带传动的滑动率和效率测定的实验方案设计(共10页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业带传动的滑动率和效率测定的实验方案设计带传动的滑动率和效率测定的实验方案设计一、实验目的一、实验目的1深入了解带传动的原理以及传动摩擦和滑动时候的相关问题。深入了解带传动的原理以及传动摩擦和滑动时候的相关问题。2深入了解深入了解、掌握机械带传动效率及滑动率测量方法及原理掌握机械带传动效率及滑动率测量方法及原理，了解测了解测量过程所使用的仪器、仪表以及传感器的工作原理。量过程所使用的仪器、仪表以及传感器的工作原理。3观察带传动的弹性滑动和打滑现象观察带传动的弹性滑动和打滑现象，加深对带传动工作原理和设计加深对带传动工作原理和设计准则的理解。准则的理解。4

2、通过对滑动曲线通过对滑动曲线（ F 曲线曲线）和效率曲线和效率曲线（ F 曲线曲线）的测定和的测定和分析，深刻认识带传动特性、承载能力、效率及其影响因素。分析，深刻认识带传动特性、承载能力、效率及其影响因素。二、实验的理论依据二、实验的理论依据由于带是弹性体由于带是弹性体，受力不同的时候伸长量不等受力不同的时候伸长量不等，使带传动发生弹性滑使带传动发生弹性滑动现象。在带绕带轮滑动传动时候，带的压力由动现象。在带绕带轮滑动传动时候，带的压力由 F1下降到下降到 F2所以带的弹所以带的弹性变形也要相应减小，亦即带在逐渐缩短，带的速度要落后于带轮，因此性变形也要相应减小，亦即带在逐渐缩短，带的速度要

3、落后于带轮，因此两者之间必然发生相对滑动。同样的现象也发生在从动轮上，但是情况恰两者之间必然发生相对滑动。同样的现象也发生在从动轮上，但是情况恰好相反。带从松边转到紧边时，带所受到的拉力逐渐增加，带的弹性变形好相反。带从松边转到紧边时，带所受到的拉力逐渐增加，带的弹性变形量也随之增大，带微微向前伸长，带的运动超前于带轮。带与带轮间同样量也随之增大，带微微向前伸长，带的运动超前于带轮。带与带轮间同样也发生相对滑动。也发生相对滑动。其中：带收到的张紧力其中：带收到的张紧力 F0，紧边拉力，紧边拉力 F1，松边拉力，松边拉力 F2。则：有效拉力则：有效拉力 F=F1- F2等于带沿带轮的接触弧上摩擦

4、力的总和等于带沿带轮的接触弧上摩擦力的总和 Ff带传动中滑动的程度用滑动率表示，其表达式为带传动中滑动的程度用滑动率表示，其表达式为精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业%100)1(1122121nDnDvvv式中式中v1、v2分别为主动轮、从动轮的圆周速度，单位：分别为主动轮、从动轮的圆周速度，单位：m/s；n1、n2分别为主动轮、从动轮的转速，分别为主动轮、从动轮的转速，r/min；D1、D2分别为主动轮、从动轮的直径，分别为主动轮、从动轮的直径，mm。如图如图 2-1 所示所示，带传动的滑动带传动的滑动（曲线曲线 1）随着带的有效拉力随着带的有效拉力 F 的增大而的增大而增大，表示

5、这种关系的曲线称为滑动曲线增大，表示这种关系的曲线称为滑动曲线。当有效拉力当有效拉力 F 小于临界点小于临界点 F 点时，滑动率点时，滑动率与有效拉力与有效拉力 F 成线性关系，带处于弹性滑成线性关系，带处于弹性滑动工作状态动工作状态； 当有效拉当有效拉力力F超过临界超过临界点点F 点点以后以后， 滑动率急剧上升滑动率急剧上升， 带处于弹性滑动与带处于弹性滑动与打滑同时存在的工作状态。当有效拉力等打滑同时存在的工作状态。当有效拉力等于于 Fmax时，滑动率近于直线上升，带处于完全打滑的工作状态。图中曲时，滑动率近于直线上升，带处于完全打滑的工作状态。图中曲线线2为带传动的效率曲线为带传动的效率

6、曲线， 即表示带传动效率即表示带传动效率 与有效拉与有效拉力力F之间关系的曲线之间关系的曲线。当有效拉力增加时当有效拉力增加时，传动效率逐渐提高传动效率逐渐提高，当有效拉力当有效拉力 F 超过临界点超过临界点 F 点以点以后，传动效率急剧下降。后，传动效率急剧下降。带传动最合理的状态带传动最合理的状态，应使有效拉力应使有效拉力 F 等于或稍小于临界点等于或稍小于临界点 F ，这时这时带传动的效率最高，滑动率带传动的效率最高，滑动率 =1% 2%，并且还有余力负担短时间（如启，并且还有余力负担短时间（如启动时）的过载。动时）的过载。三、实验台的结构与工作原理三、实验台的结构与工作原理本实验的设备

7、是本实验的设备是 PCA 型带传动实验台。该实验型带传动实验台。该实验台由主机和测量系统两大部分组成，如图台由主机和测量系统两大部分组成，如图 2-2 所示。所示。1-滑动曲线2-效率曲线图 2-1 带传动的滑动曲线和效率曲线精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业1主机主机主机主要由两台直流电机组成，其中一台作为原动机，另一台则作为主机主要由两台直流电机组成，其中一台作为原动机，另一台则作为负载的发电机，原动机由直流调速电路供给电枢以不同的端电压，可实现负载的发电机，原动机由直流调速电路供给电枢以不同的端电压，可实现无级调速。主、从带轮分别装在原动机和发电机的转子轴上，实验用的平无级调速。

8、主、从带轮分别装在原动机和发电机的转子轴上，实验用的平带套在两带轮上。带套在两带轮上。图图 2-2PCA 型实验台型实验台 电机滑动底板电机滑动底板 砝码砝码 百分表百分表 测力杆及测力装置测力杆及测力装置 电动机及主动带轮电动机及主动带轮 平带平带 光电测速装置光电测速装置 发电机及从动带轮发电机及从动带轮 负载灯泡负载灯泡 负载开关负载开关电源开关电源开关 调速开关调速开关带传动的加载装置是在直流发电机的输出电路上，并联了八个带传动的加载装置是在直流发电机的输出电路上，并联了八个 40 瓦的瓦的灯泡作负载。每按一下灯泡作负载。每按一下“加载加载”按键，即并上一个负载电阻（减小了总电按键，即

9、并上一个负载电阻（减小了总电阻阻） ， 由于发电机的输出功率为由于发电机的输出功率为 P=V2/R, 因此并联负载电阻后使得发电机负因此并联负载电阻后使得发电机负载增加，电枢电流增大，电磁转矩增大，即发电机的负载转矩的增大，实载增加，电枢电流增大，电磁转矩增大，即发电机的负载转矩的增大，实现了改变带传动输出转矩的作用现了改变带传动输出转矩的作用,即带的受力增大，两边拉力差也增大，带即带的受力增大，两边拉力差也增大，带345678911211102精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业的弹性滑动逐步增加。当带传递的载荷刚好达到所能传递的最大有效圆周的弹性滑动逐步增加。当带传递的载荷刚好达到所

10、能传递的最大有效圆周力时，带开始打滑，当负载继续增加时则完全打滑。力时，带开始打滑，当负载继续增加时则完全打滑。原动机装在滑动底板上，可沿底板滑动，与牵引钢丝绳、定滑轮和砝原动机装在滑动底板上，可沿底板滑动，与牵引钢丝绳、定滑轮和砝码码 2 一起组成带传动的预紧力形成机构。通过改变砝码的质量，使钢丝绳一起组成带传动的预紧力形成机构。通过改变砝码的质量，使钢丝绳拉动滑动底板，即可设定带传动的预紧力。拉动滑动底板，即可设定带传动的预紧力。2测量系统测量系统1. 电测模块电测模块-是由发光二极管、光敏电阻、光敏三机管安装于二者是由发光二极管、光敏电阻、光敏三机管安装于二者之间的遮光板测量转速的，发光

11、二级管发出红外线，通过安装与电之间的遮光板测量转速的，发光二级管发出红外线，通过安装与电动机主轴的遮光板（遮光板再同一半径上均匀的打出了许多小孔动机主轴的遮光板（遮光板再同一半径上均匀的打出了许多小孔） ，是光敏三极管感受到脉冲光信号，并将其转换成脉冲电信号，经电是光敏三极管感受到脉冲光信号，并将其转换成脉冲电信号，经电路处理为标准的转速显示于路处理为标准的转速显示于 LED 上。上。带轮转动时带轮转动时， 就可在数码管上直接读出主动带轮转速就可在数码管上直接读出主动带轮转速 n1和从动和从动轮转速轮转速 n2。因带轮直径。因带轮直径 D1D2，可以得出滑动率，可以得出滑动率 的计算公式的计算

12、公式%100)1(1211122121nnnnDnDvvv2. 电控模块电控模块-将将 220V、50Hz 的市电流整流成直流电的市电流整流成直流电，经电位器调压经电位器调压调节电动机的转速。调节电动机的转速。3. 负载负载-电动机为从动轮的负载电动机为从动轮的负载，灯泡为发电机的负载灯泡为发电机的负载。负载的大小负载的大小（接通灯泡的数量）由按钮开关控制。（接通灯泡的数量）由按钮开关控制。4. 扭矩的测量扭矩的测量-测量方法为平衡电机法测量方法为平衡电机法。 有电机工作原理可知有电机工作原理可知， 定子定子与转子之间有一对互为反作用的扭矩，所以定子转矩大小即为转子与转子之间有一对互为反作用的

13、扭矩，所以定子转矩大小即为转子转矩的大小。电机通过轴承由一对支架支撑，电机扭臂固定于电机转矩的大小。电机通过轴承由一对支架支撑，电机扭臂固定于电机钉子上钉子上， 在扭臂的端部有一触头在扭臂的端部有一触头， 作用于力传感器上作用于力传感器上， 有公式有公式M=FL精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业可以得到电机的扭矩。可以得到电机的扭矩。主动轮上的扭矩：主动轮上的扭矩：T1=F1L1(Nmm)从动轮上的扭矩：从动轮上的扭矩：T2= F2L2(Nmm)式中式中21FF，为主从动轮压力传感器测得的数值，可通过面板直接读出为主从动轮压力传感器测得的数值，可通过面板直接读出L1、 L2测力计的力臂

14、，测力计的力臂，L1=L2=?mm。测得不同负载下主动轮的转测得不同负载下主动轮的转速速n1和从动轮的转和从动轮的转速速n2以及主动轮的转以及主动轮的转矩矩T1和从动轮的转矩和从动轮的转矩 T2后，带传动效率可由后，带传动效率可由 3 式确定。式确定。112212nTnTPP（3）带传动的有效拉力可近似由下面的公式计算带传动的有效拉力可近似由下面的公式计算112DTF（4）式中式中P1、P2为带传动的输入、输出功率；为带传动的输入、输出功率；T1、T2为带传动的输入、输出转矩。为带传动的输入、输出转矩。以有效拉力以有效拉力 F 为横坐标，分别以不同载荷下的为横坐标，分别以不同载荷下的 和和 之

15、值为纵坐标，之值为纵坐标，就可画出带传动的弹性滑动曲线和效率曲线，如图就可画出带传动的弹性滑动曲线和效率曲线，如图 2-1 所示。所示。序序号号仪器设备名仪器设备名称称仪器设备型号仪器设备型号数量数量主要用途主要用途a a直流电动机直流电动机1 1 台台机械能输入（电能转化机械能机械能输入（电能转化机械能）b b直流发电机直流发电机1 1 台台机械能输出（机械能转化为电机械能输出（机械能转化为电能）能）c c带轮带轮V V 带、平带通用带、平带通用2 2 个个机械能传递机械能传递精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业d d传动轮传动轮V V 带带、 平带平带 （各一各一） 2 2 条条机械

16、能传递机械能传递e e螺口灯头及灯螺口灯头及灯泡泡40w40w9 9 套套发电机负载发电机负载f f电机支架及轴电机支架及轴承承2 2 套套支撑电机定子支撑电机定子， 使电机定子能够使电机定子能够回转回转g g电机扭臂电机扭臂2 2 套套测量扭矩测量扭矩 （扭臂的长度为力臂大扭臂的长度为力臂大小）小）h h力传感器力传感器2 2 套套测量扭矩（应变大小与力成正测量扭矩（应变大小与力成正比）比）i i电控模块电控模块1 1 套套整流、调压等整流、调压等j j电测模块电测模块1 1 套套转速及扭矩测量及显示转速及扭矩测量及显示k k按钮开关按钮开关1010控制总电源及发电机负载控制总电源及发电机负

17、载l l底座底座1 1 套套支撑固定其他部件支撑固定其他部件m m咫尺咫尺测量扭臂长度测量扭臂长度5. 建议建议：实验过程中主动轮的转速调节范围为：实验过程中主动轮的转速调节范围为 100002000 转转/分。分。三、实验步骤三、实验步骤1 1检查安装。检查安装。将选定的平带合适的安装好在两带轮上将选定的平带合适的安装好在两带轮上。启动实验台的电动机启动实验台的电动机，待带传待带传动运转平稳后，可进行带传动实验。动运转平稳后，可进行带传动实验。2.2.确定带的初拉力确定带的初拉力 2 2F F0 0值值。根据初拉力的大小决定砝码根据初拉力的大小决定砝码 2 2（图图 1-11-1）的重的重量

18、量，将传动带张紧将传动带张紧。 （注意注意，记录实验台机主要参数记录实验台机主要参数，如带型号如带型号，D D1 1、D D2 2、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业L L1 1、L L2 2，等等） 。3.3.空载调零。空载调零。调整测力磅秤读数的零点，检查发电机负载应为零值。调整测力磅秤读数的零点，检查发电机负载应为零值。4.4.按操作规程缓慢启动电动机，将转速调至一定值（按辅导教师的规按操作规程缓慢启动电动机，将转速调至一定值（按辅导教师的规定定） ，并注意随时保持转速的稳定性。逐级调整发电机负载，记录各级，并注意随时保持转速的稳定性。逐级调整发电机负载，记录各级负载下的负载下的

19、n n1 1、n n2 2、T T1 1、T T2 2、值，依次做到带在带轮上接近明显打滑时为、值，依次做到带在带轮上接近明显打滑时为止（滑动率止（滑动率约为约为 20%20%30%30%即可即可） ，停止试验。卸去负载，按上述程序，停止试验。卸去负载，按上述程序重复做一次重复做一次， 再停机再停机， 并将实验数据记录在表并将实验数据记录在表 1-11-1 中中， 取两次的平均值取两次的平均值。测得的数据应不少于测得的数据应不少于 6 68 8 点。点。5.5.改变初拉力改变初拉力 2 2F F0 0（或主动轮转速（或主动轮转速） ，重复上述步骤，做出另一组试验，重复上述步骤，做出另一组试验数

20、据。并将实验数据记录在表数据。并将实验数据记录在表 1-21-2 中。中。6.6.根据表根据表 1-11-1、1-21-2 中的实验记录数据在坐标纸上合适取单位，描点，中的实验记录数据在坐标纸上合适取单位，描点，画出带传动滑动率曲线和效率曲线画出带传动滑动率曲线和效率曲线，即即- -F F、 - -F F关系曲线图关系曲线图（用用 1616 开座开座标纸绘出）标纸绘出）六、实验预期结果六、实验预期结果带传动最合理的状态，应使有效拉力带传动最合理的状态，应使有效拉力 F 等于或稍小于临界点等于或稍小于临界点 F ，这时，这时带传动的效率最高，滑动率带传动的效率最高，滑动率 =1% 2%，并且还有

21、余力负担短时间（如启，并且还有余力负担短时间（如启动时）的过载。动时）的过载。七、实验报告整理七、实验报告整理将上述实验结果，整理成实验报告。将上述实验结果，整理成实验报告。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业实实 验验 报报 告告实验名称：实验名称：姓名：姓名：班级：班级：学号：学号：一、实验目的一、实验目的二、实验仪器二、实验仪器三、实验台参数三、实验台参数1带轮半径带轮半径D1=D2=mm2测力杆长度测力杆长度L1=L2=mm3预紧力（初拉力）预紧力（初拉力） F0=四、实验数据与计算四、实验数据与计算精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业参参数数序号序号n1n2F1F2T1T2%F0空载空载加加载载1加加载载2加加载载3加加载载4加加载载5加加载载6加加载载7加加载载8机自机自 0907 班班王明智王明智张超张超0907 班班