Rotational Friction

Attrito da contatto tra corpi in rotazione

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Simscape / Foundation Library / Mechanical / Rotational Elements

Descrizione

Il blocco Rotational Friction rappresenta l'attrito da contatto tra corpi in rotazione. La coppia di attrito viene simulata in funzione della velocità relativa e si ipotizza che sia data dalla somma dei componenti di Stribeck, Coulomb e viscoso, come illustrato nella figura seguente.

L'attrito di Stribeck, T_S, è la caratteristica a pendenza negativa che si verifica a basse velocità [1]. L'attrito di Coulomb, T_C, determina una coppia costante a qualsiasi velocità. L'attrito viscoso, T_V, oppone resistenza al movimento con una coppia direttamente proporzionale alla velocità relativa. La somma degli attriti di Coulomb e di Stribeck in prossimità della velocità zero viene spesso definita attrito di distacco, T_brk. L'attrito viene approssimato con le seguenti equazioni:

$$T=\sqrt{2e}\left(T_{brk}-T_C\right)\cdot \exp \left(-{\left(\frac{\omega }{{\omega }_{St}}\right)}^2\right)\cdot \frac{\omega }{{\omega }_{St}}+T_C\cdot \tanh \left(\frac{\omega }{{\omega }_{Coul}}\right)+f\omega$$

$${\omega }_{St}={\omega }_{brk}\sqrt{2}$$

$${\omega }_{Coul}={\omega }_{brk}/10$$

$$\omega ={\omega }_R-{\omega }_C$$

dove

• T è la coppia di attrito.

• T_C è la coppia di attrito di Coulomb.

• T_brk è la coppia di attrito di distacco.

• ω_brk è la velocità dell'attrito di distacco.

• ω_St è la soglia di velocità di Stribeck.

• ω_Coul è la soglia di velocità di Coulomb.

• ω_R e ω_C sono rispettivamente le velocità angolari assolute delle porte R e C.

• ω è la velocità relativa.

• f è il coefficiente di attrito viscoso.

La funzione esponenziale utilizzata nel componente di Stribeck dell'equazione della forza è continua e decresce quando le grandezze della velocità sono maggiori della velocità dell'attrito di distacco.

La funzione tangente iperbolica utilizzata nel componente di Coulomb dell'equazione della forza garantisce che l'equazione sia regolare e continua attraverso ω = 0, ma raggiunge rapidamente il suo valore massimo a velocità diverse da zero.

La direzione positiva del blocco va dalla porta R alla porta C. Questo significa che se la velocità della porta R è maggiore di quella della porta C, il blocco trasmette la coppia da R a C.

Variabili

Per impostare la priorità e i valori target iniziali delle variabili del blocco prima della simulazione, utilizzare la sezione Initial Targets nella finestra di dialogo del blocco o nel Property Inspector (Controllo delle proprietà). Per ulteriori informazioni, consultare Set Priority and Initial Target for Block Variables.

I valori nominali consentono di specificare la grandezza prevista di una variabile in un modello. Utilizzare un ridimensionamento del sistema basato sui valori nominali aumenta la robustezza della simulazione. I valori nominali possono provenire da diverse sorgenti, una delle quali è la sezione Nominal Values nella finestra di dialogo del blocco o nel Property Inspector (Controllo delle proprietà). Per ulteriori informazioni, consultare Modify Nominal Values for a Block Variable.

Esempi

Sistema meccanico rotazionale con movimento stick-slip

Questo modello mostra un sistema meccanico rotazionale con attrito stick-slip. Un'inerzia è collegata a un punto fisso tramite una molla e uno smorzatore. L'inerzia è controllata da una sorgente di velocità tramite un elemento di attrito stick-slip. L'elemento di attrito presenta una differenza tra l'attrito di stacco e quello di Coulomb, determinando un movimento stick-slip dell'inerzia.

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Porte

Conservazione

R — Asta

meccanica rotazionale

Porta di conservazione meccanica rotazionale associata all'asta, ossia al corpo mobile.

C — Alloggiamento

meccanica rotazionale

Porta di conservazione meccanica rotazionale associata all'alloggiamento, ossia al corpo fisso.

Parametri

Breakaway friction torque — Somma dell'attrito di Coulomb e dell'attrito statico

25 N*m (predefinito) | scalare

La coppia di attrito di distacco, che è data dalla somma dell'attrito di Coulomb e dell'attrito statico. Deve essere maggiore o uguale al valore Coulomb friction torque.

Breakaway friction velocity — Velocità angolare di picco per l'attrito di Stribeck

0.1 rad/s (predefinito) | scalare positivo

La velocità angolare alla quale l'attrito di Stribeck raggiunge il suo picco. A questo punto, la somma dell'attrito di Stribeck e di Coulomb è pari a Breakaway friction torque. Questo parametro specifica la soglia di velocità, che influisce sul compromesso tra precisione e velocità della simulazione.

Coulomb friction torque — Attrito che ostacola la rotazione

20 N*m (predefinito) | scalare

La coppia di attrito di Coulomb, che è l'attrito che si oppone alla rotazione con una coppia costante a qualsiasi velocità.

Viscous friction coefficient — Coefficiente di proporzionalità

0.001 N*m/(rad/s) (predefinito) | scalare non negativo

Coefficiente di proporzionalità tra la coppia di attrito e la velocità angolare relativa. Il valore del parametro deve essere maggiore o uguale a zero.

Riferimenti

[1] Armstrong, B. and C.C. de Wit, Friction Modeling and Compensation, The Control Handbook, CRC Press, 1995.

Funzionalità estese

Generazione di codice C/C++
Genera codice C e C++ con Simulink® Coder™.

Cronologia versioni

Introdotto in R2007a

Vedi anche

Rotational Damper | Rotational Hard Stop | Rotational Spring