带传动的滑动率和效率测定的实验方案设计

...wd......wd......wd...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，加深对带传开工作原理和设计准那么的理解。4．通过对滑动曲线〔—F曲线〕和效率曲线〔—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F1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F0，紧边拉力F1，松边拉力F2。那么：有效拉力F=F1-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，其表达式为式中v1、v2——分别为主动轮、从动轮的圆周速度，单位：m/s；n1、n2——分别为主动轮、从动轮的转速，r/min；D1、D2——分别为主动轮、从动轮的直径，mm。1-滑动曲线2-效率曲线图2-1带传动的滑动曲线和效率曲线如图2-1所示，带传动的滑动〔曲线1〕随着带的有效拉力F的增大而增大，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，带处于弹性滑开工作状态；当有效拉力1-滑动曲线2-效率曲线图2-1带传动的滑动曲线和效率曲线于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=1%~2%，并且还有余力负担短时间〔如启动时〕的过载。三、实验台的构造与工作原理本实验的设备是PC—A型带传动实验台。该实验台由主机和测量系统两大局部组成，如图2-2所示。主机主机主要由两台直流电机组成，其中一台作为原动机，另一台那么作为负载的发电机，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。3456789345678911211102图图2-2PC—A型实验台⒈电机滑动底板⒉砝码⒊百分表⒋测力杆及测力装置⒌电动机及主动带轮⒍平带⒎光电测速装置⒏发电机及从动带轮⒐负载灯泡⒑负载开关⒒电源开关⒓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到达所能传递的最大有效圆周力时，带开场打滑，当负载继续增加时那么完全打滑。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。测量系统电测模块-------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n1和从动轮转速n2。因带轮直径D1＝D2，可以得出滑动率的计算公式电控模块-----将220V、50Hz的市电流整流成直流电，经电位器调压调节电动机的转速。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。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：T1=F1L1(Nmm)从动轮上的扭矩：T2=F2L2(Nmm)式中为主从动轮压力传感器测得的数值，可通过面板直接读出L1、L2——测力计的力臂，L1=L2=?mm。测得不同负载下主动轮的转速n1和从动轮的转速n2以及主动轮的转矩T1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〔4〕式中P1、P2——为带传动的输入、输出功率；T1、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2-1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1台机械能输入〔电能转化机械能〕b直流发电机1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咫尺测量扭臂长度建议：实验过程中主动轮的转速调节范围为10000~2000转/分。三、实验步骤1．检查安装。将选定的平带适宜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，可进展带传动实验。2.确定带的初拉力2F0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，记录实验台机主要参数，如带型号，D1、D2、L1、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n1、n2、T1、T2、值，依次做到带在带轮上接近明显打滑时为止〔滑动率ε约为20%～30%即可〕，停顿试验。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6～8点。5.改变初拉力2F0〔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适宜取单位，描点，画出带传动滑动率曲线和效率曲线，即ε-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：学号