实验3.带传动的弹性滑动和效率测定实验

1、实验3带传动的弹性滑动和效率测定实验指导书概述带传动的设计准则是保证带传动在工作中不打滑，同时又有足够的疲劳强度和一定的寿命。传动带不出现打滑的临界条件取决于带传动的滑动与承载能力(有效拉力、转矩或传递功率)之间的关系。在传动条件、初拉力一定的情况下带传动的滑动与有效拉力F之间的关系曲线如图3-1所示。图中£-F曲线称为带传动滑动曲线，n-F曲线为带传动效率曲线。其中:£滑动系数,F带传动的效率，K打滑临的工作拉力，”一带界点。图3-1带传动滑动曲线和效率曲线v1-v2D2n2w=-=(1-X-)X100%(3-1)ViD1n1其中：v1、V-和nn-分别为主动轮、从动轮的

2、线速度和转速，单位为m/s和r/min；D1、D2分别为主动轮、从动轮的计算直径，单位为mm由图可知，滑动曲线在开始一段，滑动系数随有效拉力的增加而呈线性增加，这时传动带处于弹性滑动范围内工作，属于弹性滑动区。当拉力增加至超过某一值后，滑动系数增加很快，带处于弹性滑动与打滑同时存在的范围内工作，属于打滑区。当拉力继续增加，增加到一定值时，带在带轮上处于完全打滑工作状态，此时滑动系数e近于直线上升。为了保证传动带在工作中不打滑，又能发挥带的最大工作能力，临界条件应取在k点，在这一临界条件下，滑动系数e=1%2%,且传动效率“处于较高值。为测定带传动的弹性滑动率，须测定带传动输入和输出轴的转速。由

3、于带传动时弹性滑动量较小(12%),两轮的转速相差不大，如采用接触式的机械法测量，由于测试精度低，测试结果误差大，甚至测量不到弹性滑动的现象，因而对转速的测量应采用测试精度高的转速测试设备，如光电测试法或闪频法（见第2章转速的测试）。为了测量带传动出现打滑的临界点，在选用实验负载时应合理选用负载。如采用制动器负载，则达到最大传动功率时传动打滑，负载抱死，这样就往往不能给出打滑的临界点；而采用电机作负载时，带传动打滑时负载不会抱死，容易得到图3-1所示的实验曲线，但传动打滑时的极限功率测量不到。带传动的效率较高对转矩的测量应采用精度较高的实验设备，防止因测试误差超过精度导致的数据失真。二、实验目

4、的1 .观察带传动中的弹性滑动现象及过载后的打滑现象与承载能力、带传动的效率的关系。2 .了解带传动传递的功率变化时，带的有效拉力与弹性滑动系数、传动效率之间的关系。3 .了解带传动实验台结构原理，掌握转矩、转速、转速差的实验原理和测试方法。4 .掌握带传动的滑动和效率的测试方法，掌握带传动最合理的工作状态，探讨改善带传动性能的措施。三、实验内容通过实验，测试负载变化时带传动的有效拉力与弹性滑动率的关系；以及带传动的有效拉力与传动效率的关系。绘制带传动滑动曲线和效率曲线，使学生了解带传动的弹性滑动和打滑对传动效率的影响。1 .实验设备和实验原理实验台由机械部分和电路控制两部分组成。1）机械部分

5、的结构、原理机械部分的结构如图3-2所示。带传动系统的输入采用调速电动机5,方便调节输入功率，输出负载采用直流发电机8,其电枢绕组两端接上灯泡负载9,发电机每按一下面板上的加载按钮，负载电阻增加，实现发电机即带传动负载的调节。原动机的底座1为浮动结构，能沿水平方向移动，底座1通过钢丝绳、定滑轮与祛码相连，改变祛码的大小，即可准确的预定带传动的初拉力。带传动输入和输出轴的转矩采用机械式测功机的原理测定转矩，如图3-2所示，两电机均采用悬挂支撑，电机定子可转动，其外壳上装有测力杆，支点压在压力传感器3上，当传递载荷时，作用在定子上的力矩T使定子转动。通过压力传感器3得到正比于电动机何负载发动机的转

6、矩院士信号。电子电路将该信号同哦A/D转换成主、从动带轮的驱动力和阻力数据，由显示面板读出。图3-2带传动实验台外观结构图1-电机浮动底板2-法码3-压力传感器4-测力杆5-主动电动机6-平带7-光电测速装置（图中被遮住了）8-发电机9-灯泡负载10-机壳11-控制面板2）电路部分的工作原理图3-3a为实验设备电子电路的逻辑框图。图3-3b为带传动实验台控制面板图。电路部分由电机调速电源电路、转速测试和显示电路、驱动和负载力测试电路等部分组成。调节板面上“调速”旋钮改变电动机的转速，改变带传动的输入功率；同时通过带传动改变了发电机的转速，使发电机输出不同的功率。由发电机的电枢端最多可并接8个4

7、0W灯泡用为负载，改变面板上AH的开关状态，即可改变发电机的负载量。输入和输出转矩由压力传感器测得。转速测量电路由两电机后端安装的光电测速的角位移传感器、测速转盘以及A/D转换板组成，所测主、从动带轮的转速在面板上由数码显示。显示电路由左、右两组LED数码管分别显示电动机和发电机的转速。在单片机的程序控制下，可分别完成“复位”、“查看”和“存储”功能、“测量”功能。通电后，该电路自动开始工作，个位右下方的小数点亮，即表示电路正在检测并计算电动机和发电机的转速。通电后或检测过程中，一旦发现测速显示不正常或需要重新启动测速时，可按“复位”键。当需要存储记忆所测到的转速时，可按“存储”键，一共可存储

8、最近的10个数据。如果按“查看”键，即可查看前一次存储的数据，再按可再继续向前查看。在“存储”和“查看”操作后，如需继续测量，可按“测量”键，这样就可以同时测量电动机和发电机的转速。图3-3a实验台电路系统框图a7rl转换图3-3b带传动实验台控制面板图1-电源开关2-转速调节3-电动机转矩显示4-发电机转矩显示5-负载功率显示6-电动机转速显示7-发电机转速显示8-加载按钮2 .实验数据测量和计算1）转矩和效率的测定电动机输出转矩T1（即主动轮转矩）和发电机负载转矩T2（即从动轮转矩）采用机械测功机方法测定。电动机或发电机的定子外壳（即机壳）支承在支座的滚动轴承中，并可绕与转子相重合的轴线任

9、意摆动。根据机械测功机的原理，作用于定子上的力矩与转子上的力矩是大小相等方向相反的，因此主动轮上转矩.I=F1L1Nm从动轮上转矩.T2=F2L2Nm其中，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为两个力臂，由实验台的结构给出，Li=L2=120mm2）有效拉力的计算带传动的有效拉力F=红Di其中：Ti为主动轮转矩，Di为主动轮直径，由实验台结构，Di=120mm所以F/FiLiDi3）滑动系数的测量主动轮转速ni和从动轮转速n2是通过装在它们前面的光电传感器由数字转速仪测出的（在实验台上直接显示读数），由于试验台的D=D,根据式3-i得n2名=（i-2）&qu

10、ot;0%ni4）带传动的效率由实验台结构Li=L2,则F2T2n2F2n2l一P一下父必Fi><ni其中：Pi,P2为主动、从动轮上的功率；n1，n2为主动、从动轮的转速，r/min；Fi,F2为主从动轮压力传感器测得的数值。四、实验步骤i.打开计算机，启动“带传动实验系统”软件，进入带传动的封面，单击左键，进入带传动实验说明界面。2 .在带传动实验说明界面下方单击“实验”键，进入带传动实验分析界面。3 .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。4 .确定带的初拉力2F0值。根据初拉力的大小决定祛码2（图3-2）的重量，将传动带张紧（注意，记录实验台机主要参数，

11、如带型号，D、D、Li、La,等）。5 .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。6 .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、m、Ti、T2、值，依次做到带在带轮上接近打滑时为止（滑动率e约为10哪口可），停止试验。卸去负载，按上述程序重复做一次，再停机，取两次的平均值。测得的数据应不少于68点。7 .改变初拉力（或主动轮转速），重复上述步骤，做出另一组试验数据。8 .要打印带传动滑动曲线和效率曲线。在该界面下方单击“打印”键，打印机自动打印出带传动滑动曲线和效率曲线。9 .如果实验结束，单击"退出"，返回Windows界面。、实验目的带传动的滑动与效率实验报告班级姓名学号、带传动实验台简图及主要参数带传动实验台简图实验台型号：，实验台编号：1 .带的型号；带的断面积A=mm22 .带轮直径D=Q=mm3 .测力杆力臂长度L尸mmL2=mm4 .张紧形式：导轨悬重张紧悬重祛码G=N三、实验结果初拉力2Fo=(N)主动轮转速ni/r/min从动轮转速n2/r/min测力计读数读数值q/n测力计读数读数值Q2/N主动轮转矩Ti/Nmm主动轮Qni从动轮Qn2滑动系数£/%后效拉力F/N传动效率n初拉