Ступенчатая КПП
 |
 |
|
| в палитре | на схеме |
Блок предназначен для моделирования функционирования ступенчатой коробки переключения передач (КПП) для задач продольной динамики транспортного средства. Блок позволяет качественно моделировать передачу крутящего момента от двигателя с различными дискретными передаточными отношениями вне зависимости от типа КПП: механическая, автоматическая или роботизированная с одним или двумя сцеплениями. Блок не предназначен для подробного моделирования процессов переключения передач с учетом особенностей различных типов КПП: работы синхронизаторов в МКПП, смыкания пакета фрикционов в АКПП, работы двух сцеплений в РКПП и т.д.
Блок позволяет моделировать КПП с произвольным количеством передач движения вперед и назад, в том числе и нейтральной передачей. Нумерация передач может быть произвольной, номер нейтральной передачи принят равным 0. Каждая передача описывается постоянным передаточным отношением, постоянным КПД и моментом инерции вращающихся элементов КПП, приведенным к ведомому валу. При необходимости учитывать более сложные зависимости КПД от номера передачи, нагрузки на валах, температуры КПП и/или других параметров блок позволяет через опциональный входной порт задавать текущее значение КПД, рассчитанное другими блоками модели по необходимым методикам.
Опционально блок позволяет учитывать крутильную жесткость и демпфирование элементов КПП, значения данных коэффициентов также должны быть приведены к ведомому валу КПП.
Жесткая механическая передача
В модели с жесткой механической передачей динамика ведущего и ведомого валов при включенной передаче моделируется по следующим формулам:
- JGB – момент инерции КПП на текущей передаче, приведенный к выходному валу, кг·м2
- U – передаточное отношение на текущей передаче
- η – КПД на текущей передаче
- ωB и ωF – угловые скорости ведущего (base) и ведомого (follower) валов КПП, рад/с
- TB и TF – крутящие моменты на ведущем и ведомом валу КПП, Н·м
- TLock – момент трения синхронизаторов на ведущем валу КПП, Н·м
Момент трения синхронизаторов пропорционален скорости проскальзывания и ограничен номинальным моментом трения, достигающимся при номинальной скорости проскальзывания. Он позволяет согласовать скорости валов КПП после смены передачи и со временем асимптотически стремится к нулю.
На нейтральной передаче КПП описывается следующими формулами:
где JFW – момент инерции ведущего вала (маховика – flywheel) на нейтральной передаче, кг·м2.
Упругая механическая передача
В модели с упругой механической передачей нейтральная передача описывается теми же формулами, что и в модели с жесткой передачей. Динамика ведущего и ведомого валов при включенной передаче моделируется по следующим формулам:
где TLock – суммарный момент упругости и демпфирования КПП, Н·м.
Входные порты
| Имя | Описание | Тип линии связи |
|---|---|---|
| gear | Целое число, указывающее номер передачи. Нулевое значение соответствует нейтральной передаче | Математическая |
| nu | Текущее значение КПД. Порт доступен при активации пункта "Задавать КПД вручную" | Математическая |
Выходные порты
| Имя | Описание | Тип линии связи |
|---|---|---|
| B | Ведущий вал КПП | Механика вращательная связь |
| F | Ведомый вал КПП | Механика вращательная связь |
| Q | Мощность механических потерь, Вт. Порт доступен при активации пункта "Выводить мощность потерь через порт" | Математическая |
Свойства
| Название | Имя | Описание | По умолчанию | Тип данных |
|---|---|---|---|---|
| Механическая передача | Группа свойств для задания характеристик механической передачи | |||
| Массив номеров передач | NumArr | Массив номеров передач, позволяющий определять передаточное отношение и другие характеристики КПП в зависимости от номер передачи | [-1 , 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5] | Целый массив |
| Массив передаточных отношений (Wb/Wf) | RatioArr | Массив передаточных отношений на передаче с соответствующим номером | [-3.62 , 3.62 , 3.62 , 2.22 , 1.51 , 1.08 , 0.85] | Массив |
| Учитывать упругость передачи | EnableStiffness | Позволяет выбрать учитывать в модели упругость механической передачи КПП | Нет | Двоичное |
| Массив коэффициентов крутильной жесткости, Н·м/рад | KArr | Массив коэффициентов крутильной жесткости КПП, приведенных к ведомому валу, на передаче с соответствующим номером. Свойство доступно только при активации пункта "Учитывать упругость передачи" | [6500 , 0 , 6500 , 5000 , 4000 , 3750 , 2500] | Массив |
| Массив коэффициентов крутильного демпфирования, Н·м·с/рад | DArr | Массив коэффициентов крутильного демпфирования КПП, приведенных к ведомому валу, на передаче с соответствующим номером. Свойство доступно только при активации пункта "Учитывать упругость передачи" | [6 , 0 , 6 , 5 , 4 , 3 , 2] | Массив |
| Инерционные характеристики | Группа свойств для задания инерционных характеристик КПП | |||
| Массив приведенных моментов инерции, кг·м² | JArr | Массив моментов инерции КПП, приведенных к ведомому валу, на передаче с соответствующим номером | [0.01 , 0.01 , 0.01 , 0.01 , 0.01 , 0.01 , 0.01] | Массив |
| Момент инерции ведущего вала, кг·м² | FlywheelJ | Момент инерции ведущего вала на нейтральной передаче | 0.001 | Вещественное |
| Потери | Группа свойств для задания потерь в КПП | |||
| Задавать КПД вручную | NuInPort | Позволяет добавить входной порт для текущего значения КПД, рассчитанного другими блоками модели | Нет | Двоичное |
| Массив КПД | NuArr | Массив значений КПД на передаче с соответствующим номером. Свойство доступно только при отключении пункта "Задавать КПД вручную" | [0.95 , 0.95 , 0.95 , 0.95 , 0.95 , 0.95 , 0.95] | Массив |
| Порог мощности, Вт | Qth | Значение механической мощности на ведущем валу, ниже которой КПД увеличивается для достижения устойчивости численного решения. Подробное описание данной величины приведено на странице Моделирование КПД редукторов | 1 | Вещественное |
| Выводить мощность потерь через порт | QOutPort | Позволяет добавить выходной порт для вывода значения мощности потерь | Нет | Двоичное |
| Дополнительно | Группа свойств для дополнительных настроек | |||
| Номинальный момент трения синхронизаторов, Н·м | Tfr | Номинальный момент трения синхронизаторов на ведущем валу при номинальной скорости скольжения. Свойство доступно только при отключении пункта "Учитывать упругость передачи" | 1 | Вещественное |
| Номинальная скорость скольжения синхронизаторов, рад/с | Wfr | Номинальная скорость скольжения синхронизаторов, при которой достигается их номинальный момент трения. Свойство доступно только при отключении пункта "Учитывать упругость передачи" | 1 | Вещественное |
| Начальный угол поворота ведущего вала, рад | Fi0_B | Начальное значение угла поворота ведущего вала | 0 | Вещественное |
| Начальная скорость ведущего вала, рад/с | W0_B | Начальное значение угловой скорости ведущего вала | 0 | Вещественное |
| Начальный угол поворота ведомого вала, рад | Fi0_F | Начальное значение угла поворота ведомого вала | 0 | Вещественное |
| Начальная скорость ведомого вала, рад/с | W0_F | Начальное значение угловой скорости ведомого вала | 0 | Вещественное |
Параметры
| Название | Имя | Описание | Тип данных |
|---|---|---|---|
| Передаточное отношение | GearRatio | Текущее передаточное отношение | Вещественное |
| Мощность потерь, кВт | Q | Мощность механических потерь в КПП | Вещественное |
| Деформация выходного вала, рад | Fi | Угловая деформация выходного вала КПП при использовании модели упругой передачи | Вещественное |
| Ведущий вал | Группа параметров ведущего вала | ||
| Угловая скорость, рад/с | W_B | Угловая скорость ведущего вала | Вещественное |
| Крутящий момент, Н·м | T_B | Крутящий момент на ведущем валу | Вещественное |
| Мощность, кВт | Q_B | Мощность на ведущем валу | Вещественное |
| Ведомый вал | Группа параметров ведомого вала | ||
| Угловая скорость, рад/с | W_F | Угловая скорость ведомого вала | Вещественное |
| Крутящий момент, Н·м | T_F | Крутящий момент на ведомом валу | Вещественное |
| Мощность, кВт | Q_F | Мощность на ведомом валу | Вещественное |
Примеры
Примеры использования блока