实验八带传动的滑动率和效率测定.docx

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实验八带传动的滑动率和效率测定

实验八带传动的滑动率和效率测定

一、概述

带传动是靠带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力的。

在传递转矩时传动带的紧边和松边受到的拉力不同。

由于带是弹性体，受力不同时，带的变形量也不相同。

紧边拉力大，相应的伸长变形量也大。

在主动轮上，当带从紧边转到松边时，拉力逐渐降低，带的弹性变形逐渐变小而回缩，带的运动滞后于带轮。

也就是说，带与带轮之间产生了相对滑动。

而在从动轮上，带从松边转到紧边时，带所受的拉力逐渐增加，带的弹性变形量也随之增大，带微微向前伸长，带的运动超前于带轮。

带与带轮间同样也发生相对滑动。

这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的滑动，称为弹性滑动。

这种弹性滑动在带传动中是不可避免的，其结果是使从动带轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度，使传动比不准确，并引起带传动效率的降低以及带本身的磨损。

带传动中滑动的程度用滑动率

表示，其表达式为

（8－1）

式中

分别为主动轮、从动轮的圆周速度，m/s；

分别为主动轮、从动轮的转速,r/min；

分别为主动轮、从动轮的直径，mm。

如图8-1所示，带传动的滑动随有效拉力（有效圆周力）F的增减而增减，表示这种关系的

曲线称为滑动曲线（曲线1）。

当有效拉力F小于临界点

时，滑动率

与有效拉力F成线性关系，带处于弹性滑动工作状态。

当有效拉力F超过

点以后，滑动率急剧上升，此时带处于弹性滑动与打滑同时存在的工作状态。

当有效拉力等于

时，滑动率近于直线上升，带处于完全打滑的工作状态。

图中曲线2为带传动的效率曲线，即表示带传动效率

与有效拉力F之间关系的

曲线。

当有效拉力增加时，传动效率逐渐提高，当有效拉力超过点

时以后，传动效率急剧下降。

带传动最合理的状态，应使有效拉力F等于或稍低于临界点

，这时带传动的效率最高，滑动率

，并且还有余力负担短时间（如起动）的过载。

二、实验目的

1.实际观察带传动的弹性滑动和打滑现象。

2.通过对滑动曲线（ε－F曲线）和效率曲线（

曲线）的测定，认识带传动特性、承载能力、效率及其影响因素。

三、实验设备

1．DCS-

型带传动实验台

2．PJD-4型带传动实验台

四、DCS-

型实验台的结构、工作原理及操作步骤

1.实验台主要技术参数

（1）直流电机功率：

2台×50W

（2）主动电机调速范围：

0~1800r/min

（3）额定转矩：

T=0.24N·m=2450g·cm

（4）电源：

220V交流

2.机械结构及机械参数的测定

（1）机械结构

实验台机械部分如图8－2所示，2台直流电机中一台作为原动机，另一台则作为负载的发电机，原动机由可控硅整流装置供给电枢以不同的端电压，可实现无级调速。

主、从动带轮分别装在原动机和发电机的转子轴上，实验用的平带套在两带轮上，两带轮直径相等。

带传动工作时，发电机发出的电能送入一并联电阻电路，每按一下“加载”按键，即并上一个负载电阻，由于发电机的输出功率为P=U2/R，因此可通过并联负载电阻（减小总电阻）的方法来增加发电机的负载。

发电机负载的增加，使得电磁转矩增大，从而起到了增大带传动输出转矩的作用。

（2）张紧力的确定

发电机1固定于支座12上，原动机5的支座10设计成浮动结构（滚动滑槽），与牵引钢丝绳6、定滑轮7（放大比i=3）、砝码8一起组成带传动的张紧力形成机构。

改变砝码的质量，通过钢丝绳拉动滚动支座，可以使带获得不同的张紧力F0。

　　（3）滑动率的测定

2台电机的转速传感器（红外光电传感器）分别安装在带轮背后的环形糟中（本图未表示），由此可获得主动带轮的转速n1和从动带轮的转速n2。

由于两带轮直径相等，可以得出带传动的滑动率

（8－2）

（4）转矩和有效拉力的测定

2台电机均为悬挂支承，当传递载荷时，作用于原动机定子上的转矩T1和发电机上的转矩T2迫使拉簧9作用于拉力传感器11，传感器输出的电信号正比于T1、T2的原始信号，在电测箱的窗口上可读出T1、T2的值。

带传动的有效拉力可近似由下面的公式计算

（8－3）

（5）带传动效率

的测定

带传动的效率为

（8－4）

式中P1为带传动的输入功率（原动机的输出功率），P2为带传动输出功率（发电机的输入功率）。

3.电测系统

　　电测系统装在实验台电测箱内，内附设单片机，承担检测、数据处理、信息记忆、自动显示等功能。

如通过微机接口外接PC机，这时就可自动显示并能打印输出带传动的滑动曲线、效率曲线及有关数据。

4.操作步骤

操作部分主要集中在实验台的面板上，如图8-3所示。

（1）施加张紧力

（2）接通电源

在接通电源前首先将电机调速用的粗调和细调电位器旋钮逆时针转到底。

揿电源开关接通电源。

按一下“清零”键，此时主、被动电机转速显示为“0”，力矩显示为“.”，实验系统处于“自动校零”状态。

校零结束后，力矩显示为“0”。

将粗调调速旋钮缓慢向顺时针方向旋转，电机起动并逐渐增速。

观察实验台面板上主动轮转速显示屏上的转速值，其上的数字即为当时的电机转速。

当主动电机转速达到预定转速（本实验建议预定转速为1200～1300r/min左右）时，停止转速调节。

此时从动电机转速也将稳定地显示在显示屏上。

　　（3）加载

在空载时，记录主、被动轮转矩与转速。

按“加载”键一次，第一个加载指示灯亮。

调整主动电机转速，使其仍保持在预定工作转速内（此时只需使用细调电位器），待显示基本稳定（一般LED显示器跳动2～3次即可达到稳定值）记下主、被动轮的转矩及转速值。

再按“加载”键一次，第二个加载指示灯亮，再调整主动转速（用细调电位器），仍保持预定转速，待显示稳定后再次记下主、被动轮的转矩及转速。

重复上述操作，直至7个加载指示灯亮，记录下8组数据。

根据这8组数据便可作出带传动滑动曲线及效率曲线。

在记录下各组数据后应先将电机粗调速旋钮逆时针转至“关断”状态。

将细调电位器逆时针转到底，再按“清零”键。

显示指示灯全部熄灭，实验台处于关断状态，等待下次实验或关闭电源。

　　为便于记录数据，在实验台的面板上还设置了“保持”键，每次加载数据基本稳定后，按“保持”键即可使转矩，转速稳定在当时的显示值不变。

按任意键，可脱离“保持”状态。

5.实验台与计算机接口

　　在DCS-Ⅱ型带传动实验台后板上设有RS232串行接口，可通过所附的通讯线直接和计算机相联，组成带传动实验系统，操作步骤为：

（1）将随机携带的通讯线一端接到实验台后部的RS232插座，另一端接到计算机串行输出口（串行口1#或串行口2#均可，但无论连线或拆线，都应先关闭计算机和实验台的电源，以免烧坏接口元件）。

（2）打开计算机，运行带传动实验系统，首先选择端口,然后用鼠标点击“数据采集”菜单，等待数据输入。

　　（3）将实验台粗调速电位器逆时针转到底,使开关断开，细调电位器也逆时针旋到底。

打开实验台电源，按“清零”键，几秒钟后，数码管显示“零”，自动校零完成。

　　（4）顺时针转动粗调电位器，开关接通并使主动轮转速稳定在工作转速（一般取1200～1300r/mim左右），按下“加载”键,再调整主动转速（用细调电位器），使其仍保持在工作转速范围内。

待转速稳定（一般需2～3个显示周期）后，再按“加载”键，以此往复，直至实验台面板上的8个发光管指示灯全亮为止。

此时，实验台面板上四组数码管将全部显示“8888”，表明所采数据已全部送至计算机。

　（5）当实验台全部显示“8888”时，计算机屏幕将显示所采集的全部8组主、被动轮的转速和转矩。

此时应将电机粗、细调速电位器逆时针转到底，使开关断开。

　（6）移动鼠标，选择“数据分析”功能，屏幕将显示本次实验的曲线和数据。

　　如果在此次采集过程中采集的数据有问题，或者采不到数据，请点击串口选择下拉菜单，选择较高级的机型，或者选择另一端口。

（7）移动鼠标至“打印”功能，打印机将打印实验曲线和数据。

　　（8）实验过程中如需调出本次数据，只须用鼠标点击“数据采集”功能，同时，按下实验台的“送数”键，数据即被送至计算机，可用上述（6）、（7）项操作进行画图和打印。

　　（9）一次实验结束后如需继续实验，应将“粗调”和“细调”电位器逆时针旋到底，并按下实验台的“清零”键，进行“自动校零”。

同时将计算机屏幕中的“数据采集”菜单选中，重复上述第（4）～（7）项即可。

　（10）实验结束后，将实验台电机调速电位器开关关断，关闭实验台的电源，用鼠标点击“退出”。

退出后应及时关闭计算机。

五、PJD-4型实验台结构简介与操作步骤

PJD-4型实验台的基本工作原理与DCS-

型带传动实验台是相同的，主要区别有两点：

一是带传动的加载装置由发电机改变为加载器（磁粉制动器），二是带的张紧形式采用了螺旋调节。

带传动的滑动率、有效拉力和效率的计算公式同式（8-2）、（8-3）和（8-4），这几个公式中的转速n1和n2，转矩T1和T2在仪器上分别显示为n

、n

和FC、FL。

1.实验台结构简介

图8-4是实验台、测试仪和调压器的照片。

主动带轮1安装在电动机的输出轴上，电动机安装在实验台的固定支座上；从动带轮3安装在加载器（磁粉制动器）的输入轴上，加载器安装在实验台的可移动支座上。

两个带轮直径相等。

实验前可通过螺旋调整机构4使移动支座沿滚珠导轨方向左右移动，从而保证安装在主、从动轮上的V带获得所要求的张紧力。

锁紧装置5可以保证实验中两带轮的中心距不变。

调节加载器输入电压的大小，即可改变加载器上的电磁吸力，从而实现改变V带负载的目的。

2.转矩和转速的测量

实验装置内装有两个信号盘和扭力杆，工作时随着载荷的增加，扭力杆的扭转角变大，从而使得两个信号盘上的弧形孔相互重叠的部分增多，也就是说通过的光弧也愈长，然后经过光电传感器和测试仪进行脉冲发送与检测，并经标定量化处理后，即可测定转矩的大小。

转速的测量也是通过光电传感器和信号盘进行的，当信号盘转过一周时所需的时间为T（秒）时，测试仪可根据公式n=60/T（r/min）进行计算处理，得到转速。

3.转差速n0的测量

（1）闪光测速法

从动轮上装有一个闪光灯，当主动轮每转一周时，该闪光灯即闪亮一次。

如果带传动没有弹性滑动，即n

—n

=0，可以看到闪光点在一固定位置不动；如果存在弹性滑动，则看到闪光点朝着与从动轮旋转方向相反的方向转动，而一分钟内闪光点转过多少圈即为转差速n0的数值。

此法比较直观，便于观察。

（2）测试仪检测

根据仪器测得n

和n

，由公式n0＝n

—n

可计算出n0的值。

4.操作步骤

（1）全部卸载：

①关断实验台后面板右边的加载开关。

②分别将加载电位器（在仪器前面板上）和调压器的调压手轮反时针旋转到底，不允许带载启动，否则会因起动电流过大而烧断熔断器。

（2）选定预紧力：

实验前要松开紧定螺钉，通过旋转圆螺母移动螺旋套使压簧变形来实现。

拉杆指针每移动一格，单边V带的预紧力就增加3.5N（压簧的刚度为7N/格），一般取2格（F0=7N）或3格（F0=10.5N）。

（3）启动：

接通测试仪电源开关和实验台的总电源开关（分别在它们的后面板左边）。

顺时针缓慢转动调压器的手轮，实验台运转。

按“测n1”键，使n1的数值显示30010r/min（注意：

每转动一次调压手轮，要重新按“测n1”键），等运转平稳后，进行下面操作。

（4）对零：

先按“调测”键，测显Eu和n1，待单位指示灯“V”亮并停止闪动后，再按

“对零”键，仪器测显初始数据两遍后自动清零，这一过程完成后，单位指示灯“V”亮并停止闪动。

（5）第一次加载：

先接通实验台后面板右边的加载开关（后面板左边的开关为总电源开关，不能按错）。

顺时针转动加载电位器旋钮，按“测V”键，使加载电压