实验3.带传动的弹性滑动和效率测定实验

实验3 带传动的弹性滑动和效率测定实验指导书

一、 概述

带传动的设计准则是保证带传动在工作中不打滑，同时又有足够的疲劳强度和一定的寿命。传动带不出现打滑的临界条件取决于带传动的滑动与承载能力（有效拉力、转矩或传递功率）之间的关系。在传动条件、初拉力一定的情况下带传动的滑动与有效拉力F 之间的关系曲线如图3-1所示。图中ε-F 曲线称为带传动滑动曲线，η-F 曲线为带传动效率曲线。其中：

ε－滑动系数,F －带的工作拉力，η－带传动的效率，K －打滑临界点。

图3-1带传动滑动曲线和效率曲线

%100)1(1

212121⨯⨯-=-n n

D D v v v ＝

ε （3-1） 其中：

21v v 、和21n n 、分别为主动轮、、从动轮的线速度和转速，单位为m/s 和r/min ；D 1、

D 2分别为主动轮、、从动轮的计算直径，单位为mm 。

由图可知，滑动曲线在开始一段，滑动系数随有效拉力的增加而呈线性增加，这时传动带处于弹性滑动范围内工作，属于弹性滑动区。当拉力增加至超过某一值后，滑动系数增加很快，带处于弹性滑动与打滑同时存在的范围内工作，属于打滑区。当拉力继续增加，增加到一定值时，带在带轮上处于完全打滑工作状态，此时滑动系数ε近于直线上升。为了保证传动带在工作中不打滑，又能发挥带的最大工作能力，临界条件应取在k 点，在这一临界条件下，滑动系数ε=1%～2%，且传动效率η处于较高值。

为测定带传动的弹性滑动率，须测定带传动输入和输出轴的转速。由于带传动时弹性滑动量较小（1～2%），两轮的转速相差不大，如采用接触式的机械法测量，由于测试精度低，

测试结果误差大，甚至测量不到弹性滑动的现象，因而对转速的测量应采用测试精度高的转速测试设备，如光电测试法或闪频法（见第2章转速的测试）。

为了测量带传动出现打滑的临界点，在选用实验负载时应合理选用负载。如采用制动器负载，则达到最大传动功率时传动打滑，负载抱死，这样就往往不能给出打滑的临界点；而采用电机作负载时，带传动打滑时负载不会抱死，容易得到图3-1所示的实验曲线，但传动打滑时的极限功率测量不到。

带传动的效率较高对转矩的测量应采用精度较高的实验设备，防止因测试误差超过精度导致的数据失真。

二、实验目的

1．观察带传动中的弹性滑动现象及过载后的打滑现象与承载能力、带传动的效率的关系。

2．了解带传动传递的功率变化时，带的有效拉力与弹性滑动系数、传动效率之间的关系。

3．了解带传动实验台结构原理，掌握转矩、转速、转速差的实验原理和测试方法。

4．掌握带传动的滑动和效率的测试方法，掌握带传动最合理的工作状态，探讨改善带传动性能的措施。

三、实验内容

通过实验，测试负载变化时带传动的有效拉力与弹性滑动率的关系；以及带传动的有效拉力与传动效率的关系。绘制带传动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。

1．实验设备和实验原理

实验台由机械部分和电路控制两部分组成。

1）机械部分的结构、原理

机械部分的结构如图3-2所示。带传动系统的输入采用调速电动机5，方便调节输入功率，输出负载采用直流发电机8，其电枢绕组两端接上灯泡负载9，发电机每按一下面板上的加载按钮，负载电阻增加，实现发电机即带传动负载的调节。

原动机的底座1为浮动结构，能沿水平方向移动，底座1通过钢丝绳、定滑轮与砝码相连，改变砝码的大小，即可准确的预定带传动的初拉力。

带传动输入和输出轴的转矩采用机械式测功机的原理测定转矩，如图3-2所示，两电机

均采用悬挂支撑，电机定子可转动，其外壳上装有测力杆，支点压在压力传感器3上，当传递载荷时，作用在定子上的力矩T使定子转动。通过压力传感器3得到正比于电动机何负载发动机的转矩院士信号。电子电路将该信号同哦A/D转换成主、从动带轮的驱动力和阻力数据，由显示面板读出。

图3-2带传动实验台外观结构图

1-电机浮动底板2-法码3-压力传感器4-测力杆5-主动电动机6-平带7-光电测速装置（图中被遮住了）

8-发电机9-灯泡负载10-机壳11-控制面板

2）电路部分的工作原理

图3-3a为实验设备电子电路的逻辑框图。图3-3b为带传动实验台控制面板图。

电路部分由电机调速电源电路、转速测试和显示电路、驱动和负载力测试电路等部分组成。

调节板面上“调速”旋钮改变电动机的转速，改变带传动的输入功率；同时通过带传动改变了发电机的转速，使发电机输出不同的功率。由发电机的电枢端最多可并接8个40W 灯泡用为负载，改变面板上A～H的开关状态，即可改变发电机的负载量。输入和输出转矩由压力传感器测得。

转速测量电路由两电机后端安装的光电测速的角位移传感器、测速转盘以及A/D转换板组成，所测主、从动带轮的转速在面板上由数码显示。显示电路由左、右两组LED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、“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电动机和发电机的转速。通电后或检测过程中，一旦发现测速显示

不正常或需要重新启动测速时，可按“复位”键。当需要存储记忆所测到的转速时，可按“存储”键，一共可存储最近的10个数据。如果按“查看”键，即可查看前一次存储的数据，再按可再继续向前查看。在“存储”和“查看”操作后，如需继续测量，可按“测量”键，这样就可以同时测量电动机和发电机的转速。

图3-3a 实验台电路系统框图

1-电源开关2-转速调节3-电动机转矩显示4-发电机转矩显示5-负载功率显示

6-电动机转速显示7-发电机转速显示8-加载按钮

2．实验数据测量和计算

1）转矩和效率的测定

电动机输出转矩T1（即主动轮转矩）和发电机负载转矩T2（即从动轮转矩）采用机械

测功机方法测定。电动机或发电机的定子外壳（即机壳）支承在支座的滚动轴承中，并可绕