带传动效率测试分析实验探究

【实验目的】

（1）观察带传动中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）测定并绘制带传动的弹性滑动曲线和效率曲线，了解带传动所传递载荷与弹性滑差率及传动效率之间的关系。

【实验设备】

带传动实验台。

【实验原理】

（1）实验带装在主动带轮和从动带轮上。

（2）砝码及砝码架通过尼龙绳与移动底板相连，用于张紧实验带。增加或减少砝码，即可增大或减少实验带的初拉力。

（3）发电机的输出电路中并联有8个40W的灯泡，组成实验台加载系统。

（4）主动带轮的驱动转矩T1和从动带轮的负载转矩T2均是通过电动机外壳的反力矩来测定的。主、从动带轮转矩可直接在面板上的数码管窗口读取，并可传到计算机中进行计算分析。带传动实验分析界面窗口直接显示主、从动带轮上的转矩值。

主动带轮上的转矩

从动带轮上的转矩

式中：Q1、Q2——电动机转矩（面板窗口显示读取）；

　　　K1、K2——转矩测杆刚度系数（本实验台K1=K2=0.24）；

　　　L1、L2——力臂长度，即电机转子中心至力传感器轴心距离（本实验台L1=L2=120mm）。

（5）弹性滑动率ε。

主、从动带轮转速n1、n2可从实验台面板窗口或带传动实验分析界面窗口直接读出。由于带传动存在弹性滑动，使v2＜v1，因此其速度降低程度用滑差率ε表示，即

当d1=d2时，则有

式中：d1、d2——主、从动带轮基准直径；

　　　v1、v2——主、从动带轮的圆周速度；

　　　n1、n2——主、从动带轮的转速。

（6）带传动的效率。

带传动的效率为

(www.xing528.com)

式中：p1、p2——主、从动带轮上的功率；

　　　T1、T2——主、从动带轮上的转矩；

　　　n1、n2——主、从动带轮的转速。

（7）带传动的弹性滑动曲线和效率曲线。

改变带传动的负载，其T1、T2、n1、n2也都在改变，这样就可算得一系列的ε、η值以T2为横坐标，分别以ε、η为纵坐标，可绘制出弹性滑动曲线和效率曲线，如图3.2.1所示。

图3.2.1中，横坐标上A0点为临界点，A0点以左为弹性滑动区，即带传动的正常工作区段，在该区域内，随着载荷的增加，弹性滑差率ε和效率η逐渐增加；当载荷继续增加到超过临界点A0时，弹性滑差率ε急剧上升，效率η急剧下降，带传动进入打滑区段，不能正常工作，应当避免。

图3.2.1　带传动弹性滑动曲线和效率曲线

【实验步骤】

（1）打开计算机，单击“带传动”按钮，进入带传动界面。再次单击，进入带传动实验说明界面。单击“实验”按钮，进入带传动实验分析界面。

（2）在实验台带轮上安装实验平带；接通实验台电源，电源指示灯亮；调整测力杆，使其处于平衡状态；加砝码3 kg，使带具预紧力。

（3）按顺时针方向慢慢地旋转电动机转速调节旋钮，使电动机转速逐渐增加到n1=1 000 r/min左右，待带传动运动平稳后（需数分钟），记录带轮转速n1、n2和电动机转矩Q1、Q2一组数据。

（4）在带传动实验分析下方单击“运动模拟”按钮；再单击“加载”按钮，每间隔5～10 s，逐个打开灯泡（即加载），单击“稳定测试”按钮，逐组记录数据n1、n2及Q1、Q2，注意n1与n2间的差值，分别在实验台及实验分析界面的运动模拟窗口观察带传动的弹性滑动现象。

（5）再单击“加载”按钮，继续增加负载，直到ε≥3%左右，带传动进入打滑区，若再继续增加负载，则n1与n2之差迅速增大，带传动出现明显打滑现象。同时，分别在实验台及实验分析界面的运动模拟窗口观察带传动的打滑现象。

（6）如果实验效果不理想，可单击“重做实验”按钮，即可从第（4）步起重做实验。

（7）单击“实测曲线”按钮，显示绘制的带传动滑动曲线和效率曲线。

（8）切断实验台电源，在实验分析界面上单击“退出系统”按钮，返回Windows界面。

（9）整理实验数据，手工绘制带传动弹性滑动曲线和效率曲线。

【注意事项】

（1）在接通实验台电源之前，将面板上转速调节旋钮逆时针旋到止位，以避免电动机突然高速运动产生冲击损坏传感器；卸去发电机所有的负载。

（2）实验时，先将电动机转速逐渐调至1 000 r/min，稳定运转数分钟，使带的传动性能稳定。

（3）采集数据时，一定要等转速窗口数据稳定后进行，2次采集间隔5～10 s。

（4）当带加载至打滑时，运转时间不能过长，以防带过度磨损。

（5）若出现平带飞出的情况，可将带调头后装上带轮，再进行实验。若带调头后仍出现飞出情况，则需将电机支座固定螺钉拧松，将两电动机的轴线调整平行后再拧紧螺钉，装带实验。

【分析与思考】

（1）带传动的弹性滑动和打滑有何不同？产生的原因是什么？

（2）带传动为什么会发生打滑？

（3）针对带传动的打滑，可采用哪些技术措施予以改进？