	Real	角度
		tau	N.m	Real	扭矩
信号	P_in	P_in	Pa	Real	输入液压压力
信号	Q	Q	m3/s	Real	输出液压体积流量

6)        模型参数

参数类别	参数名称	默认值	单位	类型	描述
摩擦参数	ns	6	--	Real	摩擦面数
	do	0.2	m	Real	外部摩擦直径
	di	0.05	m	Real	内部摩擦直径
	mu0	0.12	-	Real	静摩擦力系数
	mu	0.08	-	Real	滑动摩擦力系数
活塞参数	maxStroke	0.02	m	Real	活塞最大行程
	V0	0.05	m3	Real	死腔体积
弹簧参数	k	20000	N/m	Real	弹簧刚度
	xspring0	0.005	m	Real	弹簧初始预紧长度（必须为正）

7)        模型变量

1.      中间变量

变量名称	单位	类型	描述
reff	m	Real	有效摩擦半径
Pmin	Pa	Real	活塞启动压力
Pmax	Pa	Real	活塞最大行程时压力

2.      结果变量

变量名称	单位	类型	描述
Fp	N	Real	液压作用力
Fspring	N	Real	弹簧力
Tbrake	N.m	Real	刹车力矩
Tstopmax	N.m	Real	最大静摩擦力矩
Tslipmax	N.m	Real	最大滑动摩擦力矩
x	m	Real	活塞位移
V	m3	Real	液腔体积
sc	--	Integer	制动器状态(0=打开，1=关闭）

 

8)        参数设置

1. 活塞参数设置中，最大行程设置推荐为正数。
2. 死腔体积设置大小与活塞的最大行程相关设置。

9)        模型原理

液压碟刹模型可以看做是由液压/气动弹簧活塞和转动摩擦模型组合成的制动元件。液压弹簧活塞为转动摩擦模型提供制动摩擦的法向力。

在液压弹簧活塞中，单个摩擦面上的弹簧力、液压作用力和制动面积公式如下：

活塞中液压液体体积为，V0为死腔体积

当处于制动器处于制动状态时：

制动盘所有摩擦力面等效摩擦半径为：

液力碟刹制动力矩和摩擦力矩分别为：