带传动的滑动率和效率测定的实验方案设计

1、带传动的滑动率和效率测定的实验方案设计一、实验目的1 .深入了解带传动的原理以及传动摩擦和滑动时候的相关问题。2 .深入了解、掌握机械带传动效率及滑动率测量方法及原理，了解测 量过程所使用的仪器、仪表以及传感器的工作原理。3 .观察带传动的弹性滑动和打滑现象，加深对带传动工作原理和设计 准则的理解。4.通过对滑动曲线（名一F曲线）和效率曲线（耳一F曲线）的测定和 分析，深刻认识带传动特性、承载能力、效率及其影响因素。二、实验的理论依据由于带是弹性体，受力不同的时候伸长量不等，使带传动发生弹性滑 动现象。在带绕带轮滑动传动时候，带的压力由Fi下降到F2所以带的弹性变形也要相应减小，亦即带在逐渐缩

2、短，带的速度要落后于带轮，因此 两者之间必然发生相对滑动。同样的现象也发生在从动轮上，但是情况恰 好相反。带从松边转到紧边时，带所受到的拉力逐渐增加，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。其中：带收到的张紧力Fo,紧边拉力Fi，松边拉力F2。贝心有效拉力F=Fi- F2等于带沿带轮的接触弧上摩擦力的总和 Ff带传动中滑动的程度用滑动率表示，其表达式为Vi 一 v 2ViD 2 n 2(1 2 -)100 %D n式中 Vi、V2分别为主动轮、从动轮的圆周速度，单位：m/s ;ni、n2分别为主动轮、从动轮的转速，r/min ；Di、D2

3、分别为主动轮、从动轮的直径， mm随着带的有效拉力F的增大而I-滑动曲线2-效率曲线图2-i带传动的滑动曲线和效率曲线如图2-I所示，带传动的滑动（曲线I） 增大，表示这种关系的曲线称为滑动曲线。 当有效拉力F小于临界点F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超过临界点F 点以后，滑动率急剧上升，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Fmax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 F超过临界点F点以

4、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等于或稍小于临界点F，这时带传动的效率最高，滑动率；=i% 2%，并且还有余力负担短时间（如启 动时）的过载。三、实验台的结构与工作原理本实验的设备是PC A型带传动实验台。该实验主机主要由两台直流电机组成，其中一台作为原动机，另一台则作为 负载的发电机，原动机由直流调速电路供给电枢以不同的端电压，可实现 无级调速。主、从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。3456789图2-2PC A型实验台1.电机滑动底板2.砝码3.百分表 4.测力杆及测力装置5.电动机及主动带轮6.平带7.光电测速装置8.发电机及从

5、动带轮9.负载灯泡10.负载开关1丄电源开关12.调速开关带传动的加载装置是在直流发电机的输出电路上，并联了八个40瓦的灯泡作负载。每按一下“加载”按键，即并上一个负载电阻（减小了总电阻）， 由于发电机的输出功率为 P=V2/R,因此并联负载电阻后使得发电机负载增 加，电枢电流增大，电磁转矩增大，即发电机的负载转矩的增大，实现了 改变带传动输出转矩的作用，即带的受力增大，两边拉力差也增大，带的弹性滑动逐步增加。当带传递的载荷刚好达到所能传递的最大有效圆周力时， 带开始打滑，当负载继续增加时则完全打滑。原动机装在滑动底板上，可沿底板滑动，与牵引钢丝绳、定滑轮和砝码2 一起组成带传动的预紧力形成机

6、构。通过改变砝码的质量，使钢丝绳 拉动滑动底板，即可设定带传动的预紧力。2. 测量系统1. 电测模块 是由发光二极管、光敏电阻、光敏三机管安装于二者 之间的遮光板测量转速的，发光二级管发出红外线，通过安装与电动 机主轴的遮光板（遮光板再同一半径上均匀的打出了许多小孔），是光敏三极管感受到脉冲光信号，并将其转换成脉冲电信号，经电路处 理为标准的转速显示于LED上。带轮转动时，就可在数码管上直接读出主动带轮转速 ni和从动轮转速n2。因带轮直径Di = D2，可以得出滑动率；的计算公式 7、- 72Vi(1D 2 n 2D inin - n2nii00 %2. 电控模块-将220V、50Hz的市电

7、流整流成直流电，经电位器调压 调节电动机的转速。3. 负载-电动机为从动轮的负载，灯泡为发电机的负载。负载的大小（接通灯泡的数量）由按钮开关控制。4. 扭矩的测量 测量方法为平衡电机法。有电机工作原理可知，定子与转子之间有一对互为反作用的扭矩，所以定子转矩大小即为转子转矩的大小。电机通过轴承由一对支架支撑，电机扭臂固定于电机钉子上，在扭臂的端部有一触头，作用于力传感器上，有公式 M=FL可以得到电机的扭矩。主动轮上的扭矩：Ti = F1L1 (Nmm)从动轮上的扭矩：T2 = F2L2 (Nmm)式中Fi, F2为主从动轮压力传感器测得的数值，可通过面板直接读出Li、L2 测力计的力臂，Li=

8、 L2= ? mm。测得不同负载下主动轮的转速ni和从动轮的转速n2以及主动轮的转矩Ti和从动轮的转矩T2后，带传动效率可由3式确定(3)带传动的有效拉力可近似由下面的公式计算二"DT(4)式中 Pi、P2为带传动的输入、输出功率；Ti、T2为带传动的输入、输出转矩。以有效拉力F为横坐标，分别以不同载荷下的；和 之值为纵坐标,就可画出带传动的弹性滑动曲线和效率曲线，如图2-i所示序号仪器设备名称仪器设备型号数量主要用途a直流电动机i台机械能输入(电能转化机械能)b直流发电机i台机械能输出(机械能转化为电能)c带轮V带、平带通用2个机械能传递d传动轮V带、平带（各一）2条机械能传递e螺

9、口灯头及灯泡40w9套发电机负载f电机支架及轴承2套支撑电机定子，使电机定子能够回转g电机扭臂2套测量扭矩（扭臂的长度为力臂大小）h力传感器2套测量扭矩（应变大小与力成正比）i电控模块1套整流、调压等j电测模块1套转速及扭矩测量及显示k按钮开关10控制总电源及发电机负载l底座1套支撑固定其他部件m咫尺测量扭臂长度5.建议：实验过程中主动轮的转速调节范围为100002000转/分三、实验步骤1.检查安装。将选定的平带合适的安装好在两带轮上。启动实验台的电动机，待带传动运转平稳后，可进行带传动实验。2. 确定带的初拉力2Fo值。根据初拉力的大小决定砝码2 （图1-1）的重量，将传动带张紧。（注意，

10、记录实验台机主要参数，如带型号，Di、D2、Li、L2，等）。3空载调零。调整测力磅秤读数的零点，检查发电机负载应为零值。4.按操作规程缓慢启动电动机，将转速调至一定值（按辅导教师的规定）， 并注意随时保持转速的稳定性。逐级调整发电机负载，记录各级负载下的ni、n2、Ti、T2、值，依次做到带在带轮上接近明显打滑时为止（滑 动率约为20%30%即可），停止试验。卸去负载，按上述程序重复做 一次，再停机，并将实验数据记录在表 1-1中，取两次的平均值。测得 的数据应不少于68点。5. 改变初拉力2Fo （或主动轮转速），重复上述步骤，做出另一组试验 数据。并将实验数据记录在表1-2中。6. 根据表1-1、1-2中的实验记录数据在坐标纸上合适取单位，描点，画 出带传动滑动率曲线和效率曲线，即&F、-F关系曲线图（用16开座标纸 绘出）六、实验预期结果带传动最合理的状态，应使有效拉力F等于或稍小于临界点 F,这时带 传动的效率最高，滑动率；=1% 2%，并且还有余力负担短时间（如启动 时）的过载。七、实验报告整理将上述实验结果，整理成实验报告。实验报告实验名称：姓名：班级：学