带传动传动效率测试实验指导

实验三带传动传动效率测试

一、实验目的

1．观察带传动中的弹性滑动和打滑现象，以及它们与带传递载荷之间的关系。

2．比较预紧力大小对带传动承栽能力的影响。

3．比较分析平带、V带和圆带传动的承载能力。

4．测定并绘制带传动的弹性滑动曲线和效率曲线，观察带传动弹性滑动和打滑的动画仿真，了解带传动所传递载荷与弹性滑差率及传动效率之间的关系。

5．了解带传动实验台的构造和工作原理，掌握带传动转矩、转速的测量方法。

二、实验台结构及工作原理

本实验台主要结构如图1所示。

1.电动机移动底板

2.砝码及砝码架

3.力传感器

4.转矩力测杆

5.电动机

6.试验带

7.光电测速装置

8.发电机

9.负载灯泡组

10.机座

11.操纵面板

图1 CQP-C带传动实验台主要结构图

1．试验带6装在主动带轮和从动带轮上。主动带轮装在直流伺服电动机5的主轴前端，该电动机为特制的两端外壳由滚动轴承支承的直流伺服电动机，滚动轴承座固定在移动底板1上，整个电动机可相对两端滚动轴承座转动，移动底板1能相对机座10在水平方向滑移。从动带轮装在发电机8的主轴前端，该发电机为特制的两端外壳由滚动轴承支承的直流伺服发电机，滚动轴承座固定在机座10上，整个发电机也可相对两端滚动轴承座转动。

2．砝码及砝码架2通过尼龙绳与移动底板1相连，用于张紧试验带，增加或减少砝码，即可增大或减少试验带的初拉力。

3．发电机8的输出电路中并联有8个40W灯泡9，组成实验台加载系统，该加载系统可通过计算机软件主界面上的加载按钮控制，也可用实验台面板上触摸按钮6、7（见图2）进行手动控制并显示。

4．实验台面板布置如图2所示。

图2 带传动实验台面板布置图

1. 电源开关

2. 电动机转速调节

3.电动机转矩力显示

4. 发电机转矩力显示

5. 加载显示

6. 卸载按钮

7. 加载按钮

8.发电机转速显示

9. 电动机转速显示

5．主动带轮的驱动转矩T1和从动带轮的负载转矩T2均是通过电机外壳的反力矩来测定的。当电动机5启动和发电机8加负载后，由于定子与转子间磁场的相互作用，电动机的外壳（定子）将向转子回转的反向（逆时针）翻转，而发电动机的外壳将向转子回转的同向（顺时针）翻转。两电机外壳上均固定有测力杆4，把电机外壳翻转时产生的转矩力传递给传感器3。主、从动带轮转矩力可直接在面板上的数码管窗口上读取，并可传到计算机中进行计算分析。

主动带轮上的转矩 1111()T F K L N m =

从动带轮上的转矩 2222()T F K L N m =

式中：1F ,2F —电机转矩力（面板窗口显示读取）；

K 1、K 2—转矩力测杆刚性系数（本实验台K 1= K 2=0.24N/格）；

L 1、L 2—力臂长，即电机转子中心至力传感器轴心矩离（本实验台L 1=L 2=120mm ）。

6．两电机的主轴后端均装有光电测速转盘7，转盘上有一小孔，转盘一侧固定有光电传感器，传感器侧头正对转盘小孔，主轴转动时，可在实验台面板数码管窗口上直接读出主轴转速（即带轮转速），并可传到计算机中进行计算分析。

7．弹性滑动率ε

主、从动带轮转速n 1、n 2可从实验台面板窗口或带传动实验分析界面窗口上直接读出。由于带传动存在弹性滑动，使v 2﹤v 1，其速度降低程度用滑差率ε表示：

121122111

%%v v d n d n v d n ε--=

= 当d 1=d 2时：

121%n n n ε-=

式中：

d 1、d 2 —主、从动带轮基准直径；

v 1、v 2 —主、从动带论的圆周速度；

n 1、n 2 —主、从动带轮的转速。

8．带传动的效率η

222111·%·p T n p T n η==

式中：1p p 2、—主、从动带轮上的功率；

T 1、T 2—主、从动带轮上的转矩

n 1、n 2—主、从动带轮的转速。

9．带传动的弹性滑动曲线和效率曲线

改变带传动的负载，其 T 1、T 2、n 1、n 2也都在改变，这样就可算得一系列的ε、η值，以T2为横坐标，分别以ε、η为纵坐标，可绘制出弹性滑动曲线和效率曲线，如图3所示。

图3 带传动弹性滑动曲线和效率曲线

图中横坐标上A0点为临界点，A0点以左为弹性滑动区，即带传动的正常工作区段，在该区域内，随着载荷的增加，弹性滑差率ε和效率η逐渐增加；当载荷继续增加到超过临界点A0时，弹性滑差率ε急剧上升，效率η急剧下降，带传动进入打滑区段，不能正常工作，应当避免。

四、主要技术参数

直流伺服电动机：功率355W ，调速范围50～1500rpm,精度±1r/m ；

预紧力最大值：3.5kgf ；

转矩力测杆力臂长：L1=L2=120mm （L1、L2电机转子轴心至力传感器中心的距离）； 测力杆刚度系数：K1=K2=0.24N/格；

带轮直径：平带轮与圆带轮d1=d2=120mm ，V 带轮d1 =120mm d2=120mm ；

压力传感器：精度1%，量程0～50N；

直流发电机：功率355W，加载范围0～320W（40W×8）;

外形尺寸：800×400×1000mm;

总重量：110kg

五、实验步骤

1．在实验台带轮上安装试验平带；将调速旋钮向左转到最低。接通实验台电源，电源指示灯亮；调整测力杆，使其处于平衡状态；加砝码3kg，使带具预紧力。

2．按顺时针方向慢慢地旋转电动机转速调节旋钮，使电动机逐渐加速到n1=1000r/m左右，待带传动运动平稳后（需数分钟），记录带轮转速n1、n2和电机转矩力F1、F2一组数据。

3．按一下“加载”键，增加一次负载，待带传动运动平稳后，记录下带轮转速n1、n2和电机转矩力F1、F2第二组数据。

4．重复步骤3。直到皮带有明显打滑时（一般负载在35%左右）。此时带传动进入打滑区。记录好数据后，按“减载”键。将负载减至0%。

5．如果实验效果不理想，可重做实验，即可从第3步起重做实验。

6．关闭实验台电源，取下砝码；实验结束，整理实验数据，手工绘制带传动弹性滑动曲线和效率曲线。

六、注意事项

1．实验前应反复推动电动机移动底板，使其运动灵活。

2．带及带轮应保持清洁，不得粘油。如果不清洁，可用汽油或酒精清洗，再用干抹布擦干。

3．在启动实验台电源开关之前，必须做到：

1）将面板上转速调节旋钮逆时针旋到止位，以避免电动机突然高速运动产生冲击损坏传感器；

2）应在砝码架上加上一定的砝码，使带张紧；

3）应卸去发电机所有的负载。

4．实验时，先将电动机转速逐渐调至1000rpm，稳定运转数分钟，使带的传动性能稳定。

5．当带加载至打滑时，运转时间不能过长，以防带过度磨损。

6．若出现平带飞出的情况，可将带调头后装上带轮，再进行实验。若带调头后仍出现飞出情况，则需将电机支座固定螺钉拧松，将两电机的轴线调整平行后再拧紧螺钉，装带实验。

7. 实验台工作条件：

电源：电压220V±10%，频率50Hz交流电；

环境温度：-0℃～+40℃；

相对湿度；≤80%；

其他：工作场所无强烈电磁干扰和腐蚀气体。