實驗13帶傳動實驗之一-機械設(shè)計

實驗13帶傳動實驗之一帶傳動是靠帶與帶輪之間的摩擦力來傳遞運動和動力的，帶在工作時，由于緊邊和松邊的拉力不同，其緊邊和松邊產(chǎn)生彈性變形也不同。由帶的彈性變形而引起的帶與帶輪之間的滑動稱為為彈性滑動。這種彈性滑動是不可避免的，其結(jié)果是使從動輪的圓周速度低于主動帶輪的圓周速度，引起帶傳動效率降低。皮帶打滑是指當(dāng)帶所傳遞的工作載荷增大到一定程度時，帶與帶輪之間所產(chǎn)生顯著的相對滑動。打滑會使從動輪轉(zhuǎn)速急劇降低，帶的磨損加劇，這種打滑現(xiàn)象是可以避免的。本實驗就是通過實驗觀察帶傳動的彈性滑動與打滑現(xiàn)象，掌握帶傳動的滑動曲線和效率曲線的測試方法。實驗?zāi)康模簻y定帶傳動滑動率和傳動效率，繪制滑動曲線和效率曲線。2.掌握張緊力轉(zhuǎn)矩（、）、轉(zhuǎn)速（、）的測試方法。3.觀察帶傳動中的彈性滑動和打滑現(xiàn)象。設(shè)備和工具：本實驗所使用的設(shè)備為DS—1小型帶傳動試驗臺。其結(jié)構(gòu)如圖13-1所示。37111210986542113711121098654211圖13-1DS—1小型帶傳動試驗臺示意圖本試驗臺是一臺裝有三角膠帶的帶傳動裝置，主動帶輪7裝在電動機8的軸上，電動殼體懸架在可動支座9的軸承中，可以轉(zhuǎn)動。從動帶輪上2裝在發(fā)電機4的軸上，發(fā)電機殼體懸架在固定支座下的軸承中，可以轉(zhuǎn)動，為了便于實驗，把主、從動帶輪的直徑做得一樣，并作開口，水平傳動。電動機（連同主動帶輪）懸架在底面有滾珠導(dǎo)軌的可動支座上，它可以沿著主、從動帶輪連心線的方向水平移動，吊有墜重11的繩索經(jīng)差動滑輪10改向后通過可動支座，主動帶輪張緊三角膠帶，使其具有一定數(shù)值的初拉力，改變墜重即能使膠帶具有不同的初拉力。本試驗臺采用了差動滑輪，使墜重經(jīng)差動滑輪后放大了二倍，又主、從動帶輪直徑相同，故張緊膠帶的墜重G即為膠帶的初拉力F。實際使用中大多采用定中心距的帶傳動，故本試驗臺設(shè)置了進行定中心距試驗時所需的結(jié)構(gòu)，只要擰緊差動滑輪支架上的螺釘12即可。發(fā)電機、燈泡及懸臂滑線變阻器等組成加載系統(tǒng)。本試驗臺設(shè)有四個100W、二個60W燈泡分別有各自的開關(guān)控制，以實現(xiàn)帶傳動的有級加載，在帶傳動滑動曲線的臨界點附近，帶傳動由彈性滑動向完全打滑過渡，此處滑動曲線變化較大，需要較細(xì)地加載測試才能正確繪出該段曲線，為此，在加載電路中置“BCI—3003KΩ”的懸臂滑線式變阻器以便實現(xiàn)小量無級加載。控制臺后立面板如圖13-2所示，設(shè)有一直流電源插座供輸出直流電?？刂婆_前立面板如圖13-3所示，控制臺前面板如圖13-4所示。直流電源插座電動機發(fā)電機電源插座交流電源插座直流電源插座電動機發(fā)電機電源插座交流電源插座圖13-2控制臺后立面板VA電壓表電流表啟動按鈕停止按鈕紅色指示燈綠色指示燈VA電壓表電流表啟動按鈕停止按鈕紅色指示燈綠色指示燈圖13-3控制臺前立面板勵磁變阻器懸臂滑線變阻器燈泡開關(guān)勵磁變阻器懸臂滑線變阻器燈泡開關(guān)圖13-4控制臺前平面板實驗原理：1.測轉(zhuǎn)速要獲得試驗條件下帶傳動的滑動情況，即求得不同負(fù)載下帶傳動的滑動率ε。必須測出相應(yīng)負(fù)載時主、從動帶輪的轉(zhuǎn)速和。在電機后端各置一塊帶齒（60齒）鍍鉻鋼質(zhì)測速盤。據(jù)此，用戶可使用磁電式，光電式（直射、反射均可）傳感器測速。為了在一秒中測出電機之轉(zhuǎn)速（）,故測速盤邊緣制出60齒。2.測轉(zhuǎn)矩由于電動機和發(fā)電機的殼體懸架在支座的軸承中，可以自由轉(zhuǎn)動。當(dāng)不考慮摩擦?xí)r，根據(jù)作用和反作用原理，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩T1(即主動帶輪上的轉(zhuǎn)矩)和輸入發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩T2(從動帶輪上轉(zhuǎn)矩)可以分別用電動機和發(fā)電機轉(zhuǎn)子作用于各自外殼之轉(zhuǎn)矩來表示。由于電機外殼和重心不在軸心上，當(dāng)電機外殼受到外力矩作用時，就會偏轉(zhuǎn)一個角度，使重心所產(chǎn)生的力矩與外力矩平衡。據(jù)此，本試驗臺在電動機和發(fā)電機前端及前端支座上分別安裝指針一根和刻度板一塊。經(jīng)過標(biāo)定，外殼所受的轉(zhuǎn)矩為N.mm/格。3.帶傳動滑動率曲線與效率曲線的測定：試驗條件和原始數(shù)據(jù)膠帶型式O型普通三角膠帶膠帶橫剖面帶輪材料HT15~33主動帶輪直徑從帶輪直徑膠帶的初拉力N帶傳動型式開口，水平傳動載荷情況平穩(wěn)(2)計算公式：滑動率：效率：有效應(yīng)力：式中：V、V—主、從動帶輪的圓周速度；、—主從帶輪的轉(zhuǎn)速r.p.m；T、T—主、從帶輪上的轉(zhuǎn)矩，N.mm；F—帶傳動的有效拉力，N。實驗步驟1.實驗前準(zhǔn)備工作。(1)用手按動電機外殼，松手后外殼應(yīng)擺動自如，否則應(yīng)對電機支座中的軸承加注潤滑油。(2)電機外殼在自由靜止?fàn)顟B(tài)時，其前端指針應(yīng)指在刻度板的零位。否則應(yīng)松開指針環(huán)上的緊固螺釘，如圖13-5所示。將直針調(diào)到零位。指針緊固螺釘指針緊固螺釘圖13-5調(diào)整位置(3)安置好測速儀及傳感器(4)將勵磁變阻器及旋臂滑線變阻器的旋鈕退轉(zhuǎn)到起始位置，使負(fù)載燈泡的開關(guān)均處于斷開狀態(tài)。(5)準(zhǔn)備好張緊膠帶用的墜垂砝碼，起動前只要掛墜垂4.5Kg左右。(6)將電動機和發(fā)電機的電線插頭（合用一個）與控制臺插座相接。(7)接通控制臺的三相交流電源，紅色指示燈亮。2.記錄實驗條件，原始數(shù)據(jù)。3.接通測速儀及傳感器電源。4.起動電動機，試驗臺工作，注意：起動電動機時，應(yīng)按住電動機外殼，防止電動機外殼因起動轉(zhuǎn)矩較大而突然擺動，然后按起動按鈕，此時綠色指示燈亮。電動機起動后，即可不再按住電動機外殼任其自由擺動。5.掛墜垂到實驗所需的重量，墜重根據(jù)實驗需要自定，做實驗時，一般可墜重4.5Kg（包括砝碼盤）。6.待實驗臺穩(wěn)定運行后，測、和T，T2分別為主、從動帶輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。7.旋動勵磁變阻器旋鈕，將發(fā)電機電壓調(diào)至200V左右（由直流電壓表顯示），待實驗臺穩(wěn)定運行后測量、和T1、T2并記錄之。8.仿6、7兩步逐級加載，逐次測量并記錄。9.當(dāng)帶傳動的有效應(yīng)力K接近臨界有效應(yīng)力K。時改用旋臂滑線變阻器加載。每次加載量均為15~20W左右（可由支流電流表之電流變化來控制），直至帶傳動打滑（約加載4~5次），每次加載后，待實驗臺穩(wěn)定運行后，均測量、和T1、T2并記錄。（注意，旋臂滑線變阻器旋鈕不可旋近或旋到終點，否則可能因電流過大燒斷電阻絲或短路。）10.卸除載荷，按下停止按鈕，實驗臺停止運行。思考題1.為什么從動輪的實測轉(zhuǎn)速會比計算轉(zhuǎn)速略??？2.打滑與彈性滑動有何區(qū)別？它們發(fā)生于哪個輪子，發(fā)生在什么時候？能否避免？3.影響效率和滑動率的的主要因素是哪些？它們在設(shè)計皮帶中有何用處？設(shè)計皮帶中一般取=？＝？六、實驗報告要求1.測試記錄及計算結(jié)果主動帶輪從動帶輪載荷情況計算結(jié)果（）讀數(shù)（）讀數(shù)nK（）2.繪制帶傳動的滑動曲線及效率曲線注：由于制造誤差，主、從動帶輪的計算直徑不可能完全一致，經(jīng)測定主動輪每轉(zhuǎn)280轉(zhuǎn)，從動輪轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，所以，從動論計算轉(zhuǎn)速，=測

附錄資料：不需要的可以自行刪除數(shù)控設(shè)備使用中應(yīng)注意的問題

2.1數(shù)控設(shè)備的使用環(huán)境

為提高數(shù)控設(shè)備的使用壽命，一般要求要避免陽光的直接照射和其他熱輻射，要避免太潮濕、粉塵過多或有腐蝕氣體的場所。精密數(shù)控設(shè)備要遠(yuǎn)離振動大的設(shè)備，如沖床、鍛壓設(shè)備等。

2.2良好的電源保證

為了避免電源波動幅度大（大于±10%）和可能的瞬間干擾信號等影響，數(shù)控設(shè)備一般采用專線供電（如從低壓配電室分一路單獨供數(shù)控機床使用）或增設(shè)穩(wěn)壓裝置等，都可減少供電質(zhì)量的影響和電氣干擾。

2.3制定有效操作規(guī)程

在數(shù)控機床的使用與管理方面，應(yīng)制定一系列切合實際、行之有效的操作規(guī)程。例如潤滑、保養(yǎng)、合理使用及規(guī)范的交接班制度等，是數(shù)控設(shè)備使用及管理的主要內(nèi)容。制定和遵守操作規(guī)程是保證數(shù)控機床安全運行的重要措施之一。實踐證明，眾多故障都可由遵守操作規(guī)程而減少。

2.4數(shù)控設(shè)備不宜長期封存

購買數(shù)控機床以后要充分利用，尤其是投入使用的第一年，使其容易出故障的薄弱環(huán)節(jié)盡早暴露，得以在保修期內(nèi)得以排除。加工中，盡量減少數(shù)控機床主軸的啟閉，以降低對離合器、齒輪等器件的磨損。沒有加工任務(wù)時，數(shù)控機床也要定期通電，最好是每周通電1～2次，每次空運行1小時左右，以利用機床本身的發(fā)熱量來降低機內(nèi)的濕度，使電子元件不致受潮，同時也能及時發(fā)現(xiàn)有無電池電量不足報警，以防止系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)的丟失。

3數(shù)控機床的維護保養(yǎng)

數(shù)控機床種類多，各類數(shù)控機床因其功能，結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的不同，各具不同的特性。其維護保養(yǎng)的內(nèi)容和規(guī)則也各有其特色，具體應(yīng)根據(jù)其機床種類、型號及實際使用情況，并參照機床使用說明書要求，制訂和建立必要的定期、定級保養(yǎng)制度。下面是一些常見、\o"gm,通用"通用的日常維護保養(yǎng)要點。

3.1數(shù)控系統(tǒng)的維護

（1）嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和日常維護制度

數(shù)控設(shè)備操作人員要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和日常維護制度，操作人員的技術(shù)業(yè)務(wù)素質(zhì)的優(yōu)劣是影響故障發(fā)生頻率的重要因素。當(dāng)機床發(fā)生故障時，操作者要注意保留現(xiàn)場，并向維修人員如實說明出現(xiàn)故障前后的情況，以利于分析、診斷出故障的原因，及時排除。

（2）防止灰塵污物進入數(shù)控裝置內(nèi)部

在機加工車間的空氣中一般都會有油霧、灰塵甚至金屬粉末，一旦它們落在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的電路板或電子器件上，容易引起元器件間絕緣電阻下降，甚至導(dǎo)致元器件及電路板損壞。有的用戶在夏天為了使數(shù)控系統(tǒng)能超負(fù)荷長期工作，采取打開數(shù)控柜的門來散熱，這是一種極不可取的方法，其最終將導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)的加速損壞，應(yīng)該盡量減少打開數(shù)控柜和強電柜門。

（3）防止系統(tǒng)過熱

應(yīng)該檢查數(shù)控柜上的各個冷卻風(fēng)扇工作是否正常。每半年或每季度檢查一次風(fēng)道過濾器是否有堵塞現(xiàn)象，若過濾網(wǎng)上灰塵積聚過多，不及時清理，會引起數(shù)控柜內(nèi)溫度過高。

（4）數(shù)控系統(tǒng)的輸入/輸出裝置的定期維護

80年代以前生產(chǎn)的數(shù)控機床，大多帶有光電式紙帶閱讀機，如果讀帶部分被污染，將導(dǎo)致讀入信息出錯。為此，必須按規(guī)定對光電閱讀機進行維護。

（5）直流電動機電刷的定期檢查和更換

直流電動機電刷的過度磨損，會影響電動機的性能，甚至造成電動機損壞。為此，應(yīng)對電動機電刷進行定期檢查和更換。數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等，應(yīng)每年檢查一次。

（6）定期檢查和更換存儲用電池

一般數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)對CMOSRAM存儲器件設(shè)有可充電電池維護電路，以保證系統(tǒng)不通電期間能保持其存儲器的內(nèi)容。在一般情況下，即使尚未失效，也應(yīng)每年更換一次，以確保系統(tǒng)正常工作。電池的更換應(yīng)在數(shù)控系統(tǒng)供電狀態(tài)下進行，以防更換時RAM內(nèi)信息丟失。

（7）備用電路板的維護

備用的印制電路板長期不用時，應(yīng)定期裝到數(shù)控系統(tǒng)中通電運行一段時間，以防損壞。

3.2機械部件的維護

（1）主傳動鏈的維護

定期調(diào)整主軸驅(qū)動帶的松緊程度，防止因帶打滑造成的丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象；檢查主軸潤滑的恒溫油箱、調(diào)節(jié)溫度范圍，及時補充油量，并清洗過濾器；主軸中刀具夾緊裝置長時間使用后，會產(chǎn)生間隙，影響刀具的夾緊，需及時調(diào)整液壓缸活塞的位移量。

（2）滾珠絲杠螺紋副的維護

定期檢查、調(diào)整絲杠螺紋副的軸向間隙，保證反向傳動精度和軸向剛度；定期檢查絲杠與床身的連接是否有松動；絲杠防護裝置有損壞要及時更換，以防灰塵或切屑進入。

（3）刀庫及換刀機械手的維護

嚴(yán)禁把超重、超長的刀具裝入刀庫，以避免機械手換刀時掉刀或刀具與工件、夾具發(fā)生碰撞；經(jīng)常檢查刀庫的回零位置是否正確，檢查機床主軸回?fù)Q刀點位置是否到位，并及時調(diào)整；開機時，應(yīng)使刀庫和機械手空運行，檢查各部分工作是否正常，特別是各行程開關(guān)和電磁閥能否正常動作；檢查刀具在機械手上鎖緊是否可靠，發(fā)現(xiàn)不正常應(yīng)及時處理。

3.3液壓、氣壓系統(tǒng)維護

定期對各潤滑、液壓、氣壓系統(tǒng)的過濾器或分濾網(wǎng)進行清洗或更換；定期對液壓系統(tǒng)進行油質(zhì)化驗檢查、添加和更換液壓油；定期對氣壓系統(tǒng)分水濾氣器放水。

3.4機床精度的維護

定期進行機床水平和機械精度檢查并校正。機械精度的校正方法有軟硬兩種。其軟方法主要是通過系統(tǒng)參數(shù)補償，如絲杠反向間隙補償、各坐標(biāo)定位精度定點補償、機床回參考點