机械结构的功率和效率测试

综合实验二机械结构的功率和效率测试
1、实验目的
在研究和检验各类回转机械，包括各种工作机械，传动机械和动力机械时，欲了解其转速—扭矩特性，检测其输入输出功率及其效率，以期进一步分析产品的设计质量和制造质量及性能，扭矩、转速是重要的必测参数。

通过测功实验，要求学生：
(1) 掌握功率、效率测试台的设计、安装、调试方法。

(2) 掌握微机型转矩、转速仪的使用、调试方法。

(3) 掌握光电数字转速计的使用方法。

(4) 掌握加载装置“磁粉制动器”的使用方法。

(5) 掌握扭矩传感器的标定方法
(6) 掌握对实验数据的分析处理方法。

(7) 掌握根据实验结果分析实验对象性能特点的方法。

本实验包含了测试技术、电工学、微机原理与接口技术、机械原理、实验数据处理等多学科知识的综合应用
2、实验对象
CW6140主轴箱为实验对象，检测其输入输出功率及其效率，确定其转速—扭矩特性，根据测试结果，分析产品设计质量和制造质量对设备性能的影响。

3、实验设备
(1) 综合试验台板1台
(2) 7.5KW电动机1台
(3) CW6140主轴箱1台
(4) 调整支架2台
(5) 柔性联轴器2台
(6) 微机型转矩、转速仪2台
(7) 扭矩传感器(100N、500N) 各一
(8) 交流稳压电源1台
(9) 激磁直流电源1台
(10) 磁粉制动器(40KG∕M) 1台
(11) 水箱即水泵1套
(12) 数字式测速仪1台
4、实验步骤
4.1实验准备
(1) 功率与效率测试实验方案设计；
(2) 绘制实验设备布置图；
(3) 实验设备连线图；
(4) 熟悉实验仪器设备；
(5) 撰写实验操作步骤说明；
(6) 预测实验中可能出现的问题及解决方法，包括可能影响实验系统测试的因素、实
验安全等。

4.2实验操作
(1) 用专用电缆将两台磁电扭矩传感器输出端与两台微机型转矩、转速测试仪的输入
端分别相连,用电线将磁粉制动器与激磁直流电源联接,然后将交流稳压电源引入转矩、转速测试仪和激磁直流电源的电源输入端。

(2) 调整微机型转矩、转速测试仪
①认真阅读转矩、转速测试仪使用说明书。

A.根据传感器铭牌上给出的数据选择出厂标定系数K值、温度值、齿数值、测试现场环境温度值。

B.按照测试要求调整拨动开关位置。

②检查输入交流电源电压是否在220V±10%之间,确认无误后,才能将仪器电源开关打开,指示灯亮。

A.打开扭矩传感器的背附电机、剔除初始相位差角所通过的脉冲量、在没有扭矩的情况下, 扭矩值显示应为零。

B. 微机型转矩、转速测试仪按要求调整完毕后、将CW6140主轴箱调在低中速档,合上主电机电闸,测试系统转动,再将激磁直流电源开关合上、关闭、再合上、再关闭,如此反复多次、使磁粉制动器的磁粉在工作间隙中形成链状。

(3) 输入、输出的转矩、转速测试
A.熟悉CW6140主轴箱换档调速操作,将所须测试的转速排序。

B.选定需测转速后,合上电闸,测试系统运转,即可开始测量,当转速低于400╱分时,应开启扭矩传感器的背附电机。

(4) 断开主电机闸门,待系统停稳后,逐一将CW6140主轴箱换档,重复3 –B的过程,测
得不同档次的扭矩值与转速值,记录在实验报告中。

(5) 实验装置的安装如图1-1所示。

安装时要注意各部件的同心要求。

以保证运转轻松自如，传输平衡。

输出端联接在磁粉制动器上，在此系统中起负载作用。

预调平衡箱可预先调节电桥的平衡，并起到多路开关的作用，以便进行多点测试。

5、实验报告
实验报告要包括以下内容：
(1) 实验目的
(2) 实验对象
(3) 测试系统设计
(4) 实验进行步骤
(5) 结果记录
(6) 实验数据分析
a)实验数据图表处理
b)实验结果分析
c)实验中出现问题的分析
d)实验改进措施
e)效率变化及主要影响因数分析
f)提出有效的改进方法
g)数据处理
6、预习思考题
(1) 扭矩的测量一般需要哪两个参数，为什么？
(2) 有哪2种方法可以测量轴的扭矩？其原理是什么？
(3) 在测量扭矩过程中，应变片如何粘贴，如何组成桥式电路？
(4) 磁电式相位差扭矩传感器在没有负载和有负载情况下，相位差是如何确定的？
(5) 该实验的背景资料中，图3-8中A～K的作用是什么？其测量有负载情况下的相
位差的原理是什么？
(6) 磁粉制动器的结构及原理是什么？在该实验中，其作用是什么？
(7) 在本实验的机械闭式效率试验台中，动力装置和加载装置的作用是什么？
(8) 在功率正式试验前,为什么必须先对台架本身进行标定，如何标定？
7、设备使用说明及注意事项
(1) 对DN-50型扭矩传感器现场标定
①将扭矩传感器安装在标定台的固定轴上，用1m长的标定杆套在传感器轴的一端，固紧并保持水平位置。

②用专用电缆线联接扭矩仪与传感器，接通交流稳压电源。

③调节好扭矩仪，用法码加载标定扭矩传感器，根据加载标定读数，制表并做出标定曲线。

(2) 按安装图1所示安装调试好各机械装置后，用专用电缆线联接预调平衡箱与两
个扭矩传感器，再将预调平衡箱输出端接到扭矩仪的输入端。

将稳压电源引入扭矩仪电源输入端。

(3) 调整DN—II型扭矩仪
扭矩仪前面板各开关旋钮见图2
扭矩仪后面板各插孔、控制开关见图3
图2 前面板各开关旋钮的位置图
图3 后面板各插孔、控制开关位置图
①调整仪器各旋钮、开关位置
A．根据传感器铭牌上给出的数据选择灵敏度系数K值。

B．将“电容细调”及“电阻平衡”旋钮放在中间位置，“电容粗调”放在传感器标定曲线中给定的位置，“量程”放在×2(图2)。

C．将工作开关拨至“桥压”位置(图2)
②检查输入电源电压是否在220V士10％之间，确认没有问题后，将电源开关打开，指示灯亮。

③桥压校准
指示灯亮后，表头指针应对准红线，若没对准，可旋转“桥压细调”使其对准。

④桥路平衡
将扭矩仪前面板工作选择开关拨至“测量”位置，然后分别调整预调平衡箱所使用的两通路上的“电容平衡”及“电阻平衡”旋钮，先调粗调旋钮，再调粗调旋钮，使表头指针为“0”。

将量程拨至×1档，重复上述工作，直至量程拨至×0.05档时，表头指
示为“0”为止，此时桥路平衡。

⑤选择量程
桥路平衡后，估计所测数值大小，选择合适的量程，并保持工作选择开关在“测量”位置，即可开始测量，扭矩值可从表头直接读出。

⑥扭矩仪表头上只有0～10、0～50两种刻度线(图2)，在使用DN一100型传感器时，读与之相应的0～10刻度线。

在量程档为“×1”挡时，表头满度表示其相应之扭矩值为100kg——m。

在使用DN—50型传感器时，读与之相应的0～50刻度线。

在量程档为“×1”时，表头满度表示其相应之扭矩值为50kg——m。

⑦使用输出插孔(图3)，外接记录仪或示波器时，表头不再指示。

(4)将CW6140主轴箱调在中或低速档，合上电机电闸，测试系统运转，开始磨合磁粉制动器，使磁粉制动器工作间隙中磁粉分布均匀(磁化的磁粉呈链状)，即可开始测量，扭矩值可从表头直接读出。

(5)用光电转速计测转速
①)测量方法：首先将反射标记贴在被测物体上，压下测量按钮(右侧测面按钮)，将
光束对准被测目标。

检测距离为50～150mm／2—6寸，典型最大值300mm／
12寸以环境亮度来确定。

校准测距后，监视指示器左上角(│·│)符号闪烁则
转速计开始测量。

②(2)测量条件：将反射胶纸剪成约1 2mm方块贴在被测物体旋转轴上。

没有反射
的面积必须远远大于反射面积。

如果被测轴是正常的反射面，在贴反射带前须
用黑色纸带加以覆盖。

在运用反射带前，轴表面必须干净光滑。

③(3)低转速测量：如果要测量非常低的转速，可用多个反射标记均匀地贴在被测
物体上，然后将读数除以反射标记数就能得到被测物体真实的转速值。

④(4)存储呼叫按钮：按下前面板红色按钮，存储值随时都能在显示器上读出。

第
一次按下一一显示过去数，第二次按下——显示最大值，第三次接下——显示最小值。

(6)断开电机闸门，待系统停稳后，逐一将CW6l40主轴箱换档，重复测试过程，测得不同挡次的扭矩值与转速值，记录在实验报告中。