帶傳動的滑動率和效率測定的實驗方案設(shè)計

/帶傳動的滑動率和效率測定的試驗方案設(shè)計一、試驗?zāi)康?．深化了解帶傳動的原理以及傳動摩擦和滑動時候的相關(guān)問題。2．深化了解、駕馭機械帶傳動效率及滑動率測量方法及原理，了解測量過程所運用的儀器、儀表以及傳感器的工作原理。3．視察帶傳動的彈性滑動和打滑現(xiàn)象，加深對帶傳動工作原理和設(shè)計準則的理解。4．通過對滑動曲線（—F曲線）和效率曲線（—F曲線）的測定和分析，深刻相識帶傳動特性、承載實力、效率及其影響因素。二、試驗的理論依據(jù)由于帶是彈性體，受力不同的時候伸長量不等，使帶傳動發(fā)生彈性滑動現(xiàn)象。在帶繞帶輪滑動傳動時候，帶的壓力由F1下降到F2所以帶的彈性變形也要相應(yīng)減小，亦即帶在慢慢縮短，帶的速度要落后于帶輪，因此兩者之間必定發(fā)生相對滑動。同樣的現(xiàn)象也發(fā)生在從動輪上，但是狀況恰好相反。帶從松邊轉(zhuǎn)到緊邊時，帶所受到的拉力慢慢增加，帶的彈性變形量也隨之增大，帶微微向前伸長，帶的運動超前于帶輪。帶和帶輪間同樣也發(fā)生相對滑動。其中：帶收到的張緊力F0，緊邊拉力F1，松邊拉力F2。則：有效拉力F=F1-F2等于帶沿帶輪的接觸弧上摩擦力的總和Ff帶傳動中滑動的程度用滑動率表示，其表達式為式中v1、v2——分別為主動輪、從動輪的圓周速度，單位：m/s；n1、n2——分別為主動輪、從動輪的轉(zhuǎn)速，r/min；D1、D2——分別為主動輪、從動輪的直徑，mm。1-滑動曲線2-效率曲線圖2-1帶傳動的滑動曲線和效率曲線如圖2-1所示，帶傳動的滑動（曲線1）隨著帶的有效拉力F的增大而增大，表示這種關(guān)系的曲線稱為滑動曲線。當(dāng)有效拉力F小于臨界點F點時，滑動率和有效拉力F成線性關(guān)系，帶處于彈性滑動工作狀態(tài)；當(dāng)有效拉力1-滑動曲線2-效率曲線圖2-1帶傳動的滑動曲線和效率曲線于Fmax時，滑動率近于直線上升，帶處于完全打滑的工作狀態(tài)。圖中曲線2為帶傳動的效率曲線，即表示帶傳動效率和有效拉力F之間關(guān)系的曲線。當(dāng)有效拉力增加時，傳動效率慢慢提高，當(dāng)有效拉力F超過臨界點F點以后，傳動效率急劇下降。帶傳動最合理的狀態(tài)，應(yīng)使有效拉力F等于或稍小于臨界點F，這時帶傳動的效率最高，滑動率=1%~2%，并且還有余力負擔(dān)短時間（如啟動時）的過載。三、試驗臺的結(jié)構(gòu)和工作原理本試驗的設(shè)備是PC—A型帶傳動試驗臺。該試驗臺由主機和測量系統(tǒng)兩大部分組成，如圖2-2所示。主機主機主要由兩臺直流電機組成，其中一臺作為原動機，另一臺則作為負載的發(fā)電機，原動機由直流調(diào)速電路供應(yīng)電樞以不同的端電壓，可實現(xiàn)無級調(diào)速。主、從帶輪分別裝在原動機和發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軸上，試驗用的平帶套在兩帶輪上。34567891345678911211102圖圖2-2PC—A型試驗臺⒈電機滑動底板⒉砝碼⒊百分表⒋測力桿及測力裝置⒌電動機及主動帶輪⒍平帶⒎光電測速裝置⒏發(fā)電機及從動帶輪⒐負載燈泡⒑負載開關(guān)⒒電源開關(guān)⒓調(diào)速開關(guān)帶傳動的加載裝置是在直流發(fā)電機的輸出電路上，并聯(lián)了八個40瓦的燈泡作負載。每按一下“加載”按鍵，即并上一個負載電阻（減小了總電阻），由于發(fā)電機的輸出功率為P=V2/R,因此并聯(lián)負載電阻后使得發(fā)電機負載增加，電樞電流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，即發(fā)電機的負載轉(zhuǎn)矩的增大，實現(xiàn)了變更帶傳動輸出轉(zhuǎn)矩的作用,即帶的受力增大，兩邊拉力差也增大，帶的彈性滑動逐步增加。當(dāng)帶傳遞的載荷剛好達到所能傳遞的最大有效圓周力時，帶起先打滑，當(dāng)負載接著增加時則完全打滑。原動機裝在滑動底板上，可沿底板滑動，和牽引鋼絲繩、定滑輪和砝碼2一起組成帶傳動的預(yù)緊力形成機構(gòu)。通過變更砝碼的質(zhì)量，使鋼絲繩拉動滑動底板，即可設(shè)定帶傳動的預(yù)緊力。測量系統(tǒng)電測模塊是由發(fā)光二極管、光敏電阻、光敏三機管安裝于二者之間的遮光板測量轉(zhuǎn)速的，發(fā)光二級管發(fā)出紅外線，通過安裝和電動機主軸的遮光板（遮光板再同一半徑上勻整的打出了許多小孔），是光敏三極管感受到脈沖光信號，并將其轉(zhuǎn)換成脈沖電信號，經(jīng)電路處理為標準的轉(zhuǎn)速顯示于LED上。帶輪轉(zhuǎn)動時，就可在數(shù)碼管上干脆讀出主動帶輪轉(zhuǎn)速n1和從動輪轉(zhuǎn)速n2。因帶輪直徑D1＝D2，可以得出滑動率e的計算公式電控模塊將220V、50Hz的市電流整流成直流電，經(jīng)電位器調(diào)壓調(diào)整電動機的轉(zhuǎn)速。負載電動機為從動輪的負載，燈泡為發(fā)電機的負載。負載的大?。ń油襞莸臄?shù)量）由按鈕開關(guān)限制。扭矩的測量測量方法為平衡電機法。有電機工作原理可知，定子和轉(zhuǎn)子之間有一對互為反作用的扭矩，所以定子轉(zhuǎn)矩大小即為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩的大小。電機通過軸承由一對支架支撐，電機扭臂固定于電機釘子上，在扭臂的端部有一觸頭，作用于力傳感器上，有公式M=FL可以得到電機的扭矩。主動輪上的扭矩：T1=F1L1(Nmm)從動輪上的扭矩：T2=F2L2(Nmm)式中為主從動輪壓力傳感器測得的數(shù)值，可通過面板干脆讀出L1、L2——測力計的力臂，L1=L2=?mm。測得不同負載下主動輪的轉(zhuǎn)速n1和從動輪的轉(zhuǎn)速n2以及主動輪的轉(zhuǎn)矩T1和從動輪的轉(zhuǎn)矩T2后，帶傳動效率可由3式確定。（3）帶傳動的有效拉力可近似由下面的公式計算（4）式中P1、P2——為帶傳動的輸入、輸出功率；T1、T2——為帶傳動的輸入、輸出轉(zhuǎn)矩。以有效拉力F為橫坐標，分別以不同載荷下的e和h之值為縱坐標，就可畫出帶傳動的彈性滑動曲線和效率曲線，如圖2-1所示。序號儀器設(shè)備名稱儀器設(shè)備型號數(shù)量主要用途a直流電動機1臺機械能輸入（電能轉(zhuǎn)化機械能）b直流發(fā)電機1臺機械能輸出（機械能轉(zhuǎn)化為電能）c帶輪V帶、平帶通用2個機械能傳遞d傳動輪V帶、平帶（各一）2條機械能傳遞e螺口燈頭及燈泡40w9套發(fā)電機負載f電機支架及軸承2套支撐電機定子，使電機定子能夠回轉(zhuǎn)g電機扭臂2套測量扭矩（扭臂的長度為力臂大?。﹉力傳感器2套測量扭矩（應(yīng)變大小和力成正比）i電控模塊1套整流、調(diào)壓等j電測模塊1套轉(zhuǎn)速及扭矩測量及顯示k按鈕開關(guān)10限制總電源及發(fā)電機負載l底座1套支撐固定其他部件m咫尺測量扭臂長度建議：試驗過程中主動輪的轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為10000~2000轉(zhuǎn)/分。三、試驗步驟1．檢查安裝。將選定的平帶合適的安裝好在兩帶輪上。啟動試驗臺的電動機，待帶傳動運轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，可進行帶傳動試驗。2.確定帶的初拉力2F0值。依據(jù)初拉力的大小確定砝碼2（圖1-1）的重量，將傳動帶張緊。（留意，記錄試驗臺機主要參數(shù)，如帶型號，D1、D2、L1、L2，…等）。3.空載調(diào)零。調(diào)整測力磅秤讀數(shù)的零點，檢查發(fā)電機負載應(yīng)為零值。4.按操作規(guī)程緩慢啟動電動機，將轉(zhuǎn)速調(diào)至確定值（按輔導(dǎo)老師的規(guī)定），并留意隨時保持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性。逐級調(diào)整發(fā)電機負載，記錄各級負載下的n1、n2、T1、T2、值，依次做到帶在帶輪上接近明顯打滑時為止（滑動率ε約為20%～30%即可），停止試驗。卸去負載，按上述程序重復(fù)做一次，再停機，并將試驗數(shù)據(jù)記錄在表1-1中，取兩次的平均值。測得的數(shù)據(jù)應(yīng)不少于6～8點。5.變更初拉力2F0（或主動輪轉(zhuǎn)速），重復(fù)上述步驟，做出另一組試驗數(shù)據(jù)。并將試驗數(shù)據(jù)記錄在表1-2中。6.依據(jù)表1-1、1-2中的試驗記錄數(shù)據(jù)在坐標紙上合適取單位，描點，畫出帶傳動滑動率曲線和效率曲線，即ε-F、h-F關(guān)系曲線圖（用16開座標紙繪出）六、試驗預(yù)期結(jié)果帶傳動最合理的狀態(tài)，應(yīng)使有效拉力F等于或稍小于臨界點F，這時帶傳動的效率最高，滑動率=1%~2%，并且還有余力負擔(dān)短時間（如啟動時）的過載。七、試驗報告整理將上述試驗結(jié)果，整理成試驗報告。

實驗報告試驗名稱：姓名：班級：學(xué)號：一、試驗?zāi)康亩?、試驗儀器三、試驗臺參