皮带传动实验

带传动实验

一、实验台目的

本实验台用于机械设计中带传动实验，主要测定皮带传动滑差率和效率及绘制实测曲线。

配有专用多媒体软件，学生可利用计算机在软件界面说明文件的指导下，独立自主地进行实验，培养学生的实际动手能力。

二、实验内容：

1. 皮带传动滑动曲线和效率曲线的测量绘制：该实验装置采用压力传感器和A/D卡采集主动带轮和从动带轮的驱动力矩力和阻力矩力，采用光电传感器和A/D板采集主、从动带轮的转速。最后输入计算机进行处理分析，作出实测滑动曲线和效率曲线。使学生了解带传动的弹性滑动和打滑对传动效率的影响。

2. 皮带传动运动弹性滑动和打滑现象动画模拟：该实验装置配置的计算机多媒体软件，在输入实测主、从动带轮的转速后，通过数模计算作出带传动运动模拟，可清楚观察带传动的弹性滑动和打滑现象动画图象。

三、实验台简介：

图1 皮带传动实验台主要结构图

1. 电机移动底板

2. 砝码和砝码架

3. 力传感器

4. 转矩力测杆

5. 主动电动机

6. 平皮带

7. 光电测速装置

8. 发电机

9. 灯泡组10、机座机壳11. 操纵面板

1. 主要结构及工作原理

该设备结构简结，外形新颖别致，整个试验台采用优质钢材和铝合金材料精心设计制作，具有稳定牢固、重量轻的特点。

该实验传动系统，由皮带6和一个装有主动带轮的直流伺服电动机组件，另一个装有从动带轮的直流伺服发电机组件构成。

（1）主动轮电机5为特制两端带滚动轴承座的直流伺服电机，滚动轴承座固定在一个滑动的底板1上，电机外壳（定子）未固定可相对其两端滚动轴承座转动。滑动的底板能相对机座10在水平方向滑动。

（2）砝码架和砝码2与滑动底板通过绳和滑轮相连，用于张紧皮带；加上或减少法码，即可增加或减少皮带初拉力。从动轮电机8也为特制两端带滚动轴承座的直流伺服发电机，电机外壳（定子）未固定可相对其两端滚动轴承座转动，轴承座固定在机座机壳上。

（3）发电机和灯泡9，以及实验台内的电子加载电路组成实验台加载系统，该加载系统可通过计算机软件主界面的加载按钮控制，也可用面板上触摸按钮6、7（见图2）进行手动控制和显示。

（4）可转动两电机的外壳上装有测力杆4，把电机外壳转动时产生的转矩力传递给传感器。主、从动皮带轮扭矩力可直接在面板各自的数码管上读取，并传到计算机中进行处理分析。

（5）两电机后端装有光电测速装置和测速转盘7，测速方式为红外线光电测速；主、从动皮带轮转速可直接在面板各自的数码管上读取，并传到计算机中进行处理分析。

（6）直流电动机的调速电源，采用先进的脉冲宽度调制的调速电源。

2. 主要技术参数

直流电机功率为355W

主电机调速范围50～1500rpm

皮带初拉力值为2~3.5kg.f

杠杆测力臂长度L1=L2=120mm（L1L2—电动机、发电机中心至传感器中心的距离）皮带轮直径D1=D2=120mm

压力传感器精度为1% 测量范围为0～50N

实验台总重量45kg

3. 电气面板布置及说明如下：

图2 皮带传动实验台面板布置图

1. 电源开关

2. 电动机转速调节

3. 电动机转速显示

4. 发电机转速显示

5. 加载显示

6. 加载按钮

7. 卸载按钮

8. 发电机转矩力显示

9. 电动机转矩力显示

4. 电气装置工作原理

该仪器电气测量控制由三个部分组成：

（1）电机调速部分：该部分采用专用的由脉宽调制（PWM）原理设计的直流电机调速电源，调节面板上的调速旋钮对电动机进行调速。

（2）仪器控制直流电源及传感器放大电路部分：该电路板由直流电源及传感器放大电路组成，直流电源主要向显示控制板和4组传感器放大电路供电,和将4个传感器的测量信号放大到规定幅度供显示控制板采样测量。

（3）显示测量控制部分：该部分由单片机、A/D转换、加载控制电路和RS-232接口组成。A/D转换控制电路负责转速测量和4路传感器信号采样，采集的各参数除送面板进行显示外。经由RS-232接口送上位机（电脑）进行数据分柝处理。

加载控制电路主要用于计算机对负荷灯泡组加载，也可通过面板上的触摸按钮对灯泡组进行手工加载和卸载。

实验台可脱机(电脑)，用手工对各采集的实验数据进行记录处理。

5. 电气装置技术性能

测速范围： 50转/分～1500转/分

直流电动机功率：355W

发电机额定功率：355W

灯泡额定功率：共320W（8个40W）

环境温度：0℃～＋40℃

相对湿度：≤85%

电源电压：交流～220V±10% 50Hz

工作场所：无强烈电磁干扰和腐蚀气体。

四、软件界面操作说明：

1. 带传动实验台软件封面（图3）

图3 带传动实验台软件封面在封面上非文字区单击左键，即可进入带传动实验说明界面。

2. 带传动实验说明界面（图4）

图4 带传动实验说明界面[实验]：单击此键，进入带传动实验分析界面。

[关闭音乐]：单击此键，音乐关闭，同时[关闭音乐] 变为[打开音乐]；反之，单击[打开音乐]，音乐打开，[打开音乐] 变为[关闭音乐]。

[说明]：单击此键，弹出带传动实验说明框。

[返回]：单击此键，返回带传动实验台软件封面。

[退出]：单击此键，结束程序的运行，返回WINDOWS界面。

3. 带传动实验分析界面（图5）

该界面开有皮带传动运动弹性滑动和打滑现象动画模拟窗口、带传动滑动曲线和效率曲线的测试绘制窗口。各控键说明如下：

图5 带传动实验分析界面

[运动模拟]：单击此健，可以清楚观察带传动的运动和弹性滑动及打滑现象。

[加载]：击此健可加载灯泡组负荷，每击一次可增加5%的灯泡组负荷功率。

[稳定测试]：单击此键，稳定记录实时显示的皮带传动的实测数据。

[实测曲线]：单击此键，显示皮带传动滑动曲线和效率曲线。

[关闭音乐]：单击此键，音乐关闭，同时[关闭音乐] 变为[打开音乐]；反之，单击[打开音乐]，音乐打开，[打开音乐] 变为[关闭音乐]。

[操作说明]：单击此键，弹出皮带传动实验说明框。

[打印]：单击此键，弹出打印对话筐，将皮带传动滑动曲线和效率曲线打印出来或保存为文件。

[返回]：单击此键，返回皮带传动实验说明界面。

[退出系统]：单击此键，结束程序的运行，返回WINDOWS界面。

五、实验步骤：

1. 打开计算机，单击“皮带传动”图标，进入皮带传动的封面。单击左键，进入皮带传动实验说明界面。