帶傳動(dòng)的滑動(dòng)與效率實(shí)驗(yàn)

帶傳動(dòng)滑動(dòng)與效率實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈳鲃?dòng)中的彈性滑動(dòng)及打滑現(xiàn)象以及與帶傳動(dòng)承載能力的關(guān)系；掌握帶傳動(dòng)的滑動(dòng)和效率的測(cè)試方法，確定帶傳動(dòng)最合理的工作狀態(tài)，探討改善帶傳動(dòng)性能的措施。二、實(shí)驗(yàn)原理帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是:保證傳動(dòng)帶在工作中不打滑,同時(shí)又有足夠的疲勞強(qiáng)度和壽命。傳動(dòng)帶不出現(xiàn)打滑的臨界條件取決于帶傳動(dòng)的滑動(dòng)與承載能力（有效拉力、扭矩或傳遞功率）之間的關(guān)系。在傳動(dòng)條件及初拉力一定的情況下帶傳動(dòng)的滑動(dòng)與有效拉力F之間的關(guān)系曲線￡為滑動(dòng)系數(shù)或稱滑差率TOC\o"1-5"\h\zV-V Dn￡=1 2=（1-2X2）X100% （1）V Dn111式中V2、氣、氣一分別為主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的線速度和轉(zhuǎn)速，m/s和r/min；D］、D2—分別為主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的計(jì)算直徑，mm。由圖可知：滑動(dòng)曲線在開始一段，滑動(dòng)系數(shù)隨有效拉力的增加而成線性增加，這時(shí)傳動(dòng)帶處于彈性滑動(dòng)范圍內(nèi)工作，屬于彈性滑動(dòng)區(qū)。當(dāng)拉力增加至超過(guò)某一值后，滑動(dòng)系數(shù)增加很快，帶處于彈性滑動(dòng)與打滑同時(shí)存在的范圍內(nèi)工作，屬于打滑區(qū)。當(dāng)拉力繼續(xù)增加，帶將在帶輪上處于完全打滑工作狀態(tài)，此時(shí)滑動(dòng)系數(shù)￡近于直線上升。為了保證傳動(dòng)帶在工作中不打滑，又能發(fā)揮帶的最大工作能力，臨界條件應(yīng)取在k點(diǎn)，在這一臨界條件下，滑動(dòng)系數(shù)￡=i?2%，且傳動(dòng)效率n處于較高值。三、實(shí)驗(yàn)裝置1、主要結(jié)構(gòu)及工作原理圖2為帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)外觀結(jié)構(gòu)圖。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要由兩個(gè)直流電機(jī)組成或其中一個(gè)為主動(dòng)電機(jī)5，另一個(gè)為從動(dòng)電機(jī)8，作發(fā)電機(jī)使用，其電樞繞組兩端接上燈泡負(fù)載9，主動(dòng)電機(jī)固定在一個(gè)以水平方向移動(dòng)的底板1上，與發(fā)電機(jī)由一根平皮帶6連接。在與滑動(dòng)底板相連的法碼架上加上法碼，即可拉緊皮帶6。電機(jī)錠子未固定可轉(zhuǎn)動(dòng)，其外殼上裝有測(cè)力桿，支點(diǎn)壓在壓力傳感器上通過(guò)計(jì)算即可得到電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。兩電機(jī)后端裝有光電測(cè)速裝置和測(cè)速轉(zhuǎn)盤，所測(cè)轉(zhuǎn)速在面板上各自的數(shù)碼管上顯示。圖3為實(shí)驗(yàn)設(shè)備邏輯框圖。圖2帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)外觀結(jié)構(gòu)圖1、電機(jī)移動(dòng)底板2、法碼3、壓力傳感器4、彈性測(cè)力桿5圖2帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)外觀結(jié)構(gòu)圖1、電機(jī)移動(dòng)底板2、法碼3、壓力傳感器4、彈性測(cè)力桿5、主動(dòng)電動(dòng)機(jī)6、平皮帶7、光電測(cè)速裝置（圖中被遮住了）8、發(fā)電機(jī)9、燈泡負(fù)載10、機(jī)殼11、控制面板負(fù)載一傳動(dòng)3A/D轉(zhuǎn)換fl實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制及數(shù)據(jù)處理軟件（面板顯示）圖3圖3實(shí)驗(yàn)設(shè)備邏輯框圖1）扭矩和效率的測(cè)定電動(dòng)機(jī)輸出扭矩T1（即主動(dòng)輪扭矩）和發(fā)電機(jī)負(fù)載扭矩T2（即從動(dòng)輪扭矩）采用平衡法來(lái)測(cè)定。電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的定子外殼（即機(jī)殼）支承在支座的滾動(dòng)軸承中，并可繞與轉(zhuǎn)子相重合的軸線任意擺動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)和從動(dòng)電機(jī)帶負(fù)載后，由于定子磁場(chǎng)和電樞轉(zhuǎn)子間

的電磁力的相互作用，主動(dòng)電動(dòng)機(jī)外殼將向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)發(fā)電機(jī)外殼將向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，為了阻止外殼轉(zhuǎn)動(dòng)，它們的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩分別通過(guò)固定在外殼上的壓力傳感器所產(chǎn)生的力矩來(lái)平衡。由于作用于定子上的力矩與轉(zhuǎn)子上的力矩是大小相等方向相反的，因此T-FxL主動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩"i-FiLT-FxL從動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩T2-F2xL2FF其中，F(xiàn)i,F2為主從動(dòng)輪壓力傳感器測(cè)得的數(shù)值，L，LL，L-L為兩個(gè)力臂，且1 2-120mm主從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速和壓力傳感器產(chǎn)生的壓力可通過(guò)面板直接讀出。2）有效拉力的計(jì)算帶的有效拉力2帶的有效拉力2xT 1D1TD其中1為主動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩，1=120mm為主動(dòng)輪直徑2XFXLF- + 1-2xF所以D113）滑動(dòng)系數(shù)和效率的計(jì)算因?yàn)長(zhǎng)1-L2，D1-D2，可得n￡-(1—―)X100%n1PTXnFXnTXnFXn11111P,P式中： P'P2為主動(dòng)、從動(dòng)輪上的功率,n,n"1'2為主動(dòng)、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速。2、主要技術(shù)參數(shù)直流電機(jī)功率為355W調(diào)速范圍50?1500rpm最大負(fù)載轉(zhuǎn)速下降率W5% 初拉力最大值為3kg杠桿測(cè)力臂長(zhǎng)度L1=L2=120mm（—L?—電動(dòng)機(jī)中心至測(cè)力桿支點(diǎn)的長(zhǎng)度）帶輪直徑D1=D2=120mm

實(shí)驗(yàn)臺(tái)總重量45kg3、電氣裝置工作原理圖4為帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板布置圖。該儀器的轉(zhuǎn)速控制由兩部分組成：一部分為由脈沖寬度調(diào)制原理所設(shè)計(jì)的直流電機(jī)調(diào)速電源；另一部分為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)各自的轉(zhuǎn)速測(cè)量電路及顯示電路以及各自的紅外傳感器電路。調(diào)速電源能輸出電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓，還能輸出電動(dòng)機(jī)所需的電樞電壓，調(diào)節(jié)板面上“調(diào)速”旋鈕，即可獲得不同的電樞電壓，也就改變了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過(guò)帶的作用，也就同時(shí)改變了發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)輸出不同的功率。發(fā)電機(jī)的電樞端最多可并接八個(gè)40W燈泡用為負(fù)載，改變面板上A~H的開關(guān)狀態(tài)，即可改變發(fā)電機(jī)的負(fù)載量。轉(zhuǎn)速測(cè)量及顯示電路有左、右兩組LED數(shù)碼管，分別顯示電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在單片機(jī)的程序控制下，可分別完成“復(fù)位”、“查看”和“存儲(chǔ)”功能，以及同時(shí)完成“測(cè)量”功能。通電后，該電路自動(dòng)開始工作，個(gè)位右下方的小數(shù)點(diǎn)亮，即表示電路正在檢測(cè)并計(jì)算電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。通電后或檢測(cè)過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)測(cè)速顯示不正?；蛐枰匦聠?dòng)測(cè)速時(shí)，可按“復(fù)位”鍵。當(dāng)需要存儲(chǔ)記憶所測(cè)到的轉(zhuǎn)速時(shí)，可按“存儲(chǔ)”鍵，一共可存儲(chǔ)記憶最后存儲(chǔ)的10個(gè)數(shù)據(jù)。如果按“查看”鍵，即可查看前一次存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，再按可再繼續(xù)向前查看。在“存儲(chǔ)”和“查看”操作后，如需繼續(xù)測(cè)量，可按“測(cè)量”鍵，這樣就可以同時(shí)測(cè)量電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖4帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板布置圖圖4帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板布置圖1、電流開關(guān)2、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)3、電動(dòng)機(jī)扭矩4、發(fā)電機(jī)扭矩5、負(fù)載功率6、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速7、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速8、加載裝置4、電氣裝置技術(shù)性能1） 測(cè)速部分a、 測(cè)速范圍：50轉(zhuǎn)/分?1500轉(zhuǎn)/分b、 測(cè)速精度：±1轉(zhuǎn)/分2） 直流電動(dòng)機(jī)功率：355W3） 發(fā)電機(jī)負(fù)載0W、16W、32W、48W、64W、80W、96W、112W、128W、144W、160W、176W、192W、208W、224W、240W、256W、272W、288W共十九檔可調(diào)。4） 工作條件a、 環(huán)境溫度：-10°C?+50°Cb、 相對(duì)溫度：W80%c、 電源：?220V±10%50Hzd、 工作場(chǎng)所：無(wú)強(qiáng)烈電磁干擾和腐蝕氣體。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容帶傳動(dòng)滑動(dòng)曲線和效率曲線的測(cè)量繪制:該實(shí)驗(yàn)裝置采用壓力傳感器和A/D采集并轉(zhuǎn)換成主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪的驅(qū)動(dòng)力矩和阻力矩?cái)?shù)據(jù)，采用角位移傳感器和A/D板采集并轉(zhuǎn)換成主、從動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)數(shù)。最后輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理作出滑動(dòng)曲線和效率曲線。使學(xué)生了解帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和打滑對(duì)傳動(dòng)效率的影響。帶傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)模擬：該實(shí)驗(yàn)裝置配置的計(jì)算機(jī)軟件，在輸入實(shí)測(cè)主、從動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)數(shù)后，通過(guò)數(shù)模計(jì)算作出帶傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)模擬，觀察帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象。五、 實(shí)驗(yàn)步驟打開計(jì)算機(jī)，單擊“帶傳動(dòng)”圖標(biāo)，進(jìn)入帶傳動(dòng)的封面。單擊左鍵，進(jìn)入帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明界面。按操作規(guī)程緩慢啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電動(dòng)機(jī)，將轉(zhuǎn)速調(diào)至n=1000轉(zhuǎn)，待帶傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，可進(jìn)行帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)。在帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明界面下方單擊“實(shí)驗(yàn)”鍵，進(jìn)入帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)分析界面。確定帶的初拉力2F0值。根據(jù)初拉力的大小決定法碼14（圖2）的重量，將傳動(dòng)帶張緊（注意記錄實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)主要參數(shù)如帶型號(hào)、叮L「L2……等）。檢查調(diào)速旋紐，確保其初始狀態(tài)為速度最小處。在空載狀態(tài)下，單擊“穩(wěn)定測(cè)試”，記錄下帶傳動(dòng)初始值。通過(guò)測(cè)試界面的“加載”按鈕逐級(jí)改變發(fā)電機(jī)負(fù)載，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，依次記錄各級(jí)負(fù)載下的氣、氣、T2、值，同時(shí)單擊“穩(wěn)定測(cè)試”穩(wěn)定記錄帶傳動(dòng)的實(shí)測(cè)結(jié)果。&依次做到帶在帶輪上接近打滑時(shí)為止（滑動(dòng)率￡約為10%即可），單擊“實(shí)測(cè)曲線”鍵，顯示帶傳動(dòng)滑動(dòng)曲線和效率曲線。停止試驗(yàn)，卸去負(fù)載。測(cè)得的數(shù)據(jù)應(yīng)不少于6?8點(diǎn)。增大初拉力，重復(fù)上述步驟，做出另一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)分析界面下方單擊“運(yùn)動(dòng)模擬”鍵，可觀察帶傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和彈性滑動(dòng)及打滑現(xiàn)象。要打印帶傳動(dòng)滑動(dòng)曲線和效率曲線。在該界面下方單擊“打印”鍵，打印機(jī)自動(dòng)打印出帶傳動(dòng)滑動(dòng)曲線和效率曲線。12?如果實(shí)驗(yàn)結(jié)束，單擊“退出”返回Windows界面。六、 實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)1、 通電前的準(zhǔn)備面板上調(diào)速旋鈕逆時(shí)針旋到底（轉(zhuǎn)速最低）位置，連接地線。加上一定的法碼使帶張緊。斷開發(fā)電機(jī)所有負(fù)載。2、 通電后，電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速顯示的四位數(shù)碼管亮。3、 調(diào)節(jié)調(diào)速旋鈕，使電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)有一定的轉(zhuǎn)速，測(cè)速電路可同時(shí)測(cè)