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1DCS－II型带传动实验台实验指导书一、实验目的由于皮带的弹性模量较低，在带传动过程中会产生弹性滑动，导致带的瞬时传动比不是常量。另一方面，当带的工作载荷超过带与带轮间的最大摩擦力时，带与带轮间会产生打滑，带传动这时不能正常工作而失效。本实验的目的是：1.观察带传动的弹性滑动和打滑现象；2.了解带的初拉力、带速等参数的改变对带传动能力的影响，测绘出弹性滑动曲线；3.掌握转速、扭矩、转速差及带传动效率的测量方法。二、实验设备1、实验系统的组成如图１所示，实验系统主要包括如下部分：（1）带传动机构（2）主、从动轮转矩传感器（3）主、从动轮转速传感器（4）电测箱（与带传动机构装为一体）（5）个人电脑（6）打印机本实验台的完善设计保证操作者用简便的操作，同时又概念形象的获得传动的效率曲线及滑动曲线。采用直流电机为原动机及负载，具有无级调速功能。本实验台设计了专门的带传动预张力形成机构，预张力可预先准确设定，在实验过程中，预张力稳定不变。在实验台的电测箱中配置了单片机，设计了专用的软件，使本实验台具有数据采集、数据处理、显示、保持、记忆等多种人工智能。也可2与PC机对接（本实验台已备有接口），这时可自动显示并打印输出实验数据及实验曲线。使用本实验台，可以方便的完成以下实验：(1)利用实验装置的四路数字显示信息，在不同负载的情况下，手工抄录主动轮转速、主动轮转矩、被动轮转速、被动轮转矩，然后根据此数据计算并绘出弹性滑动曲线和传动效率曲线。２、主要技术参数(1)带轮直径：D1＝D2＝86mm(2)包角：α1＝α2＝180°（3）直流电机功率：2台×50W（4）主动电机调速范围：0～1800转/分（5）额定转矩：T=0.24N.M=2450g.cm（6）实验台尺寸：长×宽×高＝600×280×300（7）电源：220V交流/50Hz３、实验台结构及特点（1）机械结构本实验台机械部分，主要由两台直流电机组成，如图２所示。其中一台作为原动机，另一台则作为负载的发电机。1、从动直流发电机2、从动带轮3、传动带4、主动带轮5、主动直流电动机6、牵引绳7、滑轮8、砝码9、拉簧10、浮动支座11、固定支座12、电测箱13、拉力传感器14、标定杆对原动机，由可控硅整流装置供给电动机电枢以不同的端电压，实现无级调3速。对发电机，每按一下“加载”按键，即并上一个负载电阻，使发电机负载逐步增加，电枢电流增大，随之电磁转矩也增大，即发电机的负载转矩增大，实现了负载的改变。两台电机均为悬挂支承，当传递载荷时，作用于电机定子上的力矩T1（主动电机力矩）、T2（从动电机力矩）迫使拉钩作用于拉力传感器（序号13），传感器输出的电信号正比于T1、T2的原始信号。原动机的机座设计成浮动结构（滚动滑槽），与牵引钢丝绳、定滑轮、砝码一起组成带传动预拉力形成机构，改变砝码大小，即可准确地预定带传动的预拉力F0。两台电机的转速传感器（红外光电传感器）分别安装在带轮背后的环形槽（本图未表示）中，由此可获得必需的转速信号。（2）电测系统电测系统装在实验台电测箱内，如图1所示。附设单片机，承担数据采集、数据处理、信息记忆、自动显示等功能。能实时显示带传动过程中主动轮转速，转矩和从动轮的转速、转矩值。如通过微机接口外接PC机，这时就可自动显示并能打印输出带传动的滑动曲线ε—T2及传递效率曲线η—T2及相关数据。电测箱操作部分主要集中在箱体正面的面板上，面板的布置如图3所示。在电测箱背面备有微机RS232接口、主、被动轮转矩放大、调零旋钮等，其布置情况如图４所示。1、电源插座2、被动力矩放大倍数调节3、主动力矩放大倍数调节4、被动力矩调零5、主动力矩调零6、RS-232接口4三、实验原理及测试方法1、调速和加载主动电机的直流电源由可控硅整流装置供给，转动电位器可改变可控硅控制角，提供给主动电机电枢不同的端电压，以实现无级调节电机转速。本实验台中设计了粗调和细调两个电位器。可精确的调节主动电机的转速值。加载是通过改变发电机激磁电压实现的。逐个按动实验台操作面上的“加载”按扭（即逐个并上发电机负载电阻），使发电机激磁电压加大，电枢电流增大，随之电磁转矩增大。由于电动机与发电机产生相反的电磁转矩，发电机的电磁转矩对电动机而言，即为负载转矩。所以改变发电机的激磁电压，也就实现了负载的改变。本实验台由两台直流电机组成，左边一台是直流电动机，产生主动转矩，通过皮带，带动右边的直流发电机。直流发电机的输出电压通过面板的“加载”按键控制电子开关，逐级接通并联的负载电阻（采用电烙铁的内芯电阻），使发电机的输出功率逐级增加，也即改变了皮带传送的功率大小，使主动直流电动机的负载功率逐级增加。2、转速测量两台电机的转速，分别由安装在实验台两电机带轮背后环形槽中的红外交电传感器上测出。带轮上开有光栅槽，由光电传感器将其角位移信号转换为电脉冲输入单片计算机中计数，计算得到两电机的动态转速值，并由实验台上的LED显示器显示上来也可通过微机接口送往PC机进一步处理。（参见图1）53、转矩测量如前所示（参见图1）实验台上的两台电机均设计为悬挂支承，当传递载荷时，传动力矩分别通过固定在电机定子外壳上的杠杆受到转子力矩的反方向力矩测得。该转矩通过杠杆及拉钩作用于拉力传感器上而产生支反力，使定子处于平衡状态。所以得到以下结论。主动轮上的转矩为T1=L1·F1（Nm）从动轮上的转矩为T2=L2·F2（Nm）F1、F2分别为拉力传感器上所受的力，由传感器转换为正比于所受力的电压信号，再经过A/D转换将模拟量变换为数字量，并送往单片微机中，经过计算得到T1、T2，分别由实验台LED显示器显示测量值。4、带传动的圆周力、弹性滑动系数和效率带传动的圆周力公式：2T12T1X9.8F=（kg）=(N)D1D1(3-3-1)带传动的弹性滑动系数：n1-n2ε=-X100%n1(3-3-2)带传动的效率：P1T2n2η==X100%P2T1n1(3-3-3)式中，P1，P2分别为主、从动轮功率（KW）；n1,n2分别为主、从动轮转速（r/min）。6随着负载的改变（F的改变），T1，T2，Δn=n1-n2的值也改变，这样可获得一组ε和η的值，然后可绘出滑动曲线和效率曲线。四、实验操作步骤1、人工记录操作方法（1）设置预拉力不同型号传动带需在不同预拉力F0的条件下进行试验，也可对同一型号传动带，采用不同的预拉力，试验不同预拉力对传动性能的影响。为了改变预拉力F0，如图2所示，只需改变砝码8的大小。（2）接通电源在接通电源前将开关粗调电位器的电机调速旋钮逆时针转到底，使开关“断开”，细调电位器旋钮逆时针旋到底，按电源开关接通电源，按一下“清零”键，此时主、被动电机转速显示为“0”，力矩显示为“.”，实验系统处于“自动校零”状态。校零结束后，力矩显示为“0”。再将粗调调速旋钮顺时针旋转接通“开关”并慢慢向高速方向旋转，电机起动，逐渐增速，同时观察实验台面板上主动轮转速显示屏上的转速数，其上的数字即为当时的电机转速。当主动电机转速达到预定转速（本实验建议预定转速为1200～1300转/分左右）时，停止转速调节。此时从动电机转速也将稳定地显示在显示屏上。（3）加载在空载时，记录主、被动轮转矩与转速。按“加载”键一次，第一个加载指示灯亮，调整主动电机转速，（此时，只需使用细调电位器进行转速调节）使其7仍保持在预定工作转速内，待显示基本稳定（一般LED显示器跳动2~3次即可达到稳定值）记下主、被动轮的转矩及转速值。再按“加载”键一次，第二个加载指示灯亮，再调整主动转速（用细调电位器），仍保持预定转速，待显示稳定后再次记下主、被动轮的转矩及转速。第三次按“加载”键，第三个加载指示灯亮，同前次操作记录下主、被动轮的转矩、转速。重复上述操作，直至7个加载指示灯亮，记录下八组数据。根据这八组数据便可作出带传动滑动曲线ε—T2及效率曲线η—T2。在记录下各组数据后应先将电机粗调速旋钮逆时针转至“关断”状态，然后将细调电位器逆时针转到底，再按“清零”键。显示指示灯全部熄灭，机构处于关断状态，等待下次实验或关闭电源。为便于记录数据，在实验台的面板上还设置了“保持”键，每次加载数据基本稳定后，按“保持”键可使转矩，转速稳定在当时的显示值不变。按任意键可脱离“保持”状态。五、思考题1、带传动的弹性滑动与带的初始紧张力有什么关系？2、带传动的弹性滑动与带上的有效工作拉力有什么关系？3、带传动为什么会发生打滑失效？4、针对带传动的打滑失效，可采用哪些技术措施予以改进？六、实验报告专业班级----------姓名-----------指导老师---------日期-----------〈一〉实验目的〈二〉实验机构及测试原理图8〈三〉实验步骤〈四〉数据和曲线1、实验条件（1）带的种类：规格：（2）带的初拉力：FO=N（3）张紧方式：自动张紧（4）杠杆臂长度：（5）带轮直径：（6）包角：2、实验数据记录N0.N1(r/min)N2(r/min)T1(N.m)T2(N.m)η（%）ε（%）0123456793、实验结果曲线〈五〉实验结果分析