带传动的滑动率和效率测定的实验方案设计.docx
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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（—F曲线）和效率曲线（—F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。
如图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=1%~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PC—A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。
图2-2PC—A型实验台
⒈电机滑动底板⒉砝码⒊百分表⒋测力杆及测力装置⒌电动机及主动带轮⒍平带
⒎光电测速装置⒏发电机及从动带轮⒐负载灯泡⒑负载开关⒒电源开关⒓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。
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多小），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D1＝D2，可以得出滑动率的计算公式
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.扭矩的测量------测量法为平衡电机法。
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和之值为纵坐标，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
40w
9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围为10000~2000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ε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6～8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ε-F、-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=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=mm
2．测力杆长度L1=L2=mm
3．预紧力（初拉力）F0=
四、实验数据与计算
参数
序号
n1
n2
F1
F2
T1
T2
ε%
η%
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班明智0905040707
超0907班0905040725
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