帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率和效率測(cè)定的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

/帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率和效率測(cè)定的試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)一、試驗(yàn)?zāi)康?．深化了解帶傳動(dòng)的原理以及傳動(dòng)摩擦和滑動(dòng)時(shí)候的相關(guān)問(wèn)題。2．深化了解、駕馭機(jī)械帶傳動(dòng)效率及滑動(dòng)率測(cè)量方法及原理，了解測(cè)量過(guò)程所運(yùn)用的儀器、儀表以及傳感器的工作原理。3．視察帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，加深對(duì)帶傳動(dòng)工作原理和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的理解。4．通過(guò)對(duì)滑動(dòng)曲線（—F曲線）和效率曲線（—F曲線）的測(cè)定和分析，深刻相識(shí)帶傳動(dòng)特性、承載實(shí)力、效率及其影響因素。二、試驗(yàn)的理論依據(jù)由于帶是彈性體，受力不同的時(shí)候伸長(zhǎng)量不等，使帶傳動(dòng)發(fā)生彈性滑動(dòng)現(xiàn)象。在帶繞帶輪滑動(dòng)傳動(dòng)時(shí)候，帶的壓力由F1下降到F2所以帶的彈性變形也要相應(yīng)減小，亦即帶在慢慢縮短，帶的速度要落后于帶輪，因此兩者之間必定發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。同樣的現(xiàn)象也發(fā)生在從動(dòng)輪上，但是狀況恰好相反。帶從松邊轉(zhuǎn)到緊邊時(shí)，帶所受到的拉力慢慢增加，帶的彈性變形量也隨之增大，帶微微向前伸長(zhǎng)，帶的運(yùn)動(dòng)超前于帶輪。帶和帶輪間同樣也發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。其中：帶收到的張緊力F0，緊邊拉力F1，松邊拉力F2。則：有效拉力F=F1-F2等于帶沿帶輪的接觸弧上摩擦力的總和Ff帶傳動(dòng)中滑動(dòng)的程度用滑動(dòng)率表示，其表達(dá)式為式中v1、v2——分別為主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的圓周速度，單位：m/s；n1、n2——分別為主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，r/min；D1、D2——分別為主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的直徑，mm。1-滑動(dòng)曲線2-效率曲線圖2-1帶傳動(dòng)的滑動(dòng)曲線和效率曲線如圖2-1所示，帶傳動(dòng)的滑動(dòng)（曲線1）隨著帶的有效拉力F的增大而增大，表示這種關(guān)系的曲線稱(chēng)為滑動(dòng)曲線。當(dāng)有效拉力F小于臨界點(diǎn)F點(diǎn)時(shí)，滑動(dòng)率和有效拉力F成線性關(guān)系，帶處于彈性滑動(dòng)工作狀態(tài)；當(dāng)有效拉力1-滑動(dòng)曲線2-效率曲線圖2-1帶傳動(dòng)的滑動(dòng)曲線和效率曲線于Fmax時(shí)，滑動(dòng)率近于直線上升，帶處于完全打滑的工作狀態(tài)。圖中曲線2為帶傳動(dòng)的效率曲線，即表示帶傳動(dòng)效率和有效拉力F之間關(guān)系的曲線。當(dāng)有效拉力增加時(shí)，傳動(dòng)效率慢慢提高，當(dāng)有效拉力F超過(guò)臨界點(diǎn)F點(diǎn)以后，傳動(dòng)效率急劇下降。帶傳動(dòng)最合理的狀態(tài)，應(yīng)使有效拉力F等于或稍小于臨界點(diǎn)F，這時(shí)帶傳動(dòng)的效率最高，滑動(dòng)率=1%~2%，并且還有余力負(fù)擔(dān)短時(shí)間（如啟動(dòng)時(shí)）的過(guò)載。三、試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)和工作原理本試驗(yàn)的設(shè)備是PC—A型帶傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。該試驗(yàn)臺(tái)由主機(jī)和測(cè)量系統(tǒng)兩大部分組成，如圖2-2所示。主機(jī)主機(jī)主要由兩臺(tái)直流電機(jī)組成，其中一臺(tái)作為原動(dòng)機(jī)，另一臺(tái)則作為負(fù)載的發(fā)電機(jī)，原動(dòng)機(jī)由直流調(diào)速電路供應(yīng)電樞以不同的端電壓，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。主、從帶輪分別裝在原動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上，試驗(yàn)用的平帶套在兩帶輪上。34567891345678911211102圖圖2-2PC—A型試驗(yàn)臺(tái)⒈電機(jī)滑動(dòng)底板⒉砝碼⒊百分表⒋測(cè)力桿及測(cè)力裝置⒌電動(dòng)機(jī)及主動(dòng)帶輪⒍平帶⒎光電測(cè)速裝置⒏發(fā)電機(jī)及從動(dòng)帶輪⒐負(fù)載燈泡⒑負(fù)載開(kāi)關(guān)⒒電源開(kāi)關(guān)⒓調(diào)速開(kāi)關(guān)帶傳動(dòng)的加載裝置是在直流發(fā)電機(jī)的輸出電路上，并聯(lián)了八個(gè)40瓦的燈泡作負(fù)載。每按一下“加載”按鍵，即并上一個(gè)負(fù)載電阻（減小了總電阻），由于發(fā)電機(jī)的輸出功率為P=V2/R,因此并聯(lián)負(fù)載電阻后使得發(fā)電機(jī)負(fù)載增加，電樞電流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，即發(fā)電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增大，實(shí)現(xiàn)了變更帶傳動(dòng)輸出轉(zhuǎn)矩的作用,即帶的受力增大，兩邊拉力差也增大，帶的彈性滑動(dòng)逐步增加。當(dāng)帶傳遞的載荷剛好達(dá)到所能傳遞的最大有效圓周力時(shí)，帶起先打滑，當(dāng)負(fù)載接著增加時(shí)則完全打滑。原動(dòng)機(jī)裝在滑動(dòng)底板上，可沿底板滑動(dòng)，和牽引鋼絲繩、定滑輪和砝碼2一起組成帶傳動(dòng)的預(yù)緊力形成機(jī)構(gòu)。通過(guò)變更砝碼的質(zhì)量，使鋼絲繩拉動(dòng)滑動(dòng)底板，即可設(shè)定帶傳動(dòng)的預(yù)緊力。測(cè)量系統(tǒng)電測(cè)模塊是由發(fā)光二極管、光敏電阻、光敏三機(jī)管安裝于二者之間的遮光板測(cè)量轉(zhuǎn)速的，發(fā)光二級(jí)管發(fā)出紅外線，通過(guò)安裝和電動(dòng)機(jī)主軸的遮光板（遮光板再同一半徑上勻整的打出了許多小孔），是光敏三極管感受到脈沖光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成脈沖電信號(hào)，經(jīng)電路處理為標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)速顯示于LED上。帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就可在數(shù)碼管上干脆讀出主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速n1和從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2。因帶輪直徑D1＝D2，可以得出滑動(dòng)率e的計(jì)算公式電控模塊將220V、50Hz的市電流整流成直流電，經(jīng)電位器調(diào)壓調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。負(fù)載電動(dòng)機(jī)為從動(dòng)輪的負(fù)載，燈泡為發(fā)電機(jī)的負(fù)載。負(fù)載的大小（接通燈泡的數(shù)量）由按鈕開(kāi)關(guān)限制。扭矩的測(cè)量測(cè)量方法為平衡電機(jī)法。有電機(jī)工作原理可知，定子和轉(zhuǎn)子之間有一對(duì)互為反作用的扭矩，所以定子轉(zhuǎn)矩大小即為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩的大小。電機(jī)通過(guò)軸承由一對(duì)支架支撐，電機(jī)扭臂固定于電機(jī)釘子上，在扭臂的端部有一觸頭，作用于力傳感器上，有公式M=FL可以得到電機(jī)的扭矩。主動(dòng)輪上的扭矩：T1=F1L1(Nmm)從動(dòng)輪上的扭矩：T2=F2L2(Nmm)式中為主從動(dòng)輪壓力傳感器測(cè)得的數(shù)值，可通過(guò)面板干脆讀出L1、L2——測(cè)力計(jì)的力臂，L1=L2=?mm。測(cè)得不同負(fù)載下主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n1和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n2以及主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩T1和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩T2后，帶傳動(dòng)效率可由3式確定。（3）帶傳動(dòng)的有效拉力可近似由下面的公式計(jì)算（4）式中P1、P2——為帶傳動(dòng)的輸入、輸出功率；T1、T2——為帶傳動(dòng)的輸入、輸出轉(zhuǎn)矩。以有效拉力F為橫坐標(biāo)，分別以不同載荷下的e和h之值為縱坐標(biāo)，就可畫(huà)出帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)曲線和效率曲線，如圖2-1所示。序號(hào)儀器設(shè)備名稱(chēng)儀器設(shè)備型號(hào)數(shù)量主要用途a直流電動(dòng)機(jī)1臺(tái)機(jī)械能輸入（電能轉(zhuǎn)化機(jī)械能）b直流發(fā)電機(jī)1臺(tái)機(jī)械能輸出（機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能）c帶輪V帶、平帶通用2個(gè)機(jī)械能傳遞d傳動(dòng)輪V帶、平帶（各一）2條機(jī)械能傳遞e螺口燈頭及燈泡40w9套發(fā)電機(jī)負(fù)載f電機(jī)支架及軸承2套支撐電機(jī)定子，使電機(jī)定子能夠回轉(zhuǎn)g電機(jī)扭臂2套測(cè)量扭矩（扭臂的長(zhǎng)度為力臂大?。﹉力傳感器2套測(cè)量扭矩（應(yīng)變大小和力成正比）i電控模塊1套整流、調(diào)壓等j電測(cè)模塊1套轉(zhuǎn)速及扭矩測(cè)量及顯示k按鈕開(kāi)關(guān)10限制總電源及發(fā)電機(jī)負(fù)載l底座1套支撐固定其他部件m咫尺測(cè)量扭臂長(zhǎng)度建議：試驗(yàn)過(guò)程中主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為10000~2000轉(zhuǎn)/分。三、試驗(yàn)步驟1．檢查安裝。將選定的平帶合適的安裝好在兩帶輪上。啟動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的電動(dòng)機(jī)，待帶傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，可進(jìn)行帶傳動(dòng)試驗(yàn)。2.確定帶的初拉力2F0值。依據(jù)初拉力的大小確定砝碼2（圖1-1）的重量，將傳動(dòng)帶張緊。（留意，記錄試驗(yàn)臺(tái)機(jī)主要參數(shù)，如帶型號(hào)，D1、D2、L1、L2，…等）。3.空載調(diào)零。調(diào)整測(cè)力磅秤讀數(shù)的零點(diǎn)，檢查發(fā)電機(jī)負(fù)載應(yīng)為零值。4.按操作規(guī)程緩慢啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，將轉(zhuǎn)速調(diào)至確定值（按輔導(dǎo)老師的規(guī)定），并留意隨時(shí)保持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性。逐級(jí)調(diào)整發(fā)電機(jī)負(fù)載，記錄各級(jí)負(fù)載下的n1、n2、T1、T2、值，依次做到帶在帶輪上接近明顯打滑時(shí)為止（滑動(dòng)率ε約為20%～30%即可），停止試驗(yàn)。卸去負(fù)載，按上述程序重復(fù)做一次，再停機(jī)，并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表1-1中，取兩次的平均值。測(cè)得的數(shù)據(jù)應(yīng)不少于6～8點(diǎn)。5.變更初拉力2F0（或主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速），重復(fù)上述步驟，做出另一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)。并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表1-2中。6.依據(jù)表1-1、1-2中的試驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上合適取單位，描點(diǎn)，畫(huà)出帶傳動(dòng)滑動(dòng)率曲線和效率曲線，即ε-F、h-F關(guān)系曲線圖（用16開(kāi)座標(biāo)紙繪出）六、試驗(yàn)預(yù)期結(jié)果帶傳動(dòng)最合理的狀態(tài)，應(yīng)使有效拉力F等于或稍小于臨界點(diǎn)F，這時(shí)帶傳動(dòng)的效率最高，滑動(dòng)率=1%~2%，并且還有余力負(fù)擔(dān)短時(shí)間（如啟動(dòng)時(shí)）的過(guò)載。七、試驗(yàn)報(bào)告整理將上述試驗(yàn)結(jié)果，整理成試驗(yàn)報(bào)告。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)名稱(chēng)：姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：一、試驗(yàn)?zāi)康亩?、試?yàn)儀器三、試驗(yàn)臺(tái)參