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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- 传动 滑动 效率 测定 实验 方案设计