帶傳動(dòng)及齒輪傳動(dòng)效率實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)三帶傳動(dòng)及齒輪傳動(dòng)效率實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、觀察帶傳動(dòng)彈性滑動(dòng)與打滑現(xiàn)象；2、了解帶的初拉力、帶速等參數(shù)的改變對(duì)帶傳動(dòng)能力的影響；3、掌握擺動(dòng)式電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、扭矩、轉(zhuǎn)速差及帶傳動(dòng)效率的基本測(cè)量方法。4、了解封閉功率流式齒輪試驗(yàn)臺(tái)的基本原理、特點(diǎn)及測(cè)定齒輪傳動(dòng)效率的方法。5、通過改變載荷，測(cè)出不同載荷下的傳動(dòng)效率和功率。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測(cè)定不同初拉力下實(shí)驗(yàn)帶的彈性滑動(dòng)曲線（£-F曲線）和效率曲線（”-F曲線）。2、測(cè)定齒輪傳動(dòng)效率，輸出T1-T9關(guān)系曲線及7-T9曲線。其中：T1為輪系輸入扭矩（即電機(jī)輸出扭矩）；T9為封閉扭矩（即載荷扭矩）；刀為齒輪傳動(dòng)效率。三、實(shí)驗(yàn)儀器DCS!型帶傳

2、動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)CLS-II型齒輪傳動(dòng)效率測(cè)試系統(tǒng)四、實(shí)驗(yàn)原理1、帶傳動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)原理（1）調(diào)速和加載主動(dòng)電機(jī)的直流電源由可控硅整流裝置供給，轉(zhuǎn)動(dòng)電位器可改變可控硅控制角，提供給主動(dòng)電機(jī)電樞不同的端電壓，以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)中設(shè)計(jì)了粗調(diào)和細(xì)調(diào)兩個(gè)電位器?？删_的調(diào)節(jié)主動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速值。加載是通過改變發(fā)電機(jī)激磁電壓實(shí)現(xiàn)的。逐個(gè)按動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)操作面上的“加載”按扭（即逐個(gè)并上發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻），使發(fā)電機(jī)激磁電壓加大，電樞電流增大，隨之電磁轉(zhuǎn)矩增大。由于電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)產(chǎn)生相反的電磁轉(zhuǎn)矩，發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)電動(dòng)機(jī)而言，即為負(fù)載轉(zhuǎn)矩。所以改變發(fā)電機(jī)的激磁電壓，也就實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的改變。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)由兩臺(tái)直流電機(jī)組成

3、，左邊一臺(tái)是直流電動(dòng)機(jī)，產(chǎn)生主動(dòng)轉(zhuǎn)矩，通過皮帶，帶動(dòng)右邊的直流發(fā)電機(jī)。直流發(fā)電機(jī)的輸出電壓通過面板的“加載”按鍵控制電子開關(guān)，逐級(jí)接通并聯(lián)的負(fù)載電阻（采用電烙鐵的內(nèi)芯電阻），使發(fā)電機(jī)的輸出功率逐級(jí)增加，也即改變了皮帶傳送的功率大小，使主動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率逐級(jí)增加。圖1直流發(fā)電機(jī)加載示意圖(2)轉(zhuǎn)速測(cè)量兩臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，分別由安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)兩電機(jī)帶輪背后環(huán)形槽中的紅外交電傳感器上測(cè)出。帶輪上開有光柵槽，由光電傳感器將其角位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為電脈沖輸入單片計(jì)算機(jī)中計(jì)數(shù)，計(jì)算得到兩電機(jī)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速值，并由實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的LED顯示器顯示上來也可通過微機(jī)接口送往PC機(jī)進(jìn)一步處理。(參見圖2)LEDQ小微機(jī)接川二廠汨

4、接微機(jī)nl：蟻/主動(dòng)帶輪1一|光電傳耳闌則”>n2;被測(cè)被動(dòng)帶輪2優(yōu)電傳感闕空口圖2PC機(jī)顯示轉(zhuǎn)速示意圖(3)轉(zhuǎn)矩測(cè)量如前所示(參見圖1)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的兩臺(tái)電機(jī)均設(shè)計(jì)為懸掛支承，當(dāng)傳遞載荷時(shí),傳動(dòng)力矩分別通過固定在電機(jī)定子外殼上的杠桿受到轉(zhuǎn)子力矩的反方向力矩測(cè)得。該轉(zhuǎn)矩通過杠桿及拉鉤作用于拉力傳感器上而產(chǎn)生支反力，使定子處于平衡狀態(tài)。所以得到以下結(jié)論。主動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩為T1=L1-F1(N6從動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩為T2=L2F2(N6F1、F2分別為拉力傳感器上所受的力，由傳感器轉(zhuǎn)換為正比于所受力的電壓信號(hào)，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換將模擬量變換為數(shù)字量，并送往單片微機(jī)中，經(jīng)過計(jì)算得到T1、T2,分別由實(shí)驗(yàn)臺(tái)L

5、ED顯示器顯示測(cè)量值。(4)帶傳動(dòng)的圓周力、彈性滑動(dòng)系數(shù)和效率帶傳動(dòng)的圓周力公式:2T12T1義9.8F=(kg)=(N)D1D1(3-3-1)帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)系數(shù)：n1-n2X100%n1(3-3-2)帶傳動(dòng)的效率：P1T2Xn2T=-X100%P2T1Xn1(3-3-3)式中，P1,P2分別為主、從動(dòng)輪功率(KVV;n1,n2分別為主、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速(r/min)。隨著負(fù)載的改變(F的改變)，T1,T2,An=n1-n2的值也改變，這樣可獲得一組e和刀的值，然后可繪出滑動(dòng)曲線和效率曲線。2、齒輪傳動(dòng)效率測(cè)試系統(tǒng)(1)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成內(nèi)輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)A電機(jī)轉(zhuǎn)如傳礴戰(zhàn)CL5-II齒輪傳動(dòng),(a)CLS-I

6、I型齒輪傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)(c)計(jì)算機(jī)(2)實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)(a)試驗(yàn)齒輪模數(shù)m=2(c)速比i=1圖3試驗(yàn)系統(tǒng)框圖如圖3所示，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由如下設(shè)備組成：(b)CLS-II型齒輪傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀(b)齒數(shù)Z4=Z3=Z2=Z1=38(d)直流電機(jī)額定功率P=300w(e)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速N=0-1100r/m(f)最大封閉扭矩TB=15NM(g)最大封閉功率PB=1.5KW(h)實(shí)驗(yàn)臺(tái)尺寸長X寬X高=900X550X300(i)電源220V交流/50Hz(j)中心矩A=76mm(3)實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖4所示，由定軸齒輪副、懸掛齒輪箱、扭力軸、雙萬向連軸器等組成一個(gè)封閉機(jī)械系統(tǒng)。(a)(b)圖4齒輪實(shí)驗(yàn)

7、臺(tái)結(jié)構(gòu)簡圖1、懸掛電機(jī)；2、轉(zhuǎn)矩傳感器；3、浮動(dòng)連軸器；4、霍耳傳感器；5、定軸齒輪副；6、剛性連軸器；7、懸掛齒輪箱；8、祛碼；9、懸掛齒輪副；10、扭力軸；11、萬向連軸器；12、永久磁鋼電機(jī)采用外殼懸掛結(jié)構(gòu)，通過浮動(dòng)連軸器和齒輪相連，與電機(jī)懸臂相連的轉(zhuǎn)矩傳感器把電機(jī)轉(zhuǎn)矩信號(hào)送入實(shí)驗(yàn)臺(tái)電測(cè)箱，在數(shù)碼顯示器上直接讀出。電機(jī)轉(zhuǎn)速由霍耳傳感器4測(cè)出，同時(shí)送往電測(cè)箱中顯示。4、效率計(jì)算(1)封閉功率流方向的確定由圖2可知，試驗(yàn)臺(tái)空載時(shí)，懸臂齒輪箱的杠桿通常處于水平位置，當(dāng)加上一定載荷之后(通常加載整碼是0.5kg以上)，懸臂齒輪箱會(huì)產(chǎn)生一定角度的翻轉(zhuǎn)，這時(shí)扭力軸將有一力矩T9作用于齒輪9(其方向?yàn)?/p>

8、順時(shí)針)，萬向節(jié)軸也有一力矩T9'作用于齒輪9',(其方向也順時(shí)針，如忽略摩擦，T9'=T9)。當(dāng)電機(jī)順時(shí)針方向以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，T9與的方向相同，T9'與方向相反，故這時(shí)齒輪9為主動(dòng)輪，齒輪9'為從動(dòng)輪，同理齒輪5'為主動(dòng)輪，齒輪5為從動(dòng)輪，封閉功率流方向如圖所示，其大小為：Pa=T9N99550=P9(KW)該功率的大小決定于加載力矩和扭力軸的轉(zhuǎn)速，而不是決定于電動(dòng)機(jī)。電機(jī)提供的功率僅為封閉傳動(dòng)中損耗功率，即：P1=P9-P9”總故心、T9-Ti單獨(dú)齒輪=T9-T1T9“為總效率，若“=95%則電機(jī)供給的能量，其值約為封閉功率值的1/10,是一

9、種節(jié)能高效的試驗(yàn)方法。(2)封閉力矩T9的確定由圖2(b)可以看出，當(dāng)懸掛齒輪箱杠桿加上載荷后，齒輪9、齒輪9'就會(huì)產(chǎn)生扭矩，其方向都是順時(shí)針，對(duì)齒輪9'中心取矩，得到封閉扭矩T9:(本實(shí)驗(yàn)臺(tái)T9是所加載荷產(chǎn)生扭矩的一半)即：WLT9=W"(N.m)W所加祛碼重力(N)L加載杠桿長度L=0.3m平均效率為：(本實(shí)驗(yàn)臺(tái)電機(jī)為順時(shí)針)Ti電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩(電測(cè)箱輸出轉(zhuǎn)矩顯示值)五、實(shí)驗(yàn)步驟1、帶傳動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)(1)打開計(jì)算機(jī)，運(yùn)行帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。在串口選擇下拉菜單中有一欄機(jī)型選擇,選擇相應(yīng)的機(jī)型，然后點(diǎn)擊數(shù)據(jù)采集功能，等待數(shù)據(jù)的輸入。(2)在接通電源前首先將電機(jī)調(diào)速旋鈕粗調(diào)電

10、位器逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，使開關(guān)“斷開”，細(xì)調(diào)電位器旋鈕逆時(shí)針旋到底。(3)歌電源開關(guān)接通電源，按一下“清零”鍵，此時(shí)主、被動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速顯示為“0”。力矩顯示為“.”，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于“自動(dòng)校零”狀態(tài)。校零結(jié)束后，力矩顯示為“0”再將粗調(diào)調(diào)速旋鈕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)接通“開關(guān)”并慢慢向高速方向旋轉(zhuǎn)，電機(jī)由起動(dòng)，逐漸增速，同時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板上主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速顯示屏上的轉(zhuǎn)速數(shù)，其上的數(shù)字即為當(dāng)時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)主動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速(本實(shí)驗(yàn)建議預(yù)定轉(zhuǎn)速為12001300轉(zhuǎn)/分左右)時(shí)，停止轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，此時(shí)從動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速也將穩(wěn)定地顯示在顯示屏上。(4)在空載時(shí)，記錄主、被動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速。按“加載”鍵一次，第一個(gè)加載指示燈亮，調(diào)整主動(dòng)

11、電機(jī)轉(zhuǎn)速，(此時(shí)，只需使用細(xì)調(diào)電位器進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié))使其仍保持在預(yù)定工作轉(zhuǎn)速內(nèi)，待顯示基本穩(wěn)定(一般LED顯示器跳動(dòng)23次即可達(dá)到穩(wěn)定值)記下主、被動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速值。為便于記錄數(shù)據(jù)，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的面板上還設(shè)置了“保持”鍵，每次加載數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定后，按“保持”鍵可使轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在當(dāng)時(shí)的顯示值不變。按任意鍵，可脫離“保持”狀態(tài)。(5)再按“加載”鍵一次，第二個(gè)加載指示燈亮，再調(diào)整主動(dòng)轉(zhuǎn)速(用細(xì)調(diào)電位器)，仍保持預(yù)定轉(zhuǎn)速，待顯示穩(wěn)定后再次記下主、被動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速。(6)第三次按“加載”鍵，第三個(gè)加載指示燈亮，同前次操作記錄下主、被動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速。(7)重復(fù)上述操作，直至7個(gè)加載指示燈亮，記錄下八組數(shù)

12、據(jù)。根據(jù)這八組數(shù)據(jù)便可作出帶傳動(dòng)滑動(dòng)曲線£-T2及效率曲線“一T2。(8)在記錄下各組數(shù)據(jù)后應(yīng)先將電機(jī)粗調(diào)速旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)至“關(guān)斷”狀態(tài),然后將細(xì)調(diào)電位器逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，再按“清零”鍵。顯示指示燈全部熄滅，機(jī)構(gòu)處于關(guān)斷狀態(tài)，等待下次實(shí)驗(yàn)或關(guān)閉電源。(9)將鼠標(biāo)點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)采集”功能，同時(shí)按下實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的“送數(shù)”鍵，數(shù)據(jù)即被送至計(jì)算機(jī)。(10)一次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)“關(guān)斷”粗調(diào)速電位器，將細(xì)調(diào)電位器逆時(shí)針旋到底。(11)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將實(shí)驗(yàn)臺(tái)電機(jī)調(diào)速電位器開關(guān)關(guān)斷，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)的電源，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“退出”。退出后應(yīng)及時(shí)關(guān)閉計(jì)算機(jī)。2、齒輪傳動(dòng)效率測(cè)試系統(tǒng)(1)打開計(jì)算機(jī)運(yùn)行齒輪實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。在串口選擇下拉

13、菜單中有一欄機(jī)型選擇,選擇相應(yīng)的機(jī)型，然后點(diǎn)擊數(shù)據(jù)采集功能，等待數(shù)據(jù)的輸入。(2)系統(tǒng)聯(lián)接打開電源，并按一下“清零鍵”，此時(shí)，輸出轉(zhuǎn)速顯示為“0”，輸出轉(zhuǎn)矩顯示數(shù)“.”，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于“自動(dòng)校零”狀態(tài)。校零結(jié)束后，轉(zhuǎn)矩顯示為“0”。(3)“調(diào)零”完成后，將實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的調(diào)速旋鈕順時(shí)針慢慢向“高速”方向旋轉(zhuǎn)，電機(jī)起動(dòng)并逐漸增速，同時(shí)觀察電測(cè)箱面板上所顯示的轉(zhuǎn)速值。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1000轉(zhuǎn)/分左右時(shí)，停止轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),此時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩顯示值應(yīng)在0.6-0.8Nm之問。調(diào)節(jié)電位器時(shí)，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的顯示值有一段滯后時(shí)間。一般調(diào)節(jié)后待顯示器數(shù)值跳動(dòng)兩次即可達(dá)到穩(wěn)定值。(4)按下“加載”鍵，調(diào)零及放大倍數(shù)調(diào)整結(jié)束后，為保

14、證加載過程中機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，建議先將電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)低。一般實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速調(diào)到300-800轉(zhuǎn)/分為宜。待實(shí)驗(yàn)臺(tái)處于穩(wěn)定空載運(yùn)轉(zhuǎn)后(若有較大振動(dòng)，要按一下加載整碼吊籃或適當(dāng)調(diào)節(jié)一下電機(jī)轉(zhuǎn)速),在整碼吊籃上加上第一個(gè)整碼。觀察輸出轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩值，待顯示穩(wěn)定(一般加載后轉(zhuǎn)矩顯示值跳動(dòng)2-3次即可達(dá)穩(wěn)定值)后，按一下“保持鍵”，使當(dāng)時(shí)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩值穩(wěn)定不變，記錄下該組數(shù)值，然后按一下“加載鍵”第一個(gè)加載指示燈亮，并脫離“保持”狀態(tài)，表示第一點(diǎn)加載結(jié)束。注意：加載過程中，應(yīng)始終使電機(jī)轉(zhuǎn)速基本保持在預(yù)定轉(zhuǎn)速左右。(5)在吊籃上加上第二個(gè)整碼，重復(fù)上述操作，直至加上八個(gè)整碼，八個(gè)加載指示燈亮，轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩顯示器分別顯示

15、“8888”表示實(shí)驗(yàn)結(jié)束。(6)根據(jù)所記錄下的八組數(shù)據(jù)便可作出齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率4-T9曲線及T1-T9曲線。(7)在記錄下各組數(shù)據(jù)后，應(yīng)先將電機(jī)調(diào)速至零，然后再關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源。(8)當(dāng)確認(rèn)傳送數(shù)據(jù)無誤(否則再按一下“送數(shù)鍵”)后，用鼠標(biāo)選擇“數(shù)據(jù)分析”功能，屏幕所顯示本次實(shí)驗(yàn)的曲線和數(shù)據(jù)。接下來就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合等一系列的工作了。如果在采集數(shù)據(jù)過程中，出現(xiàn)采不到數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，請(qǐng)檢查串口選擇是否正確，串口聯(lián)接是否可靠，然后重新采集。(9)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“退出”菜單，即可退出齒輪實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。退出后應(yīng)及時(shí)關(guān)閉計(jì)算機(jī)及實(shí)驗(yàn)臺(tái)電測(cè)箱電源。六、注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)開始前，檢查傳動(dòng)轉(zhuǎn)速為零(速度轉(zhuǎn)速旋鈕

16、逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底)，避免下次開機(jī)非零速啟動(dòng)；(2)在記錄下各組數(shù)據(jù)后，應(yīng)先將電機(jī)調(diào)速至零，然后再關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“退出”菜單，即可退出齒輪實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。退出后應(yīng)及時(shí)關(guān)閉計(jì)算機(jī)及實(shí)驗(yàn)臺(tái)電測(cè)箱電源。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄并分析表1第一種初拉力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果初拉力F0=包角a=測(cè)量參數(shù)計(jì)算參數(shù)序號(hào)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速ni(r/min)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2(r/min)主動(dòng)輪扭矩T1(N.m)從動(dòng)輪扭矩T2(N.m)效率周()滑差率£有效圓周力F(N)12345678表2第二種初拉力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果初拉力Fo=包角a=測(cè)量參數(shù)計(jì)算參數(shù)序號(hào)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1(r/min)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2(r/min)主動(dòng)輪扭矩T1(N.m)從動(dòng)輪扭矩T2(N.m)效率周()滑差率£有效圓周力F(N)123456782）在方格紙上作出滑動(dòng)曲線（£-F曲線）和效率曲線（刀-F曲線）3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。2、齒