机械基础实验教材05.doc

实验名称：带传动的滑动和效率测定 实验编号：0531 实验类别：验证性 实验性质：必开 相关课程：机械设计、机械设计基础 适用专业：机械类各专业 一、实验目的 1．观察带传动中的弹性滑动和打滑现象，了解张紧力对带传动工作能力的影响； 2．通过对滑动曲线（ε-F曲线）和效率曲线（η-F曲线）的测定，分析初拉力、速度对滑动系数ε和效率η的影响； 3．了解实验台的工作原理及扭矩、转速的测试方法。 二、实验设备 PC-A型带传动实验台； PDC-A型带传动实验台； 三、实验台的构造和工作原理 （一）PC-A型带传动实验台 实验台的结构 图31-1 PC-A型带传动实验台示意图 实验台结构如图31-1所示。实验台是一个装有平带的传动装置，由两个直流电机组成，其中一个为主电机,另一个是作为负载的发电机，主电机由无级调速器实现主轴无级调速。两电机轴上分别装有两直径相等的带轮，主动带轮由主电机驱动，通过平带带动从动轮。两电机的外壳支承在支座的滚动轴承中，并可绕与转子相重合的轴线摆动，在两电机的外壳上分别装有测力杠杆以测量其工作转矩。在直流发电机的输出电路上，并联了八个灯泡，作为带传动的加载装置。 工作原理 （1）张紧力的确定 主电机固定在一个以水平方向移动的滑板上，可沿滑座滑动，砝码通过钢丝绳、定滑轮拉紧滑板，从而使带张紧，构成带传动的张紧机构。改变砝码质量，可以使带获得不同的张紧力。 （2）转速的测量 在主动轮和从动轮的轴上分别安装一同步转盘，在转盘的同一半径上钻有一个小孔，在小孔一侧固定有光电传感器，并使传感器的测头正对小孔。带轮转动时，就可在数码管上直接读出带轮的转速n1和n2。由于带传动存在着弹性滑动，因此有。 弹性滑动系数 由于主动轮与从动轮直径相同，即则 （3）加载原理 由于发电机的输出功率为P=U2/R，因此可通过并联负载灯泡（减小总电阻）的方法来增加发电机的负载。发电机负载的增加，使得电磁转矩增大，从而起到了增大带传动输出转矩的作用。因此随着开启灯泡的增多，发电机的负载增大，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周力时，带开始打滑，当负载继续增加时则完全打滑。 （4）转矩的测量 由于两电机的外壳支承在支座的滚动轴承中，并可绕与转子相重合的轴线摆动。当电动机启动和发电机负载后，由于定子磁场和转子磁场的相互作用，电动机的外壳将向转子旋转的反向倾倒，发电机的外壳将向转子旋转的同向倾倒，它们的倾倒力矩可分别通过固定在定子外壳上的测力计测出，测量原理如图31-2所示。 图31-2 测量原理 支反力 (N) 故转矩 (N.m) 式中：K为测力杠杆刚性系数（见实验台标签）（N/格）； 为测力杠杆百分表读数 (格)； 为转子中心到百分表的距离。 所以主动带轮的转矩T1 为： (N.m) 从动带轮的转矩T2为： (N.m) 带传动效率为： 式中: P1、P2分别为主、从动轮的功率； T1、T2分别为主、从动轮上的转矩； n1、n2分别为主、从动轮的转速。 （5）实验曲线的绘制 带的有效拉力可近似由下面公式计算： 随着负载的改变,、 、 也均在改变，这样即可获得一系列的和值，然后以F为横坐标、和为纵坐标，绘制出滑动曲线和效率曲线。如图31-3所示。 图31-3滑动曲线和效率曲线 1－滑动曲线 2－效率曲线 从图上可以看出，当有效拉力F 小于临界点F′ 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F′ 点以后，滑动率急剧上升，此时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。同时当有效拉力增加时，传动效率逐渐提高，当有效拉力超过点F′时以后，传动效率急剧下降。 带传动最合理的状态，应使有效拉力F 等于或稍低于临界点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（如起动）的过载。 （二）PDC-A型带传动实验台 PDC-A型带传动实验台的结构和工作原理与PC-A型带传动实验台基本相同，主要区别是带的张紧形式不同。 1．实验台的结构 如图31-4所示，实验台主要由两个直流电机组成，其中一个为主动电机，一个为发动机。发电机其电枢绕组两端接上灯泡作为负载。主电机固定在一个以水平方向移动的底板上，与发电机由一根平皮带连接，底板的滑动由皮带预紧装置推动。两电机的外壳支承在支座的滚动轴承中，并可绕与转子相重合的轴线摆动，在两电机的外壳上分别装有测力杠杆以测量其工作转矩。两电机后端装有光电测速装置和测速转盘，所测转速在操作面板的各自的数码管上显示。 2．工作原理 （1）张紧力的确定 本实验台的张紧机构采用液压和气压螺旋加