齿轮传动效率测试验台设计说明书文档格式.docx

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开放功率流式和封闭功率流式

①开放功率流式：

借助一个加载装置（机械制动器、电磁测功器或磁粉制动器）来消耗齿轮传动所传递的能量。

一般测试对象的功率减小时多采用此种形式。

优点：

与实际工作情况一致，简单易行，实验装置安装方便。

缺点：

动力消耗大，对于需作较长时间实验的场合（如疲劳试验），耗费能量尤其严重。

②封闭功率流式：

采用输出功率反馈给输入从而形成功率流封闭。

一般测试对象的功率较大时或需作长时间试验时多采用此种形式。

电源只提供齿轮传动中摩擦阻力所消耗的功率，可大大地减小功耗。

试验台的控制复杂，价格较高。

鉴于在学生实验中一般都是小功率，而且不需长时间试验，所以选择开放功率流式测定效率。

二：

实验系统的技术参数

1、齿轮箱的长度：

400～600mm

2、齿轮箱的宽度：

200～400mm

3、齿轮箱的高度：

300～400mm

4、转速调节范围：

0～1440r/min

5、传动比：

2～20

6、功率条件范围：

0～4kw

7、扭矩测量范围：

0～500N·

m

三：

动力源

①直流电动机：

将直流电能转换为机械能的转动装置。

电动机定子提供磁场，直流电源向转子的绕组提供电流，换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。

特点：

1.调速性能好。

所谓“调速性能”，是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。

直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。

　　2.起动力矩大，可以均匀而经济地实现转速调节。

因此，凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等，都用直流电动机拖动。

②交流电动机：

用于实现机械能和交流电能相互转换的机械。

交流电动机由定子和转子组成，并且定子和转子是采用同一电源，所以定子和转子中电流的方向变化总是同步的，即线圈中的电流方向变了，同时电磁铁中的电流方向也变，根据左手定则，线圈所受磁力方向不变，线圈能继续转下去。

交流电机（不管是同步还是异步）的转速都受电源频率的制约。

因此,交流电机的调速比较困难,最好的办法是改变电源的频率，而以往要改变电源频率是比较复杂的。

③汽油机：

以汽油为燃料,采用电点火,转速一般在3000～6000转／分，甚至高达每分万转。

功率由几百瓦至几百千瓦。

在农林方面广泛用作采茶机、割草机、机锄、喷药机、割灌机、机锯等的动力；

在交通方面用作摩托车、汽车、小艇的动力。

此外，用于通信和电影放映机的小型发电机组，采矿用凿岩机、建筑用打夯机等，无不以小型汽油机作动力。

④柴油机：

以柴油为燃料，利用压缩热自燃，转速一般在百余转至五、六千转每分，功率由几千瓦至数万千瓦。

广泛用作汽车、拖拉机、坦克、船舶、军舰、机车、发电机组、物料搬运机械、土方机械等的动力。

从上面的介绍可以看出，汽油机和柴油机虽然用途广泛，但是对于本实验台来说，动力过于强劲，且调速不便。

本实验台所测试的减速器，其设计时选用电机带动，电机额定功率为4kw，满载转速1440转/分。

根据本实验简单易行的原则，应该尽量使实验的环境与减速器实际工作环境保持一致，以便使测得的数据实际有效。

故选用减速器设计时的电机——Y系列Y112M-4一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机，额定功率为4kw，满载转速1440转/分。

减速器电动机选用Y112M—4

同步转速：

1500r/min，满载转速为1440r/min

四：

转速转矩测量

转矩测量技术包括两方面：

一是传感器，二是测试系统。

轴名

参数

电动机轴

工作轴

转速n（r/min）

1440

76.39

功率P（kW）

3.44

3.06

转矩T（N·

m）

22.81

382.55

⑴转矩传感器主要有两大类：

第一类是以应变片作为敏感元件的传感器。

它在转轴或与转轴串联的弹性轴上安装4片应变片，应变片连接成惠登斯桥，转矩使轴的微小变形引起应变片阻值发生变化，桥输出信号与转矩成比例。

第二类是通过磁电感应获取信号的磁（齿）栅式传感器。

这类传感器输出信号的本质是角位移信号，需对信号进行组合处理才能得到转矩信息。

它是非接触式传感器，无磨损，无摩擦，是目前应用最广泛的转矩传感器。

转速传感器，将旋转物体的转速转换为电量输出的传感器。

转速传感器属于间接式测量装置，可用机械、电气、磁、光和混合式等方法制造。

按信号形式的不同，转速传感器可分为模拟式和数字式两种。

前者的输出信号值是转速的线性函数,后者的输出信号频率与转速成正比,或其信号峰值间隔与转速成反比。

转速传感器的种类繁多、应用极广，其原因是在自动控制系统和自动化仪表中大量使用各种电机，在不少场合下对低速（如每小时一转以下）、高速（如每分钟数十万转）、稳速（如误差仅为万分之几）和瞬时速度的精确测量有严格的要求。

常用的转速传感器有光电式、电容式、变磁阻式以及测速发电机等。

转矩传感器，利用扭轴把转矩转换成扭应力或扭转角，再转换成与转矩成一定关系的电信号的传感器。

扭轴的形式有实心轴、空心轴、矩形轴等。

按照作用原理不同，扭应力式转矩传感器可分为电阻应变式和压磁式两种；

扭转角式转矩传感器可分为振弦式、光电式和相位差式三种。

所以可以选择两个额定转矩为500N·

m的JC型转矩转速传感器。

⑵测试系统的传感器都是齿栅式转矩传感器。

主要分为数字式、单片微机型、通用微机型三种。

数字式是采用中小规模集成电路和组合逻辑设计硬件系统，这是早期的测试系统，缺点是仪器系统可靠性差，功能单一，操作复杂，体积庞大。

单片微机型采用单片微机采集与处理数据，体积小、性能高，但是仪器的分析能力弱。

通用微机型利用单片微机采集数据，再把数据送到通用微机上进行离线的数据分析与处理。

本实验中只需要测定2个数据，不需要分析，故选用单片微机型的测试系统，具体型号可以选用 

上海良表仪器仪表有限责任公司（原上海第二电表厂）的ZJYW—1型。

五：

负载

①机械制动器：

由耐热、抗磨性能好的制动块及其固定与移动机构组成的，能对水轮发电机转子进行摩擦制动的装置。

②测功器：

测量机械的输出扭矩或驱动扭矩的装置。

如果同时测得机械的转速，还可算出机械的输出功率或驱动功率。

测功器主要用来测定发电机、电动机、内燃机、燃气轮机和泵等机械的轴功率特性。

有些测功器既可吸收被测机械的机械能而测定其输出功率，又可放出能量测定机械的驱动功率。

③磁粉制动器：

制动部件与运动部件借助于磁粉间的电磁吸力形成的磁粉链，同工作面之间的摩擦力产生制动功能的制动器。

其具有激磁电流和传递转矩基本成线性关系的特点。

在同滑差无关的情况下能够传递一定的转矩，具有响应速度快、结构简单、无污染、无噪音、无冲击振动节约能源等优点。

是一种多用途、性能优越的自动控制元件。

现已被广泛应用于造纸、印刷、塑料、橡胶、纺织、印染、电线电缆、冶金、压片机以及其他有关卷取加工行业中的放卷和收卷张力控制。

机座式磁粉制动器：

CF—50

六：

联轴器

输入端输入转矩为22.85N·

m，故选用LT3型弹性套柱销联轴器，主动端为Z型轴孔，C型键槽，从动端J型轴孔，B型键槽，其许用转矩为31.5N·

输出端输出转矩为382.55N·

m，故选用HL3型弹性柱销联轴器，主动端为Y型轴孔，其许用转矩为630N·