實(shí)驗(yàn)3.帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和效率測定實(shí)驗(yàn)

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1、實(shí)驗(yàn)3帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和效率測定實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 概述 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證帶傳動(dòng)在工作中不打滑， 同時(shí)又有足夠的疲勞強(qiáng)度和一定的壽 命。傳動(dòng)帶不出現(xiàn)打滑的臨界條件取決于帶傳動(dòng)的滑動(dòng)與承載能力 （有效拉力、轉(zhuǎn)矩或傳遞 功率）之間的關(guān)系。在傳動(dòng)條件、初拉力一定的情況下帶傳動(dòng)的滑動(dòng)與有效拉力 F之間的 關(guān)系曲線如圖3-1所示。圖中 -F曲線稱為帶傳動(dòng)滑動(dòng)曲線， -F曲線為帶傳動(dòng)效率曲線。 —滑動(dòng)系數(shù)，F(xiàn) —帶 其中: 的工作拉力，一帶 圖3-1帶傳動(dòng)滑動(dòng)曲線和效率曲線 v. -v2 D2 n2 , 、 ；=——二（1 2 -） 100% （3-1 ） v. D1 n1 其中

2、： W、V2和n-分別為主動(dòng)輪、、從動(dòng)輪的線速度和轉(zhuǎn)速，單位為 m/s和r/min ； D1、 D2分別為主動(dòng)輪、、從動(dòng)輪的計(jì)算直徑，單位為 mm 由圖可知，滑動(dòng)曲線在開始一段， 滑動(dòng)系數(shù)隨有效拉力的增加而呈線性增加， 這時(shí)傳動(dòng) 帶處于彈性滑動(dòng)范圍內(nèi)工作， 屬于彈性滑動(dòng)區(qū)。當(dāng)拉力增加至超過某一值后， 滑動(dòng)系數(shù)增加 很快，帶處于彈性滑動(dòng)與打滑同時(shí)存在的范圍內(nèi)工作，屬于打滑區(qū)。當(dāng)拉力繼續(xù)增加， 增加 到一定值時(shí)，帶在帶輪上處于完全打滑工作狀態(tài)， 此時(shí)滑動(dòng)系數(shù)&近于直線上升。為了保證 傳動(dòng)帶在工作中不打滑， 又能發(fā)揮帶的最大工作能力， 臨界條件應(yīng)取在k點(diǎn)，在這一臨界條 件下，滑動(dòng)系數(shù) =1

3、%?2%,且傳動(dòng)效率 處于較高值。 為測定帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)率，須測定帶傳動(dòng)輸入和輸出軸的轉(zhuǎn)速。 由于帶傳動(dòng)時(shí)彈性滑 動(dòng)量較?。??2%）,兩輪的轉(zhuǎn)速相差不大，如采用接觸式的機(jī)械法測量，由于測試精度低， 2 測試結(jié)果誤差大， 甚至測量不到彈性滑動(dòng)的現(xiàn)象， 因而對(duì)轉(zhuǎn)速的測量應(yīng)采用測試精度高的轉(zhuǎn) 速測試設(shè)備，如光電測試法或閃頻法（見第 2 章轉(zhuǎn)速的測試） 。 為了測量帶傳動(dòng)出現(xiàn)打滑的臨界點(diǎn)， 在選用實(shí)驗(yàn)負(fù)載時(shí)應(yīng)合理選用負(fù)載。 如采用制動(dòng)器 負(fù)載， 則達(dá)到最大傳動(dòng)功率時(shí)傳動(dòng)打滑， 負(fù)載抱死，這樣就往往不能給出打滑的臨界點(diǎn)；而 采用電機(jī)作負(fù)載時(shí)，帶傳動(dòng)打滑時(shí)負(fù)載不會(huì)抱死，容易得到圖 3-

4、1 所示的實(shí)驗(yàn)曲線，但傳動(dòng) 打滑時(shí)的極限功率測量不到。 帶傳動(dòng)的效率較高對(duì)轉(zhuǎn)矩的測量應(yīng)采用精度較高的實(shí)驗(yàn)設(shè)備， 防止因測試誤差超過精度 導(dǎo)致的數(shù)據(jù)失真。 二、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．觀察帶傳動(dòng)中的彈性滑動(dòng)現(xiàn)象及過載后的打滑現(xiàn)象與承載能力、帶傳動(dòng)的效率的關(guān) 系。 2．了解帶傳動(dòng)傳遞的功率變化時(shí)，帶的有效拉力與彈性滑動(dòng)系數(shù)、傳動(dòng)效率之間的關(guān) 系。 3．了解帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)原理，掌握轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速差的實(shí)驗(yàn)原理和測試方法。 4．掌握帶傳動(dòng)的滑動(dòng)和效率的測試方法，掌握帶傳動(dòng)最合理的工作狀態(tài)，探討改善帶 傳動(dòng)性能的措施。 三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 通過實(shí)驗(yàn)， 測試負(fù)載變化時(shí)帶傳動(dòng)的有效拉力與彈性滑動(dòng)率的關(guān)

5、系； 以及帶傳動(dòng)的有效 拉力與傳動(dòng)效率的關(guān)系。 繪制帶傳動(dòng)滑動(dòng)曲線和效率曲線， 使學(xué)生了解帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和 打滑對(duì)傳動(dòng)效率的影響。 1．實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)臺(tái)由機(jī)械部分和電路控制兩部分組成。 1） 機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)、原理 機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)如圖 3-2 所示。帶傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入采用調(diào)速電動(dòng)機(jī) 5，方便調(diào)節(jié)輸入功 率，輸出負(fù)載采用直流發(fā)電機(jī) 8，其電樞繞組兩端接上燈泡負(fù)載 9，發(fā)電機(jī)每按一下面板上 的加載按鈕，負(fù)載電阻增加，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)即帶傳動(dòng)負(fù)載的調(diào)節(jié)。 原動(dòng)機(jī)的底座 1 為浮動(dòng)結(jié)構(gòu)， 能沿水平方向移動(dòng)， 底座 1 通過鋼絲繩、 定滑輪與砝碼相 連，改變砝碼的大小，即可準(zhǔn)確的預(yù)定帶傳動(dòng)

6、的初拉力。 帶傳動(dòng)輸入和輸出軸的轉(zhuǎn)矩采用機(jī)械式測功機(jī)的原理測定轉(zhuǎn)矩， 如圖 3-2 所示，兩電機(jī) 2 均采用懸掛支撐，電機(jī)定子可轉(zhuǎn)動(dòng)， 其外殼上裝有測力桿，支點(diǎn)壓在壓力傳感器 3上，當(dāng)傳 遞載荷時(shí)，作用在定子上的力矩 T使定子轉(zhuǎn)動(dòng)。通過壓力傳感器 3得到正比于電動(dòng)機(jī)何負(fù) 載發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩院士信號(hào)。電子電路將該信號(hào)同哦 A/D轉(zhuǎn)換成主、從動(dòng)帶輪的驅(qū)動(dòng)力和阻 力數(shù)據(jù)，由顯示面板讀出。 4 # 圖3-2帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)外觀結(jié)構(gòu)圖 1-電機(jī)浮動(dòng)底板 2-法碼3-壓力傳感器4-測力桿5-主動(dòng)電動(dòng)機(jī)6-平帶7-光電測速裝置（圖中被遮住了） 8-發(fā)電機(jī)9-燈泡負(fù)

7、載 10-機(jī)殼11-控制面板 2）電路部分的工作原理 圖3-3a為實(shí)驗(yàn)設(shè)備電子電路的邏輯框圖。圖 3-3b為帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制面板圖。 電路部分由電機(jī)調(diào)速電源電路、 轉(zhuǎn)速測試和顯示電路、 驅(qū)動(dòng)和負(fù)載力測試電路等部分組 成。 調(diào)節(jié)板面上"調(diào)速”旋鈕改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變帶傳動(dòng)的輸入功率；同時(shí)通過帶傳動(dòng) 改變了發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)輸出不同的功率。由發(fā)電機(jī)的電樞端最多可并接 8個(gè)40W 輸入和輸出轉(zhuǎn)矩 燈泡用為負(fù)載，改變面板上A?H的開關(guān)狀態(tài)，即可改變發(fā)電機(jī)的負(fù)載量。 由壓力傳感器測得。 轉(zhuǎn)速測量電路由兩電機(jī)后端安裝的光電測速的角位移傳感器、 測速轉(zhuǎn)盤以及A/D轉(zhuǎn)換板 組成，所

8、測主、從動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)速在面板上由數(shù)碼顯示。顯示電路由左、右兩組 LED數(shù)碼管 分別顯示電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在單片機(jī)的程序控制下，可分別完成“復(fù)位” 、“查看”和 “存儲(chǔ)”功能、“測量”功能。通電后，該電路自動(dòng)開始工作，個(gè)位右下方的小數(shù)點(diǎn)亮，即 表示電路正在檢測并計(jì)算電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 通電后或檢測過程中， 一旦發(fā)現(xiàn)測速顯示 不正常或需要重新啟動(dòng)測速時(shí)，可按“復(fù)位”鍵。當(dāng)需要存儲(chǔ)記憶所測到的轉(zhuǎn)速時(shí)， 可按“存 儲(chǔ)”鍵，一共可存儲(chǔ)最近的 10個(gè)數(shù)據(jù)。如果按“查看”鍵，即可查看前一次存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)， 再按可再繼續(xù)向前查看。在“存儲(chǔ)”和“查看”操作后，如需繼續(xù)測量，可按“測量”鍵， 這樣就

9、可以同時(shí)測量電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 ■VD轉(zhuǎn)換 C面板顯示） 6 # 圖3-3a實(shí)驗(yàn)臺(tái)電路系統(tǒng)框圖 # # 圖3-3b 帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制面板圖 1-電源開關(guān) 2-轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 3-電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩顯示 4-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩顯示 5-負(fù)載功率顯示 6-電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速顯示 7-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速顯示 8-加載按鈕 2 ?實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測量和計(jì)算 1）轉(zhuǎn)矩和效率的測定 電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩T1 （即主動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩）和發(fā)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T2 （即從動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩）采用機(jī)械 測功機(jī)方法測定。電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的定子外殼（即機(jī)殼）支承在支座的滾動(dòng)軸承中，并可繞 與轉(zhuǎn)子相重合的軸線任意擺動(dòng)。

10、根據(jù)機(jī)械測功機(jī)的原理，作用于定子上的力矩與轉(zhuǎn)子上的力 矩是大小相等方向相反的，因此 主動(dòng)輪上轉(zhuǎn)矩? ％二FiLi N m 從動(dòng)輪上轉(zhuǎn)矩? T^ F2 L2 N m 其中，F(xiàn)i, F2為主從動(dòng)輪壓力傳感器測得的數(shù)值，可通過面板直接讀出。 Li, L2為兩個(gè)力臂，由實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)給出， Li =L2=120mm 2 ）有效拉力的計(jì)算 帶傳動(dòng)的有效拉力 F - 2Ti Di 其中：Ti為主動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩， Di為主動(dòng)輪直徑，由實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)， Di =i20 mm 所以 F -2 Fi Li Di 3） 滑動(dòng)系數(shù)的測量 主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速ni和從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2是通過裝在它們前面的光電傳感器由數(shù)字

11、轉(zhuǎn)速儀測出的 （在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上直接顯示讀數(shù)） ，由于試驗(yàn)臺(tái)的 D=C2,根據(jù)式3-i得 n2 ；=（i 2） i0% 4） 帶傳動(dòng)的效率 由實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)Li = L2，貝V =P2」2 H F?匕 R Ti ni Fi 其中： R,P2為主動(dòng)、從動(dòng)輪上的功率； ni, n2為主動(dòng)、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速， r/min ； Fi, F2為主從動(dòng)輪壓力傳感器測得的數(shù)值。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 i ?打開計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)“帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”軟件，進(jìn)入帶傳動(dòng)的封面，單擊左鍵，進(jìn)入 帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)說明界面。 2． 在帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)說明界面下方單擊“實(shí)驗(yàn)”鍵，進(jìn)入帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)分析界面。 3． 啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電動(dòng)機(jī)，

12、待帶傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，可進(jìn)行帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)。 4. 確定帶的初拉力2F。值。根據(jù)初拉力的大小決定砝碼 2 （圖3-2 ）的重量，將傳動(dòng)帶 張緊（注意，記錄實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)主要參數(shù)，如帶型號(hào)， D、D、Li、La,…等）。 5. 空載調(diào)零。調(diào)整測力磅秤讀數(shù)的零點(diǎn)，檢查發(fā)電機(jī)負(fù)載應(yīng)為零值。 6. 按操作規(guī)程緩慢啟動(dòng)電動(dòng)機(jī),將轉(zhuǎn)速調(diào)至一定值（按輔導(dǎo)教師的規(guī)定） ,并注意隨 時(shí)保持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性。逐級(jí)調(diào)整發(fā)電機(jī)負(fù)載，記錄各級(jí)負(fù)載下的 ni、na、Ti、T2、值，依次 做到帶在帶輪上接近打滑時(shí)為止（滑動(dòng)率 約為10%即可），停止試驗(yàn)。卸去負(fù)載，按上述 程序重復(fù)做一次，再停機(jī)，取兩次的平均值。測得的數(shù)據(jù)

13、應(yīng)不少于 6?8點(diǎn)。 7. 改變初拉力（或主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速） ,重復(fù)上述步驟,做出另一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 8. 要打印帶傳動(dòng)滑動(dòng)曲線和效率曲線。在該界面下方單擊“打印”鍵,打印機(jī)自動(dòng)打 印出帶傳動(dòng)滑動(dòng)曲線和效率曲線。 如果實(shí)驗(yàn)結(jié)束,單擊“退出” ,返回 Windows 界面。 8 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 帶傳動(dòng)的滑動(dòng)與效率實(shí)驗(yàn)報(bào)告 班級(jí) ————— 姓名————— 學(xué)號(hào)————— 、帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)簡圖及主要參數(shù) 帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)簡圖 實(shí)驗(yàn)臺(tái)型號(hào)： ————— ，實(shí)驗(yàn)臺(tái)編號(hào)： ————— 1．帶的型號(hào) ————— ；帶的斷面積 A= mm 2 2. 帶輪直徑 D1=D2= mm 3. 測力桿力臂長度

14、 L1= mm L2= mm 4. 張緊形式：導(dǎo)軌懸重張緊 懸重砝碼 G= N 10 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 初拉力2Fo= （ N） 主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 n〃 r/min 從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 n2/ r/min 測力計(jì)讀數(shù) 讀數(shù)值 q/n

15、 測力計(jì)讀數(shù) 讀數(shù)值 Q/N 主動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩 Ti/N ? mm 主動(dòng)輪 Qni 從動(dòng)輪 Qn2 滑動(dòng)系數(shù) / % 有效拉力 F/ N 傳動(dòng)效率 n 初拉力2Fo= (N) 主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 n〃 r/min

16、 從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 n2/ r/min 測力計(jì)讀數(shù) 讀數(shù)值 Q/N 測力計(jì)讀數(shù) 讀數(shù)值 Q/N 主動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩 Ti/N ? mm 主動(dòng)輪 Q n 從動(dòng)輪 Q ,n2 滑動(dòng)系數(shù) /% 有效拉力 F/N 傳動(dòng)效率 n 注：讀數(shù)值按磅秤或測力計(jì)讀數(shù)單位填寫，再將單位轉(zhuǎn)化為（ N）填入Qi或Q2欄中 「F、 -F關(guān)系曲線圖（用16開座標(biāo)紙繪出附于報(bào)告后面） 四、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論 實(shí)驗(yàn)成績 審閱教師 11