带传动的滑动率和效率测定的试验方案设计.docx
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带传动的滑动率和效率测定的试验方案设计
带传动的滑动率和效率测定的实验方案设计
一、实验目的
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。
?
?
—F曲线)的测定和—F4.通过对滑动曲线(曲线)和效率曲线(
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F下降到F所以带的弹21
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:
带收到的张紧力F,紧边拉力F,松边拉力F。
201则:
有效拉力F=F-F等于带沿带轮的接触弧上摩擦力的总和Ff12带传动中滑动的程度用滑动率表示,其表达式为
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v?
vDn?
2122?
?
(1?
)?
100%nvD111m/s;v、v——分别为主动轮、从动轮的圆周速度,单位:
式中21;——分别为主动轮、从动轮的转速,n、nr/min21。
、D——分别为主动轮、从动轮的直径,mmD21的增大而F1)随着带的有效拉力所示,如图2-1带传动的滑动(曲线
增大,表示这种关系的曲线称为滑动曲线。
点时,滑动率小于临界点F?
当有效拉力F成线性关系,带处于弹性滑与有效拉力F?
超过临界点F动工作状态;当有效拉力F带处于弹性滑动点以后,滑动率急剧上升,效率曲线1-滑动曲线2-当有效拉力等与打滑同时存在的工作状态。
带传动的滑动曲线和效率曲线图2-1
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F于max?
之间关系的曲线。
为带传动的效率曲线,即表示带传动效率与有效拉力F2点以F超过临界点F?
当有效拉力增加时,传动效率逐渐提高,当有效拉力后,传动效率急剧下降。
,这时等于或稍小于临界点F?
带传动最合理的状态,应使有效拉力F?
,并且还有余力负担短时间(如启带传动的效率最高,滑动率=1%~2%动时)的过载。
三、实验台的结构与工作原理型带传动实验台。
该实验—本实验的设备是PCA2-2台由主机和测量系统两大部分组成,如图所示。
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.主机1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。
3456789
2
11211
10
型实验台—PCA图2-2
平带⒌百分表⒈电机滑动底板⒉砝码⒊⒋测力杆及测力装置电动机及主动带轮⒍调速开关⒓负载开关⒒电源开关负载灯泡⒐光电测速装置⒎⒏发电机及从动带轮⒑
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2/RV,因此并联负载电阻后使得发电机负=由于发电机的输出功率为阻),P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9
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。
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n和从1?
的计算公式D,可以得出滑动率动轮转速n。
因带轮直径D=221v?
vDnn?
n?
221221?
100%?
)?
(1?
?
vDnn11112.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
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可以得到电机的扭矩。
主动轮上的扭矩:
T=FL(Nmm)111
从动轮上的扭矩:
T=FL(Nmm)222
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F,F21L、L——测力计的力臂,L=L=?
mm。
2112测得不同负载下主动轮的转速n和从动轮的转速n以及主动轮的转矩21T和从动轮的转矩T后,带传动效率可由3式确定。
21PTn(3)?
222?
?
nTP111带传动的有效拉力可近似由下面的公式计算
(4)T21?
F
D1式中P、P——为带传动的输入、输出功率;21T、T——为带传动的输入、输出转矩。
21?
?
之值为纵坐标,以有效拉力F为横坐标,分别以不同载荷下的和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。
序仪器设备名仪器设备型号数量主要用途
号称
a直流电动机1台机械能输入(电能转化机械能)
1直流发电机台机械能输出(机械能转化为电b
能)
c
带轮V带、平带通用2个机械能传递
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机械能传递条平带(各一)2d传动轮V带、参
e数序号
螺口灯头及灯泡nn12
40wFFT12
9套1
发电机负载ηεTF02%%
f空载
电机支架及轴
2套
使电机定子能够支撑电机定子,
g加载加载
承电机扭臂12
2套
回转(扭臂的长度为力臂大测量扭矩
加载
3
小)
测量扭矩(应变大小与力成正2套h力传感器
比)整流、调压等1电控模块i套j转速及扭矩测量及显示电测模块1套按钮开关10
k控制总电源及发电机负载底座支撑固定其他部件套1l
m
咫尺测量扭臂长度4加载
5加载
6加载
7加载
8加载
/转分。
:
实验过程中主动轮的转速调节范围为10000~20005.建议
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。
F)的重(图1-12.确定带的初拉力2值。
根据初拉力的大小决定砝码20DD、、量,将传动带张紧。
(注意,记录实验台机主要参数,如带型号,2112
LL,…等)。
、213.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nnTT、值,依次做到带在带轮上接近明显打滑时为、负载下的、、2121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。
F(或主动轮转速),重复上述步骤,做出另一组试验改变初拉力5.20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,F?
F关系曲线图(用16、开座-画出带传动滑动率曲线和效率曲线,即ε-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?
=1%~2%带传动的效率最高,滑动率,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。
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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D=D=mm21mm==LL2.测力杆长度21=F.预紧力(初拉力)30
四、实验数据与计算14
机0905040707王明智0907自班
0905040725张超班0907
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