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1、带传动的滑动率和效率测定的实验方案设计一、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。2深入了解、掌握机械带传动效率及滑动率测量方法及原理，了解测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，加深对带传动工作原理和设计准则的理解。4通过对滑动曲线（e F曲线）和效率曲线（hF曲线）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。二、实验的理论依据由于带是弹性体，受力不同的时候伸长量不等，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F1 下降到F2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
2、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。带与带轮间同样也发生相对滑动。其中：带收到的张紧力F0，紧边拉力F1，松边拉力F2。则：有效拉力F=F1- F2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，其表达式为式中 v1、v2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，r/min；D1、D2分别为主动轮、从动轮的直径，mm。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如图
3、2-1所示，带传动的滑动（曲线1）随着带的有效拉力F的增大而增大，表示这种关系的曲线称为滑动曲线。当有效拉力F小于临界点F点时，滑动率与有效拉力F成线性关系，带处于弹性滑动工作状态；当有效拉力F超过临界点F点以后，滑动率急剧上升，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。图中曲线2为带传动的效率曲线，即表示带传动效率h与有效拉力F之间关系的曲线。当有效拉力增加时，传动效率逐渐提高，当有效拉力F超过临界点F点以后，传动效率急剧下降。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F，这时带传动的效率最高，滑动率e =1%
4、2%，并且还有余力负担短时间（如启动时）的过载。 三、实验台的结构与工作原理本实验的设备是PCA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2-2所示。 1 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，实验用的平带套在两带轮上。3 4 5 6 7 8 91 12 11102 图2-2 PCA型实验台 电机滑动底板 砝码 百分表 测力杆及测力装置 电动机及主动带轮 平带 光电测速装置 发电机及从动带轮 负载灯泡 负载开关 电源开关 调速开关 带
5、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瓦的灯泡作负载。每按一下“加载”按键，即并上一个负载电阻（减小了总电阻），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,即带的受力增大，两边拉力差也增大，带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，使钢丝绳拉动滑动底板，即可设定带传动的预紧力
6、。2 测量系统1. 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），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LED上。 带轮转动时，就可在数码管上直接读出主动带轮转速n1和从动轮转速n2。因带轮直径D1D2，可以得出滑动率e 的计算公式 2. 电控模块-将220V、50Hz的市电流整流成直流电，经电位器调压调节电动机的转速。3. 负载-电动机为从动轮的负载，灯泡为发电机的负载。负载的大小（接通灯泡的数量）由按钮开关控制。4. 扭
7、矩的测量-测量方法为平衡电机法。有电机工作原理可知，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，在扭臂的端部有一触头，作用于力传感器上，有公式 M=FL 可以得到电机的扭矩。 主动轮上的扭矩： T1 = F1L1 (Nmm) 从动轮上的扭矩： T2 = F2L2 (Nmm) 式中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，L1= L2= mm。测得不同负载下主动轮的转速n1和从动轮的转速n2以及主动轮的转矩T1和从动轮的转矩T2后，带传动效率可由3式确定。 （3）带传动的有效拉力
8、可近似由下面的公式计算 （4）式中 P1、P2为带传动的输入、输出功率；T1、T2为带传动的输入、输出转矩。以有效拉力F为横坐标，分别以不同载荷下的e 和h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2-1所示。序号仪器设备名称仪器设备型号数量主要用途a直流电动机1台机械能输入（电能转化机械能）b直流发电机1台机械能输出（机械能转化为电能）c带轮V带、平带通用2个机械能传递d传动轮V带、平带（各一）2条机械能传递e螺口灯头及灯泡40w9套发电机负载f电机支架及轴承2套支撑电机定子，使电机定子能够回转g电机扭臂2套测量扭矩（扭臂的长度为力臂大小）h力传感器2套测量扭矩（应变大小与力
9、成正比）i电控模块1套整流、调压等j电测模块1套转速及扭矩测量及显示k按钮开关10控制总电源及发电机负载l底座1套支撑固定其他部件m咫尺测量扭臂长度5. 建议 ：实验过程中主动轮的转速调节范围为 100002000转/分。三、实验步骤1检查安装。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，待带传动运转平稳后，可进行带传动实验。2.确定带的初拉力2F0值。根据初拉力的大小决定砝码2（图1-1）的重量，将传动带张紧。（注意，记录实验台机主要参数，如带型号，D1、D2、L1、L2，等）。3.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。4.按操作规程缓慢启动电动机，将转速调至
10、一定值（按辅导教师的规定），并注意随时保持转速的稳定性。逐级调整发电机负载，记录各级负载下的n1 、n2、T1、T2、值，依次做到带在带轮上接近明显打滑时为止（滑动率约为20%30%即可），停止试验。卸去负载，按上述程序重复做一次，再停机，并将实验数据记录在表1-1中，取两次的平均值。测得的数据应不少于68点。5.改变初拉力2F0（或主动轮转速），重复上述步骤，做出另一组试验数据。并将实验数据记录在表1-2中。6.根据表1-1、1-2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，即-F、h-F关系曲线图（用16开座标纸绘出）六、实验预期结果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F，这时带传动的效率最高，滑动率e =1% 2%，并且还有余力负担短时间（如启动时）的过载。七、实验报告整理将上述实验结果，整理成实验报告。实 验 报 告实验名称： 姓名： 班级： 学号： 一、实验目的二、实验仪器三、实验台参数1带轮半径 D1=D2= mm2测力杆长度 L1=L2= mm3预紧力（初拉力） F0= 四、实验数据与计算 参数 序号n1n2F1F2T1T2%F0空载加载1加载2加载3加载4加载5加载6加载7加载8机自0907班 王明智 0905040707张超 0907班 090504072516
带传动的滑动率和效率测定的实验方案设计
