实验13带传动实验之一-机械设计

53实验13带传动实验之一带传动是靠带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力的，带在工作时，由于紧边和松边的拉力不同，其紧边和松边产生弹性变形也不同。由带的弹性变形而引起的带与带轮之间的滑动称为为弹性滑动。这种弹性滑动是不可避免的，其结果是使从动轮的圆周速度低于主动带轮的圆周速度，引起带传动效率降低。皮带打滑是指当带所传递的工作载荷增大到一定程度时，带与带轮之间所产生显著的相对滑动。打滑会使从动轮转速急剧降低，带的磨损加剧，这种打滑现象是可以避免的。本实验就是通过实验观察带传动的弹性滑动与打滑现象，掌握带传动的滑动曲线和效率曲线的测试方法。一、实验目的：1.测定带传动滑动率和传动效率，绘制F滑动曲线和F效率曲线。2.掌握张紧力0F转矩（1T、2T）、转速（1n、2n）的测试方法。3.观察带传动中的弹性滑动和打滑现象。二、设备和工具：本实验所使用的设备为DS—1小型带传动试验台。其结构如图13-1所示。图13-1DS—1小型带传动试验台示意图本试验台是一台装有三角胶带的带传动装置，主动带轮7装在电动机8的轴上，电动壳体悬架在可动支座9的轴承中，可以转动。从动带轮上2装在发电机4的轴上，发电机壳体悬架在固定支座下的轴承中，可以转动，为了便于实验，把主、从动带轮的直径做得一样，并作开口，水平传动。电动机（连同主动带轮）悬架在底面有滚珠导轨的可动支座上，它可以沿着主、从动带轮连心线的方向水平移动，吊有坠重11的绳索经差动滑轮10改向后通过可动支座，主动带轮张紧三角胶带，使其具有一定数值的初拉力，改变坠重即能使胶带具有不同的初拉力。本试验台采用了差动滑轮，使坠重经差动滑轮后放大了二倍，又主、从动带轮直径相同，故张紧胶带的坠重G即为胶带的初拉力F。实际使用中大多采用定中心距的带传动，故本试验台设置了进行定中心距试验时所需的结构，只要拧紧差动滑轮支架上的螺钉12即可。123456879111012154发电机、灯泡及悬臂滑线变阻器等组成加载系统。本试验台设有四个100W、二个60W灯泡分别有各自的开关控制，以实现带传动的有级加载，在带传动滑动曲线的临界点附近，带传动由弹性滑动向完全打滑过渡，此处滑动曲线变化较大，需要较细地加载测试才能正确绘出该段曲线，为此，在加载电路中置“BCI—3003KΩ”的悬臂滑线式变阻器以便实现小量无级加载。控制台后立面板如图13-2所示，设有一直流电源插座供输出直流电。控制台前立面板如图13-3所示，控制台前面板如图13-4所示。图13-2控制台后立面板图13-3控制台前立面板图13-4控制台前平面板三、实验原理：1.测转速要获得试验条件下带传动的滑动情况，即求得不同负载下带传动的滑动率ε。必须测出相应负载时主、从动带轮的转速1n和2n。在电机后端各置一块带齿（60齿）镀铬钢质测速盘。据此，用户可使用磁电式，光电式（直射、反射均可）传感器测速。为了在一秒中测出电机之转速（mpr）,故测速盘边缘制出60齿。2.测转矩由于电动机和发电机的壳体悬架在支座的轴承中，可以自由转动。当不考虑摩擦时，根据作用和反作用原理，电动机的输出转矩T1(即主动带轮上的转矩)和输入发电机的转矩T2(从动带轮上转矩)可以分别用电动机和发电机转子作用于各自外壳之转矩来表示。由于电机外壳和重心不在轴心上，当电机外壳受到外力矩作用时，就会偏转一个角度，使重心所产生的力矩与外力矩平衡。据此，本试验台在电动机和发电机前端及前端支座上分别安装指针一根和刻度板一块。经过标定，外壳所受的转矩为N.mm/格。红色指示灯绿色指示灯停止按钮启动按钮灯泡开关悬臂滑线变阻器励磁变阻器电压表电流表VA交流电源插座电动机发电机电源插座直流电源插座553.带传动滑动率曲线与效率曲线的测定：（1）试验条件和原始数据胶带型式O型普通三角胶带胶带横剖面247mmA带轮材料HT15~33主动带轮直径mmD1001从带轮直径mmD1002胶带的初拉力0FN带传动型式开口，水平传动载荷情况平稳(2)计算公式：滑动率：121112211121nnnDnDnDnVVV效率：11226116221055.91055.9nTnTnTnT有效应力：112122ADTADTAFK式中：V1、V2—主、从动带轮的圆周速度；1n、2n—主从带轮的转速r.p.m；T1、T2—主、从带轮上的转矩，N.mm；F—带传动的有效拉力，N。四、实验步骤1.实验前准备工作。(1)用手按动电机外壳，松手后外壳应摆动自如，否则应对电机支座中的轴承加注润滑油。(2)电机外壳在自由静止状态时，其前端指针应指在刻度板的零位。否则应松开指针环上的紧固螺钉，如图13-5所示。将直针调到零位。指针紧固螺钉56图13-5调整位置(3)安置好测速仪及传感器(4)将励磁变阻器及旋臂滑线变阻器的旋钮退转到起始位置，使负载灯泡的开关均处于断开状态。(5)准备好张紧胶带用的坠垂砝码，起动前只要挂坠垂4.5Kg左右。(6)将电动机和发电机的电线插头（合用一个）与控制台插座相接。(7)接通控制台的三相交流电源，红色指示灯亮。2.记录实验条件，原始数据。3.接通测速仪及传感器电源。4.起动电动机，试验台工作，注意：起动电动机时，应按住电动机外壳，防止电动机外壳因起动转矩较大而突然摆动，然后按起动按钮，此时绿色指示灯亮。电动机起动后，即可不再按住电动机外壳任其自由摆动。5.挂坠垂到实验所需的重量，坠重根据实验需要自定，做实验时，一般可坠重4.5Kg（包括砝码盘）。6.待实验台稳定运行后，测1n、2n和T1，T2分别为主、从动带轮的转速和转矩。7.旋动励磁变阻器旋钮，将发电机电压调至200V左右（由直流电压表显示），待实验台稳定运行后测量1n、2n和T1、T2并记录之。8.仿6、7两步逐级加载，逐次测量并记录。9.当带传动的有效应力K接近临界有效应力K。时改用旋臂滑线变阻器加载。每次加载量均为15~20W左右（可由支流电流表之电流变化来控制），直至带传动打滑（约加载4~5次），每次加载后，待实验台稳定运行后，均测量1n、2n和T1、T2并记录。（注意，旋臂滑线变阻器旋钮不可旋近或旋到终点，否则可能因电流过大烧断电阻丝或短路。）10.卸除载荷，按下停止按钮，实验台停止运行。五、思考题1.为什么从动轮的实测转速会比计算转速略小？2.打滑与弹性滑动有何区别？它们发生于哪个轮子，发生在什么时候？能否避免？3.影响效率和滑动率的的主要因素是哪些？它们在设计皮带中有何用处？设计皮带中一般取=？＝？六、实验报告要求1.测试记录及计算结果主动带轮从动带轮载荷情况计算结果1n（rpm）1T读数2n（rpm）2T读数%nK（2mmN）572.绘制带传动的滑动曲线及效率曲线注：由于制造误差，主、从动带轮的计算直径不可能完全一致，经测定主动轮每转280转，从动轮转1转，所以，从动论计算转速，1n=2n测1801n