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1、- 1 -带传动、刚性转子动平衡实验报告2012 年- 2 -带传动实验报告专业及班级： 姓名： 第次实验 实验成绩 同组人姓名： 日期：一、实验目的（1）、了解带传动实验台的基本结构与设计原理；（2）、观察带传动的弹性滑动与打滑现象；（3）、了解带传动在不同皮带在不同间距、不同转速下的负载与滑差率、负载与传动效率之间的关系；绘制滑动率曲线及效率曲线；（4）、掌握应用计算机测试分析软件。二、实验原理当预紧力一定时，主动电机的皮带轮和从动电机的皮带轮与皮带的摩擦力足够可以使主动皮带轮与从动皮带轮的速度保持一致。这时， 。这时，从主 V皮带的滑差率 。当主动轮与皮带轮直径相等时0%121V。当我们
2、让发电机负载即让灯泡消耗电能时，发电机因消012n耗了电能故其主轴开始变慢，而主动轮还是初始的速度运转，故皮带开始打滑。当我们的负载越大发电机主轴转速就越慢，皮带打滑就越大。皮带相对发电机作绝对打滑的过程中，因为皮带据有弹性，且主电动机是可以活动的，故皮带相对电动机皮带轮就开始弹性打滑。实事上皮带在打滑过程中始终都保持了弹性打滑，皮带在打滑的过程中，功率将在传动中损耗：功率 ，故nMN30效率 ，而 （ 为压力传感器传感力读数， 这%102NMn11LF 1L里等于 100） ， （ 为压力传感器传感力读数， 这里等于 100） ，2L2故效率 。10221F- 3 -实验主要技术参数(1)
3、直流电机功率：2 台375W(2) 主动电机调速范围： 01500 转/分(3) 带轮直径：D 1=D2=120mm(4) 负载变动范围：0-375W（有级）(5) 实验台尺寸：长宽高=640650420(6) 电源：220V 交流三、实验数据计算依据： ，%1021212nMP 102n参数序号 n1(r/min) n2(r/min) (%) M1(Nm) M2(Nm) (%)1 1011 1011 0 2.5 0 02 1007 829 17.7 5.8 0.8 11.353 1005 672 33.1 9.1 2.5 18.364 1003 314 68.7 13.3 4.1 9.655
4、 1003 200 80.1 17.5 5.8 6.616 1003 148 85.2 21.6 7.5 5.127 1003 133 86.7 25.8 9.1 4.688 1004 122 87.8 28.3 10.0 4.299 1003 114 88.6 30.8 10.8 3.9910 1004 100 90.0 36.6 13.3 3.6211 1003 96 90.4 41.6 15 3.4512 1003 87 91.3 50.8 19.1 3.26四、实验数据分析及曲线(理论曲线与实验曲线)横坐标为有效拉力 , . 如图 1 所示，带传动的滑动eF2DM.10m（曲线 1）随
5、着带的有效拉力 F 的增大而增大，表示这种关系的曲线称为滑动曲线。当有效拉力 F 小于临界点 F点时，滑动率与有效拉力 F 成线性关系，带处于弹性滑动工作状态；当有效拉力 F 超过临界点 F点以后，滑动率急剧上升，带处于弹性滑动与打滑同时存在的工作状态。当有效拉力等于 Fmax时，滑动率- 4 -近于直线上升，带处于完全打滑的工作状态。图中曲线 2 为带传动的效率曲线，即表示带传动效率 与有效拉力 F 之间关系的曲线。当有效拉力增加时，传动效率逐渐提高，当有效拉力 F 超过临界点 F点以后，传动效率急剧下降。带传动最合理的状态，应使有效拉力 F 等于或稍小于临界点 F，这时带传动的效率最高，滑
6、动率 =1% 2%，并且还有余力负担短时间（如启动时）的过载。实际曲线:实验数据：图 2 效率实验曲线0510150 100 200 300 400效 率 曲 线有 效 拉 力 Fe/N效率/%图 3 滑移率实验曲线0204060801000 100 200 300 400滑 移 率 曲 线有 效 拉 力 Fe/N滑移率/%实验数据分析：对比理论曲线与实际曲线，在临界有效拉力的范围内，随着有效拉力的增加滑移率线性增加（此时是弹性滑动），效率也增加，超过临界有效拉力在最大有效拉力范围内时，滑移率急剧上升（此时也是弹性滑动），但效率有所下降，超过最大允许的有效拉力时，皮带就会打滑，滑移率进一步上升
7、，效()0 11.35 18.36 9.65 6.61 5.12 4.68 4.29 3.99 3.62 3.45 3.260 17.7 33.1 68.7 80.1 85.2 86.7 87.8 88.6 90 90.4 91.3Fe（N）0 13.33 41.67 68.3 96.7 125 151.67 166.67 180 222 250 318.331-滑动理论曲线 2-效率理论曲线图 1 带传动的滑动理论曲线和效率理论曲线- 5 -率也进一步下降，但有效拉力到一定的值时，滑移率和效率的变化就不大了。五、思考并回答下列题目1.带传动产生弹性滑动和打滑现象的原因是什么？在实验中，你怎样
8、观察到这两种现象的出现？如何判断和区分它们？答：带传动产生的弹性滑动现象传动带是弹性体，受拉后会产生弹性变形，由于紧边和松边拉力不同，因而弹性 变形也不同。带的弹性滑动是由于带的拉力差和带的弹性变形引起的，弹性滑动是带传 动正常工作时固有的特性，不能完全消除是不可避免的。传送带的打滑现象随着载荷的增加带传动的有效拉力达到最大（临界）值。如果工作载荷继续增大，则带与带轮间就将发生显著的相对滑动，即产生打滑。2.当 时，打滑先发生在哪个带轮上，为什么？21D答：当 时 ，因为传送带在大轮上的包角总是大于小轮上的包角 ，所以打滑总是 首先在小带轮上发生。3. 影响带的传动能力的因素有哪些？影响带传动
9、能力的因素有：带的传动比 传动比过大,接触角减小,传动能力损失大.滑动损失带与轮之间的摩擦 摩擦接触面越大,传动能力越好双皮带比单皮带好传动过程中的张紧力 合适的张紧力可达到最佳的传动能力，过紧时因摩擦压力大，皮带发热，导致损耗增加，甚至损坏轴承：皮带过松时则滑动损失大，降低传动效率。- 6 - 7 -刚性转子动平衡实验报告专业及班级： 姓名： 第一次试验 实验成绩 同组人姓名： 日期：一、 实验目的(1) 、掌握刚性转子动平衡的基本原理和步骤；(2) 、掌握虚拟基频检测仪和相关测试仪器的使用；(3) 、了解动静法的工程应用。二、 实验设备序号 名 称 数量主要技术指标参考型号 生产厂家1 转
10、子系统 1转速：04000r/min临界转速5000r/minR4A 清华大学振动实验室2 调速器 1 调速：5004100r/min 定制 清华大学振动实验室3 光电变换器 1 转速：0.15000 r/min 通用型 清华大学振动实验室4 电涡流位移计 2频率：01000Hz位移：2mm 峰峰值85811 清华桑拓研究所5 电子天平 1 2000.01g ES-200A 长沙湘平公司6 微型计算机 1 通用型测试系统如图一所示。部分设备的原理和功用说明如下：（1）转子系统转子轴上固定有四个圆盘，两端用含油轴承支承。电动机通过连轴结拖动转轴，用调速器设置转速。最高工作转速为 2000r/mi
11、n，远低于转子一轴承系统的固有频率。（2）光电变换器、电涡流位移计及计算机虚拟动平衡仪- 8 -图一 测试系统示意图 图二 测试虚拟设备连线图与计算机虚拟动平衡仪相连接的光电探头，给出入射光和反射光。在转子的测速圆盘贴上一定宽度的黑纸。调整探头方位使入射光束准确指向圆盘中心。当圆盘转动时，由于反射光的强弱变化，光电变换器产生对应黑带的电脉冲，馈入计算机虚拟动平衡仪（图二）作为转速测量和相位测量的基准信号。电涡流位移计包括探头和前置器。探头前端有一扁形线圈，由前置器提供高频（2MHz）电流。当它靠近金属导体测量对象时，后者表面产生感应电涡流。间隙变化，电涡流的强弱随之变化，线圈的供电电流也发生变
12、化，从而在串联于线圈的电容上产生被调制的电压信号，此信号经过前置器的解调、检波、放大后，成为在一定范围内与间隙大小成比例的电压信号。本实验使用两个电涡流位移计，分别检测两个轴承座的水平振动位移。两路位移信号通过切换开关依次馈入计算机虚拟动平衡仪，以光电变换器给出的电脉冲为参考，进行同频检测（滤除谐波干扰）和相位比较后，在计算机虚拟动平衡仪面板上显示出振动位移的幅值、相位及转速数据。同频检测前后的振动位移波形，通过计算机虚拟电子示波器随时观察。（3）动平衡计算软件两平面影响系数法的核心是通过求解矢量方程（5）或方程（6）计算平衡校正量，求解方程涉及复数的矩阵运算。本实验采用专用动平衡计算软件。实
13、验者也可用 MATLAB 等语言自行编制解算程序。（4）电子天平用以量测平衡加重的质量。三、 实验原理工作转速低于最低阶临界转速的转子称为刚性转子，反之称为柔性转子。本实验采取一种刚性转子动平衡常用的方法两平面影响系数法。该方法可以不使用专用平衡机，只要求一般的振动测量，适合在转子工作现场进行平衡作业。- 9 -根据理论力学的动静法原理，一匀速旋转的长转子，其连续分布的离心惯性力系，可向质心 C 简化为过质心的一个力 （大小和方向同力系的主向量R）和一个力偶 （等于力系对质心 的主矩 ） ，iSRMCCi)(SmMC见图一。如果转子的质心在转轴上且转轴恰好是转子的惯性主轴，即转轴是转子的中心惯
14、性主轴，则力 和力偶矩 M 的值均为零。这种情况称转子是平衡R的；反之，不满足上述条件的转子是不平衡的。不平衡转子的轴与轴承之间产生交变的作用力和反作用力，可引起轴承座和转轴本身的强烈振动，从而影响机器的工作性能和工作寿命。图三 转子系统与力系简化刚性转子动平衡的目标是使离心惯性力系的主向量和主矩的值同时趋近于零。为此，先在转子上任意选定两个截面 I、II（称校正平面） ，在离轴线一定距离 、 （称校正半径） ，与转子上某一参考标记成夹角 、 处，分别附1r2 12加一块质量为 、 的重块（称校正质量） 。如能使两质量 和 的离心惯1m2 m性力（其大小分别为 和 ， 为转动角速度）正好与原不
15、平衡转1r2r子的离心惯性力系相平衡，那么就实现了刚性转子的动平衡。四、 实验数据与矢量关系图（1） 实验数据平衡转速 = 1500 r/minbnA 轴承 I 平面 B 轴承 II 平面幅值 相位 幅值 相位原始振动 , A0VB06.3 m 26 deg 10 m 335 degI 平面试重 1Q8.04 克 26deg- 10 -，A1VB2.4 m105deg 8.4 m330degII 平面试重 2Q 9.35 克 335 deg，A2B 5.9 m 35 deg 6.2 m 354 deg计算校正量 21,p 6.40 克 65.3 deg 19.19 克 353.3 deg实际加重质量 21,m6.50 克 68 deg 19.17 克 356deg平衡后振动 ，AVB0.3 m 110 deg 1.1 m 150deg平衡率BA, 95.24% 89 %（2）实测数据的矢量关系图图四 （a）
