齒輪傳動效率測試試驗臺設計說明書

1、.齒輪傳動效率測試試驗臺設計說明書齒輪傳動的效率即指一對齒輪的從動輪（軸）輸出功率與主動輪（軸）輸入功率之比。當輸入功率為P1，輸出功率為P2時，則齒輪傳動效率可寫為 式中：、分別為輸入軸和輸出軸的轉矩； 、分別為輸入軸和輸出軸的轉速； 傳動比，利用測試手段，通過測量齒輪試驗箱的輸入和輸出軸的轉矩和轉速，即可由上式迅速確定齒輪的傳動效率。一：測定效率的方式：開放功率流式和封閉功率流式開放功率流式：借助一個加載裝置（機械制動器、電磁測功器或磁粉制動器）來消耗齒輪傳動所傳遞的能量。一般測試對象的功率減小時多采用此種形式。優(yōu)點：與實際工作情況一致，簡單易行，實驗裝置安裝方便。缺點：動力消耗大，對于需

2、作較長時間實驗的場合（如疲勞試驗），耗費能量尤其嚴重。封閉功率流式：采用輸出功率反饋給輸入從而形成功率流封閉。一般測試對象的功率較大時或需作長時間試驗時多采用此種形式。優(yōu)點：電源只提供齒輪傳動中摩擦阻力所消耗的功率，可大大地減小功耗。缺點：試驗臺的控制復雜，價格較高。鑒于在學生實驗中一般都是小功率，而且不需長時間試驗，所以選擇開放功率流式測定效率。二：實驗系統(tǒng)的技術參數1、 齒輪箱的長度：400600mm2、 齒輪箱的寬度：200400mm3、 齒輪箱的高度：300400mm4、 轉速調節(jié)范圍：01440r/min5、 傳動比：2206、 功率條件范圍：04kw7、 扭矩測量范圍：0500Nm

3、動力源測試對象負載三：動力源 直流電動機：將直流電能轉換為機械能的轉動裝置。電動機定子提供磁場，直流電源向轉子的繞組提供電流，換向器使轉子電流與磁場產生的轉矩保持方向不變。特點：1.調速性能好。所謂“調速性能”，是指電動機在一定負載的條件下，根據需要，人為地改變電動機的轉速。直流電動機可以在重負載條件下，實現均勻、平滑的無級調速，而且調速范圍較寬。2.起動力矩大，可以均勻而經濟地實現轉速調節(jié)。因此，凡是在重負載下起動或要求均勻調節(jié)轉速的機械，例如大型可逆軋鋼機、卷揚機、電力機車、電車等，都用直流電動機拖動。交流電動機：用于實現機械能和交流電能相互轉換的機械。交流電動機由定子和轉子組成，并且定子

4、和轉子是采用同一電源，所以定子和轉子中電流的方向變化總是同步的，即線圈中的電流方向變了，同時電磁鐵中的電流方向也變，根據左手定則，線圈所受磁力方向不變，線圈能繼續(xù)轉下去。交流電機（不管是同步還是異步）的轉速都受電源頻率的制約。因此,交流電機的調速比較困難,最好的辦法是改變電源的頻率，而以往要改變電源頻率是比較復雜的。汽油機：以汽油為燃料,采用電點火,轉速一般在30006000轉分，甚至高達每分萬轉。功率由幾百瓦至幾百千瓦。在農林方面廣泛用作采茶機、割草機、機鋤、噴藥機、割灌機、機鋸等的動力；在交通方面用作摩托車、汽車、小艇的動力。此外，用于通信和電影放映機的小型發(fā)電機組，采礦用鑿巖機、建筑用打

5、夯機等，無不以小型汽油機作動力。柴油機：以柴油為燃料，利用壓縮熱自燃，轉速一般在百余轉至五、六千轉每分，功率由幾千瓦至數萬千瓦。廣泛用作汽車、拖拉機、坦克、船舶、軍艦、機車、發(fā)電機組、物料搬運機械、土方機械等的動力。從上面的介紹可以看出，汽油機和柴油機雖然用途廣泛，但是對于本實驗臺來說，動力過于強勁，且調速不便。本實驗臺所測試的減速器，其設計時選用電機帶動，電機額定功率為4kw，滿載轉速1440轉/分。根據本實驗簡單易行的原則，應該盡量使實驗的環(huán)境與減速器實際工作環(huán)境保持一致，以便使測得的數據實際有效。故選用減速器設計時的電機Y系列Y112M-4一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機，額定

6、功率為4kw，滿載轉速1440轉/分。減速器電動機選用Y112M4同步轉速：1500r/min，滿載轉速為1440r/min 四：轉速轉矩測量轉矩測量技術包括兩方面：一是傳感器，二是測試系統(tǒng)。 軸名 參數電動機軸工作軸轉速n(r/min)144076.39功率P(kW)3.443.06轉矩T(Nm)22.81382.55轉矩傳感器主要有兩大類：第一類是以應變片作為敏感元件的傳感器。它在轉軸或與轉軸串聯的彈性軸上安裝4片應變片，應變片連接成惠登斯橋，轉矩使軸的微小變形引起應變片阻值發(fā)生變化，橋輸出信號與轉矩成比例。第二類是通過磁電感應獲取信號的磁（齒）柵式傳感器。這類傳感器輸出信號的本質是角位移

7、信號，需對信號進行組合處理才能得到轉矩信息。它是非接觸式傳感器，無磨損，無摩擦，是目前應用最廣泛的轉矩傳感器。轉速傳感器，將旋轉物體的轉速轉換為電量輸出的傳感器。轉速傳感器屬于間接式測量裝置，可用機械、電氣、磁、光和混合式等方法制造。按信號形式的不同，轉速傳感器可分為模擬式和數字式兩種。前者的輸出信號值是轉速的線性函數,后者的輸出信號頻率與轉速成正比,或其信號峰值間隔與轉速成反比。轉速傳感器的種類繁多、應用極廣，其原因是在自動控制系統(tǒng)和自動化儀表中大量使用各種電機，在不少場合下對低速（如每小時一轉以下）、高速（如每分鐘數十萬轉）、穩(wěn)速（如誤差僅為萬分之幾）和瞬時速度的精確測量有嚴格的要求。常用

8、的轉速傳感器有光電式、電容式、變磁阻式以及測速發(fā)電機等。轉矩傳感器，利用扭軸把轉矩轉換成扭應力或扭轉角，再轉換成與轉矩成一定關系的電信號的傳感器。扭軸的形式有實心軸、空心軸、矩形軸等。按照作用原理不同，扭應力式轉矩傳感器可分為電阻應變式和壓磁式兩種；扭轉角式轉矩傳感器可分為振弦式、光電式和相位差式三種。所以可以選擇兩個額定轉矩為500Nm的JC型轉矩轉速傳感器。測試系統(tǒng)的傳感器都是齒柵式轉矩傳感器。主要分為數字式、單片微機型、通用微機型三種。數字式是采用中小規(guī)模集成電路和組合邏輯設計硬件系統(tǒng)，這是早期的測試系統(tǒng)，缺點是儀器系統(tǒng)可靠性差，功能單一，操作復雜，體積龐大。單片微機型采用單片微機采集與

9、處理數據，體積小、性能高，但是儀器的分析能力弱。通用微機型利用單片微機采集數據，再把數據送到通用微機上進行離線的數據分析與處理。本實驗中只需要測定2個數據，不需要分析，故選用單片微機型的測試系統(tǒng)，具體型號可以選用上海良表儀器儀表有限責任公司（原上海第二電表廠）的ZJYW1型。五：負載機械制動器：由耐熱、抗磨性能好的制動塊及其固定與移動機構組成的，能對水輪發(fā)電機轉子進行摩擦制動的裝置。測功器：測量機械的輸出扭矩或驅動扭矩的裝置。如果同時測得機械的轉速，還可算出機械的輸出功率或驅動功率。測功器主要用來測定發(fā)電機、電動機、內燃機、燃氣輪機和泵等機械的軸功率特性。有些測功器既可吸收被測機械的機械能而測定其輸出功率，又可放出能量測定機械的驅動功率。磁粉制動器：制動部件與運動部件借助于磁粉間的電磁吸力形成的磁粉鏈，同工作面之間的摩擦力產生制動功能的制動器。其具有激磁電流和傳遞轉矩基本成線性關系的特點。在同滑差無關的情況下能夠傳遞一定的轉矩，具有響應速度快、結構簡單、無污染、無噪音、無沖擊振動節(jié)約能源等優(yōu)點。是一種多用途、性能優(yōu)越的自動控制元件?，F已被廣泛應用于造紙、印刷、 塑料、橡膠、紡織、印染、電線電纜、冶金、壓片機以及其他有關卷取加工行業(yè)中