皮带性能测试

实验二

皮带性能测试

一、实验目的

1、观察带传动的弹性滑动和打滑现象以及它们与带传递载荷之间的关系。

2、测定弹性滑动率与所传递的载荷和带传动效率之间的关系，绘制带传动的弹性滑动曲线和效率曲线。

3、了解带传动实验台的设计原理、扭矩、转速的测量方法。二、实验台的结构和工作原理1、实验台的结构

该实验台主要由两个直流电机组成，其中一个为主动电机，另一个为从动电机，作发电机使用，发电机以灯泡为负载。（如图）共有8只灯泡，（40瓦7只，25瓦1只）作为带传动的加载装置。通过改变并联灯泡的数量和40瓦与25瓦灯泡交替使用，改变带传动的负载。电动电机固定在一个可以水平方向自由移动的底板上，通过平皮带与发电机相连，将动力传递给发电机。平皮带的拉紧力可通过砝码架上的砝码来调节。电动机和发电机的定子（即壳体）未固定可以转动，但在其外壳上装有测力杆，测力杆的另一端压在弹簧片上，弹簧片变形而对外壳产生一个相反力矩阻碍外壳的转动，直到相反力矩等于转动力矩，壳体的转动与弹簧片变形相对静止，此时电机的转动力矩等于弹簧片产生的阻力矩。弹簧片的变形量可由百分表测出。两电机后端装有光电测速装置和测速转盘，所测得的转速在面板上由各自的数码管显示。

2、主要技术参数：

电动机调速范围50～1500rpm

发电机负载0～305W（40W 灯泡7只25W 灯泡1只）皮带最大初拉力值为

3kg

测力杆支点至电机中心的距离（即力臂长度）

L 1=L 2=120mm

皮带轮直径D 1=D 2=120mm

测力弹簧片特性系数k 1=k 2=0.24N/格（百分表每格）百分表精度为0.01mm 测量范围为0～10mm

3、控制面板（如图）

调速电源能输出电动机和发电机励磁电压，还能输出电动机所需的工作电压，调解面板上“调速”旋钮，即可改变电动机的转速，通过皮带作用，也就同时改变了发电机的转速，发电机由8只灯泡做负载，通过改变面板上A～H 的开关状态即可以改变发电机的负载量。有两组数码管，分别显示电动机和发电机的转速。在单片机的程序控制下，可分别完成“复位”、“查看”和“存储”功能，以及完成“测量”功能。通电后，该电路自动开始工作，个位右下方的小数点亮，即表示电路正在检测并计算转速。通电后或检测过程中，发现测速显示不正常或需要重新启动测速时，可按“复位”键。当需要储存记忆所测到的转速时，可按“存储”键，一共可储存10个数据。如果需查看数据，可按“查看”键，按照后存先取的原则进行。如需继续测量，按“测量”键即可。

1、电源开关

2、转速调节

3、电动机转速调节

4、发电机转速调节

5、发电机负载（灯泡）

6、测量键

7、存储键

8、查看键

9、复位键

三、实验原理

在直流发电机的输出电路上，并联了8个灯泡，（40瓦7只，25瓦1只）作为带传动的加载装置。砝码通过钢丝绳、固定滑轮拉紧电动机座，从而使皮带张紧，并保证一定初拉力。开启灯泡，以改变发电机的负载，改变电动机输出功率，随着开启灯泡的瓦数增多，发电机的负载增大，皮带的受力也增大，皮带两边的拉力差也增大，皮带的弹性滑动也逐步增加。当皮带所传递的载荷刚好达到所能传递的最大有效圆周力时，皮带开始打滑，当负载继续增加时皮带则出现完全打滑。

主动轮（电动机皮带轮）的扭矩T 1和从动轮（发电机皮带轮）的扭矩T 2均通过电机外壳上的测力杆来测定。电动机和发电机的外壳支承在支座的滚动轴承中，并可绕转子的轴线转动。当电动机启动并带动发电机转动，发电机承载后，电动机和发电机的壳体将绕其转子转动，它们的转动力矩可分别通过固定在其外壳上的测力杆使弹簧片发生变形后产生的反力而形成的力矩来平衡。所以：

主动轮（电动机皮带轮）的扭矩T 1=Δ1k 1L 1（N-mm）。从动轮（发电机皮带轮）的扭矩T 2=Δ2k 2L 2

（N-mm）。

式中Δ1、Δ2分别为电动机和发电机各测力计上百分表的读数。皮带传动的效率η=（从动轮的功率N

1

）/（主动轮的功率N

2

）=（T 2n 2）/（T 1n 1）。

式中n 1、n 2分别为电动机和发电机各自转速。

我们只要测出不同载荷下主动轮的转速n 1和从动轮的转速n 2以及主动轮（电动机皮带轮）的扭矩T 1和从动轮（发电机皮带轮）的扭矩T 2就可算出在不同的有效拉力下的弹性滑动率ε值和皮带传动效率η值。

ε=[（V 1-V 2）/V 1]100%

当两个带轮的直径相同时：

ε=[（n 1-n 2）/n 1]100%

以有效拉力F 为横坐标，分别以不同载荷下的ε和η之值为纵座标，就可以画出皮带传动的弹性滑动曲线和效率曲线，如图所示。

四、实验内容

1、测试在皮带初拉力为2.5kg、电动机转速为1000rpm 时不同负载条件下的弹性滑动率ε和效率η之值。

2、测试在皮带初拉力为3kg、电动机转速为1000rpm 时不同负载条件下的弹性滑动率ε和效率η之值。

3、绘出在不同皮带初拉力下皮带传动的弹性滑动曲线和效率曲线。

五、实验步骤1、通电前的准备

1）将面板上调速旋钮逆时针旋到底（转速最低位置）。2）加上一定的砝码使皮带具有初拉力。3）断开发电机所有负载。

2、接通电源，检查测力计的测力杆是否处于平衡状态，若不平衡则调整到平衡。

3、检查电动机和发电机转速显示数码管是否显示。

4、慢慢地调节调速旋钮，使电动机转速逐渐加到1000rpm 左右。

5、打开一个灯泡（通过40瓦和25瓦交替使用，每次使加上或减掉的载荷可以为15、25、40瓦）。加载时注意n 1和n 2之间的差值，即观察皮带的弹性滑动现象。

6、再打开一个灯泡（即增加一个载荷），重复第5项操作，直到ε≥3%时，表示皮带传动开始进入打滑区，记录n 1、n 2、Δ1、Δ2、载荷（灯泡总瓦数）数据。继续再打开一个灯泡（即增加一个载荷），则n 1和n 2之间的差值迅速增大，表示皮带传动进入打滑区。

7、通过关闭一个40瓦灯泡同时打开一个25瓦灯泡或关闭25瓦灯泡来减少一个载荷（15或25瓦），记录n 1、n 2、Δ1、Δ2、载荷（灯泡总瓦数）数据。

8、再关闭一个40瓦灯泡同时打开一个25瓦灯泡或关闭25瓦灯泡来减少一个载荷（15或25瓦）。重复第7项操作，直到载荷为0时止，记录最后一组数据。

9、将面板上调速旋钮逆时针旋到底（转速最低位置），关机。六、注意事项

1、启动前必须加上一定的砝码使皮带具有初拉力。

2、发电机的负载必须为零（空载）启动，慢慢地调节调速旋钮，使电动机转速逐渐加到要求的转速。

3、实验过程是在一定的转速下，载荷加到打滑区（测出最大载荷），通过减少载荷（15或25瓦）的方式使载荷由大到小，测试皮带传动效率曲线。

4、停车时必须先卸掉载荷，将转速调零，然后停车。七、思考题

1、分析皮带传动效率曲线，说明传动效率变化规律。

2、比较不同初拉力的皮带传动效率曲线和弹性滑动曲线，试说明皮带传动效率曲线和弹性滑动曲线与初拉力的关系，是不是初拉力越大越好？

3、分析皮带弹性滑动曲线，说明弹性滑动率随载荷变化规律。