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1、- 1 -实验一 带传动实验一、实验目的：1. 理解带传动的基本原理，并观察、分析有关带的弹性滑动和打滑等重要物理现象；2. 分析并验证预紧力对带的工作能力的影响；3. 理解转速、转差速以及转矩的测量原理与方法；4. 绘制带的滑动曲线及传动效率曲线。二、实验原理简介：如图 1 所示，两个直径相等并具有卸荷功能的 V 带带轮分别安装在实验机的固定和可移动支座上。实验前可通过螺旋调整机构使移动支座沿滚珠导轨方向左右移动，从而保证安装在主、从动轮上的 V 带获得所要求的预紧力。1光电传感器； 2主动带轮； 3 V 带(Z 型)； 4移动支座； 5从动带轮；6 闪光灯； 7 、8螺旋调整机构； 9紧定
2、螺钉；10、11信号盘(从动)；12加载器；13支架； 14光电传感器； 15滚珠导轨；16固定支座；17、18信号盘(主动)；19联轴器；20微型电动机。图 1 微型带传动实验机结构简图电动机通过联轴器和扭力杆(A)驱动主动轮，并经 V 带使从动轮、扭力杆(B)一起转动。调节加载器输入电压的大小，即可改变加载器上的电磁吸力，从而实现改变 V 带负载的目的。带传动是依靠 V 带与带轮接触表面间产生的摩擦力来传递运动和动力的。由于工作时- 2 -V 带两边的拉力不相等()，这样就使得 V 带在沿带轮接触弧上各个位置所产生的弹21FF性变形也各不相同，从而使 V 带(弹性元件)在运转过程中相对于带
3、轮表面必然要产生一定的微量滑动，即所谓弹性滑动。其滑动量的大小通常用滑动率%来表示。即：%100112211121nDnDnD vvv当时，有：D1 D2(1) %100%10010121nn nnn式中：,分别为主、从动轮的线速度；，分别为主、从动轮的基准（计算）v1v2D1D2直径；，分别为主、从动轮的转速；为转差速(即滑动转速)。n1n2n0显然，实验条件相同且预紧力 F0一定时，滑动率的大小取决于负载的大小，F1与 F2之间的差值越大，则产生弹性滑动的范围也随之扩大。当 V 带在整个接触弧上都产生滑动时，就会沿带轮表面出现打滑现象,这时,带传动已不能正常工作。因此，打滑现象是应该避免的
4、。滑动曲线上临界点(A 或 B)所对应的有效拉力，是在不产生打滑现象时 V 带所能传递的最大有效拉力。通常，我们以临界点为界，将曲线分为两个区，即弹性滑动区和打滑区(见图 2 所示)。图 2 带传动滑动曲线图 图 3 滑动曲线及效率曲线图实验证明，不同的预拉力具有不同的滑动曲线。其临界点对应的有效拉力也有所不同。从图 2 可以看出，预紧力增大，其滑动曲线上的临界点所对应的有效拉力 Ft也随之增加，因此 V 带传递负载的能力有所提高；但预紧力过分增大势必对 V 带的疲劳寿命产生不利的影响。- 3 -三、实验参数的测量原理1. 转矩测量测量方法如图 4 所示。信号盘 2、3 均开有弧形通孔，套筒左
5、端固定在扭力杆 A 处，右端与信号盘紧固；信号盘 3 在扭力杆 B 处固定。工作时，随着载荷的增加，扭力杆的扭转角变大，从而使得两个信号盘上的弧形孔相互重叠的部分增多，也就是说通过的通光弧也愈长，然后经过光电传感器和测试仪进行脉冲发送与检测，并经标定量化处理后，即可测定转矩的大小。2. 转速( n1，n2 )测量转速的测量也是通过光电传感器和信号盘来进行的，当信号盘转过一周所需的时间为T(秒)时，测试仪可根据公式（2）进行计算处理，得到转速：(转/分)（2）nT601套筒；2信号盘（1）；3信号盘（2）；4光电传感器；5扭力轴。图 4 转矩检测原理图3、转差速n0的测量（1） 闪光测速法 此法
6、比较直观，便于观察(见图 5)- 4 -图 5 闪光测速法原理图从动轮上装有一个闪光灯，当主动轮每转一周时，该闪光灯即闪亮一次。如果带传动 没有弹性滑动，即，可以看到闪光点在一固定位置(B 点)不动；如21210DDnn果存在弹性滑动，则看到闪光点朝着与从动轮旋转方向相反的方向转动，而一分钟内闪光 点转过多少圈即为转差速的数值。n0（2）测试仪检测 根据上述的转速测量方法(见公式(2)分别测得和后，由公式（3）计算可得值。n1n2n0四、实验曲线的绘制1. 绘制滑动曲线（3）nnn012在主动轮上，以 FC代表主动轮转矩，则 FC与有效圆周力 Ft存在以下关系：（4）FF DtC2DDDmm1
7、292在实验中可求出不同负载情况下所对应的 Ft (见公式(4)和(见公式（1）)，再以 Ft%为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上作出各对应点，并连成光滑曲线。根据其变化趋势，%该曲线可分为弹性滑动区和打滑区。不难看出，在弹性滑动区内，曲线是近似线性关系；而在打滑区则是急剧变化的曲线。两者连接处的切点即为临界点(如图 2 所示)。该点所对应的横坐标即为带传动在不产生打滑情况下所能传递的最大有效圆周力（即 V 带的有效拉力）。2. 绘制效率曲线带传动效率的计算公式为： （5）CLCL FF FnFn112传动效率FC主动带轮转矩(kgcm)- 5 -FL从动带轮转矩(kgcm)滑动率，以%表示n1,
8、n2,n0分别为主、从动轮转速以及它们的转差速，单位：转/分 根据公式(4)和公式(5)分别算出对应的 Ft、，然后以 Ft为横坐标，为纵坐标，绘出(Ft，)的对应点，并连成光滑的效率曲线（如图 3 所示）。注意要排除因外界干扰而出现的异常点。五、仪器使用说明1. 数码显示有六位数码显示器分别显示各种测量结果，左边两位显示的是参数代码，右边四位显示的是实测数值 ，如主动转速为n1xxxx、从动转速n11xxxx、其转差速为n0xxxx，又如主动轮转矩为FCxxxx、从动轮转矩为FLxxxx等等。2. 测量单位指示有八个指示灯，每个指示灯都标有参数的测量单位，如转速的单位为 rpm，转矩的单位为
9、 kgcm 以及电压的单位为 V。3. 按键功能与操作说明测量键标有“对零”、“测 V”、“实测”、“测n0”、“备用”、“测n1”、“重显”、“调测”，每个键均有其特定的组合测显或重显功能，具体说明如下： “对零”键测显的初始数两遍，然后自动将这两值清零。该键必须先关断LCFF 、实验机后面板右边的加载电源开关，再把加载电位器（W1）反时针转到底（注意：用力要轻，以免损坏电位器），使加载电压 EU=0 伏，主动带轮转速n1=30010 转/分的情况下，再按“调测”键，待调测过程完成后，才允许操作“对零”键。“测 V”键测显加载电压 EU的值。“实测”键测显n1、n11、n0、的值。LCFF
10、、“测n0”键计时测显n0的值。第一次按此键为开始计时，当闪光灯转动一整圈时，立即再按下此键为计时结束并显示当前的n0值。如果不是一整圈，则按下式计算，n0（实际值）=a o/360n0（显示值），ao为开始计时到记时结束闪光点转过的角度。“备用”键备用“测n1”键测显主动轮转速n1的值。“重显”键重显“实测”键当前测量的数值。“调测”键调节测显加载电压 EU及n1值。该键是专门为实验机对零作准备而设的操作，只有在这个步骤进行完后，实验机才能对零，即按“对零”键。“复位”键可使测显过程中止并为新的测显工作作准备。注意注意：每一次按键后，仪器就会执行相应的功能，被测参数的单位指示灯就会有节奏地、
11、不停地闪动，等到这次按键的全部功能执行完后，单位指标灯就会回到“V”处，一直亮着但不闪动。这时才能进行下一步操作。- 6 -4. 加载电位器标有“加载”（即 W1处）的电位器为多圈电压调节电位器，将其顺时针转动，加载电压升高，负载增大。电压调节范围一般在 030V 以内，供实验机加载之用。5. 仪器后面板电源线、信号线的连接(1) 交流电源插座 标有“220V”字符、插座下方装有熔断器(0.75A)。备有专用电源线与外接电源插座连接。 (2) 信号插座 用 DB15 信号线的两个插头分别直接插入试验机和测试仪后面板上的 DB15 插座中，注意插座方向和型式是否正确。6. 实验机后面板电源线、信
12、号线的连接(1) 交流电源插座 标有“220V”字符，插座下方装有熔断器(2.0A)。备有专用电源线与外接电源插座连接。 (2) 调速电源插座 标有“调速电源”字符，备有专用四芯插头（缺口朝上），与调速电源插座连接，并旋转插头上的锁紧螺母。调速电源连接线的另一端应按线上的标号与调压器的接线柱标号一一对应连接。 (3) 信号插座 用 DB15 信号线的两个插头分别直接插入实验机和测试仪后面板上的 DB15 插座中，注意插座的方向和型式是否正确。六、实验操作步骤1.全部卸载。先关断实验机后面板右边的加载开关，再分别将加载电位器（在仪器前面板上）和调压器的调压手轮反时针旋到底，决不允许负载起动，否则
13、会因起动电流过大，而烧断熔断器。表 1 预紧力与加载电压参考表加载次数12345678910111213 预紧力 Fo(N)预紧 格数按键 操作加载电压（V）参考值（依实际使用情况可另行重新修订）2. 选定预紧力。实验前要松开（顺时针转动，从上往下看）紧定螺钉 9（见图 1），通过旋转圆螺母移动螺旋套使压簧变形来实现。拉杆指针每移动一格，单边 V 带的预紧力就增加 3.5N(压簧的刚度为 7N/格)，一般取 2 格（F0 = 7N）或 1 格（F0 = 3.5N）。预紧力选定后，将螺旋套下面的紧定螺钉与拉杆锁紧（反时针转动），中途不得任意改变预拉力 F0 。 3. 启动。接通测试仪电源开关和实
14、验机的总电源开关(分别在它们的后面板左边)。转动调压器的调压手轮，实验机立即运转，按“测n1”键，顺时针转动调压手轮，使n1的数值为30010 转/分。等运转平稳后，进行下面的操作。- 7 -4. 对零。先按“调测”键，测显 Eu 和 n1，待单位指示灯“V”亮并停止闪动后，再按“对零”键，仪器测显初始数两遍后自动清零,这一过程完成后，单位指示灯“V”亮并停止闪动。 5. 第一次加载。先接通实验机后面上右边的加载开关（后面板左边的开关为总电源开关，不能按错）。顺时针转动加载电位器旋钮，使加载电压 Eu值增大并与表 1 中的第一个加载电压值相符。 6. 第一次升速。按“测n1”键，顺时针转动调压
15、手轮，使n1再上升到 30010 转/分的范围内。若参数测显结束，单位指示灯“V”亮并停止闪动，而参数的调节还没有到位，则重复按此键，仪器重新测显待调节参数，重复上述操作直到参数调到位为止。 7. 第一次实测。按“实测”键进行各参数的数据测量。每按“实测”键一次，能分时测显五个参数（见键操作），在显示过程中学生可将各参数及时记录下来。 8. 以后按下列循环顺序操作： (1) 加载。按“测V”键，顺时针旋转加载电位器旋钮，使加载电压 Eu值从小到大达到新的预定值（见表 1）；(2) 升速。 按“测n1”键，顺时针转动调压手轮，并使n1值上升到 30010 转/分范围内；(3) 实测。按“实测”键
16、测显有关参数的数值。以后的加载与测试都是重复上述三步（若记录跟不上，可按“重显”键对所测参数进行重新显示）。这样循环加载、升速、测显并记录十次左右数据，可将实验做完。 9.全部卸载，停机。先逐步卸载接着缓慢减速相互交错进行（约 23 次），当加载电压由高调低到 0V， n1260 转/分时再关断加载开关，即全部卸载后才能停机，一般不允许在满载情况下直接停机。10. 实验做完后，必须旋松紧定螺钉和圆螺母，使拉杆指针回到螺杆的零刻度线，V 带动处于放松状态。 11. 限位。调速压手轮在 0V 和 50V 刻度处限位，不能转过此处，否则就会损坏调压器，引起人为故障。七、注意事项1. 开机(接通电源)前，先检查测试仪和实验机各对应电源及信号插座
