一机械传动性能综合测试

湖北文理学院机械设计二O一五年十月2实验一机械传动性能综合测试实验一、实验目的1.通过测试常见机械传动装置（如带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等）在传递运动与动力过程中的参数曲线(速度曲线、转矩曲线、传动比曲线、功率曲线及效率曲线等),加深对常见机械传动性能的认识和理解；2.通过测试由常见机械传动组成的不同传动系统的参数曲线，掌握机械传动合理布置的基本要求；3.通过实验认识智能化机械传动性能综合测试实验台的工作原理，掌握计算机辅助实验的新方法,培养进行设计性实验与创新性实验的能力。二、实验设备本实验在“JCY机械传动性能综合测试实验台”上进行。本实验台采用模块化结构，由不同种类的机械传动装置、联轴器、变频电机、加载装置和工控机等模块组成，学生可以根据选择或设计的实验类型、方案和内容，自己动手进行传动连接、安装调试和测试，进行设计性实验、综合性实验或创新性实验。机械传动性能综合测试实验台各硬件组成部件的结构布局如图2-1所示。1-变频调速电机2-联轴器3-转矩转速传感器4-试件5-加载与制动装置6-工控机7-电器控制柜8-台座实验台组成部件的主要技术参数如表2-1所示。123453678222图2-1实验台的结构布局3表2-1主要技术参数序号组成部件技术参数备注1变频调速电机550W2ZJ型转矩转速传感器Ⅰ.规格10N.m;输出讯号幅度不小于100mVⅡ.规格50N.m;输出讯号幅度不小于100mV3机械传动装置(试件)直齿圆柱齿轮减速器i=5摆线针轮减速器蜗杆减速器i=10V型带传动齿形带传动Pb=9.525Zb=80套筒滚子链传动Z1=17Z2=251台1台WPA50-1/10O型带3根1根08A型3根4磁粉制动器额定转矩:50N.m激磁电流:2A允许滑差功率:1.1Kw5工控机为了提高实验设备的精度，实验台采用两个扭矩测量卡进行采样。测量精度达到±0.2%FS，能满足教学实验与科研生产试验的实际需要。机械传动性能综合测试实验台采用自动控制测试技术设计，所有电机程控起停，转速程控调节，负载程控调节，用扭矩测量卡替代扭矩测量仪，整台设备能够自动进行数据采集处理，自动输出实验结果，是高度智能化的产品。其控制系统主界面如图2-2所示。图2-2实验台控制系统主界面4机械传动性能综合测试实验台的工作原理如图2-3所示。图2-3实验台的工作原理三、实验原理运用“JCY机械传动性能综合测试实验台”能完成多类实验项目（表2-2），可根据专业特点和实验教学改革需要指定实验内容。表2-2类型编号实验项目名称被测试件项目适用对象备注A典型机械传动装置性能测试实验在带传动、链传动、齿轮传动、摆线针轮传动（新增）、蜗杆传动等中选择专科本科B组合传动系统布置优化实验由典型机械传动装置按设计思路组合本科无论选择哪类实验,其基本内容都是通过对某种机械传动装置或传动方案性能参数曲线的测试,来分析机械传动的性能特点；实验利用实验台的自动控制测试技术，能自动测试出机械传动的性能参数,如转速n(r/min)、扭矩M(N.m)、功率N(K.w)。并按照以下关系自动绘制参数曲线：传功比I=n1/n2扭矩M=9550N/n(Nm)传功效率η=N2/N1=M1n2/M2n1根据参数曲线（图2-4所示）可以对被测机械传动装置或传动系统的传动性能进行分析。变频电机ZJ扭矩传感器ZJ扭矩传感器负载工控机扭矩测量卡扭矩测量卡转速调节机械传动装置（试件）负载调节5图2-4参数曲线（示例）四、实验步骤参考图2-5所示实验步骤，用鼠标和键盘进行实验操作。确定实验类型与内容安装被测装置调试测试设备设置实验参数采集实验数据实验报告准备阶段测试阶段分析阶段图5实验步骤转速n扭矩M功率N效率η传动比i实验结果分析实验A实验B参数曲线61.准备阶段（1）认真阅读《实验指导书》；（2）确定实验类型与实验内容；选择实验A(典型机械传动装置性能测试实验)时,可从V带传动、同步带传动、套筒滚子链传动、圆柱齿轮减速器、蜗杆减速器中，选择1-2种进行传动性能测试实验;选择实验B（组合传动系统布置优化实验）时,则要确定选用的典型机械传动装置及其组合布置方案，并进行方案比较实验。如表2-3所示。表2-3编号组合布置方案a组合布置方案b实验内容B1V带传动-齿轮减速器齿轮减速器-V带传动实验内容B2同步带传动-齿轮减速器齿轮减速器-同步带传动实验内容B3链传动-齿轮减速器齿轮减速器-链传动实验内容B4带传动-蜗杆减速器蜗杆减速器-带传动实验内容B5链传动-蜗杆减速器蜗杆减速器-链传动实验内容B6V带传动-链传动链传动-V带传动实验内容B7V带传动-摆线针轮减速器摆线针轮减速器-V带传动实验内容B8链传动-摆线针轮减速器摆线针轮减速器-链传动（3）布置、安装被测机械传动装置（系统）。注意选用合适的调整垫块，确保传动轴之间的同轴线要求；在搭接好实验装置后，用手驱动电机轴、如果装置运转自如、即可接通电源、开启电源进入实验操作。否则、重调各连接轴的中心高、同轴度，以免损坏转矩转速传感器。（4）按要求对测试设备进行参数设置和调零，以保证测量精度。参数设置a）打开工控机、双击桌面的快捷方式“Test”进入软件运行界面。b）按下控制台电源按钮、控制台上选择自动、按下主电机按钮。c）下拉菜单C设置部分在报警参数对话框内第一报警参数、第二报警参数不必理睬，定时记录数据可设置为零或大于10Min、意思为采用手动记录数据、不用定时记录数据。采样周期为1000ms即可。在可供显示的参数对话框内，可供显示的参数已经打勾，故此对话框可不理睬（可供显示的参数也就是显示面板上所能显示的参数）。在设置扭矩传感器常数框内，用户根据输入端扭矩传感器和输出端扭矩传感器铭牌上的标识、正确填写对话框内系数、扭矩量程和齿数，框内的小电机转速和扭矩零点可暂不填入。C设置部分的配置流量传感器串口参数与设定压力温度等传感器参数两对话框，如果本实验台不能做压力、温度、流量等方面的测试,则可不理睬。注意存盘！d)下拉菜单A分析部分在绘制曲线的对话框内:Y轴坐标名称可任意选择一种、二种…或全选,但局限于可供显示的那几种试验参数。其余X轴坐标名称先设置为t、曲线拟合法先设置为折线法,x、y坐标值先设置为自动，待正式测试时根据需要再作适当调整。准确完成以上步骤、参数设置即完成。调零a）点击主界面下拉菜单中的T试验部分，起动输入端扭矩传感器和输出端扭7矩传感器上部的小电机，此时显示面板上n1和n2应分别显示小电机的转速、M1和M2应分别显示传感器扭矩量程（M1一般为10±3Nm、M2一般为50±10Nm）。然后点动电机控制操作面板上的电机转速调节框、调节主电机转速，如果此时小电机和主轴旋转方向相反、转速叠加，说明小电机旋转方向正确、可进行下一步骤。如果此时显示面板上n1和n2数值减小（可能n1数值减小、可能n2数值减小、也可能n1n2数值均减小）则要重新调整小电机旋向、直至两小电机转速均与主轴转速叠加为止。b）小电机旋向正确后、将主轴转速回调至零，然后再次点击下拉菜单C设置部分选择T、系统再次弹出‘设置扭矩转速传感器参数’对话框，此时只需分别按下输入端和输出端调零框右边一钥匙状按钮、便可自动调零，存盘后返回主界面、调零结束。注意存盘，关闭小电机。2.测试阶段（1）打开实验台电源总开关和工控机电源开关；（2）点击Test显示测试控制系统主界面，熟悉主界面的各项内容；（3）键入实验教学信息标：实验类型、实验编号、小组编号、实验人员、指导老师、实验日期等；（4）点击“设置”，确定实验测试参数：转速n1、n2扭矩M1、M2等；（5）点击“分析”，确定实验分析所需项目：曲线选项、绘制曲线、打印表格等；（6）启动主电机，进入“试验”。使电动机转速加快至接近同步转速后，进行加载。加载时要缓慢平稳，否则会影响采样的测试精度；待数据显示稳定后，即可进行数据采样。分级加载，分级采样，采集数据10组左右即可；（7）从“分析”中调看参数曲线，确认实验结果；（8）打印实验结果；（9）结束测试。注意逐步卸载，关闭电源开关。3.分析阶段（1）对实验结果进行分析；对于实验A和实验C，重点分析机械传动装置传递运动的平稳性和传递动力的效率。对于实验B,重点分析不同的布置方案对传动性能的影响。（2）整理实验报告；实验报告的内容主要为：测试数据（表）、参数曲线；对实验结果的分析；实验中的新发现、新设想或新建议。8机械设计综合实验台配套软件说明书概述欢迎您使用机械传动实验台配套软件！这是本公司为机械传动实验台专门编写的软件，本软件用BORLANDC++BUILDER5编写，主要由下拉菜单、显示面板、电机控制操作面板、数据操作面板、被试件参数数据库、测试记录数据库六大部分构成，其优点是，贴近用户、使用方便、功能强大、操作简单。通过该说明书，您可以：一、全面了解本软件的功能二、解决使用中遇到的问题系统导航:快速入门操作指南:电机控制操作面板，数据操作面板，下拉菜单9快速入门及注意事项:1、运行软件:双击桌面的快捷方式就能进入该软件运行环境了。2、界面总览以上就是软件的运行界面，主要由下拉菜单显示面板电机控制操作面板数据操作面板被测参数数据库10测试记录数据库六部分组成，其中电机控制操作面板主要用于控制试验台架，下拉菜单中可以设置各种参数，显示面板用于显示试验数据，测试记录数据库，用于存放并显示临时测试数据，被测参数数据库,用来存放被测参数,数据操作面板主要用来操作两个数据库中的数据。一、数据操作面板主要由数据导航控件组成，其作用主要是对被测参数数据库和测试记录数据库中的数据进行操作。其中:数据导航控件:11这些按钮的作用依次是,前进一个记录、插入一个记录、前进至最后一个记录、删除当前记录、编辑记录、确认编辑有效、放弃编辑、添加一个记录。二、电机控制操作面板由电机转速调节框、被测件参数装入按钮，测试参数自动采样按钮、停止采样按钮、手动采样按钮、主电机电源开关按钮、电机负载调节框及负载满度调节滑竿构成。1、电机转速调节框:通过调节此框内数值可改变变频器频率，进而调节电机转速，变频器最高频率由变频器设置。2、被测参数装入按钮:根据被试件参数数据库表格中的“实验编号”，装入与编号相符的实验数据，并在下面表格中显示。3、测试参数自动采样按钮:试验台开始运行后，由计算机自动进行采样并记录下采样点的各参数，按下此按钮后，用户对数据的采样无须干预。4、停止采样按钮:按下此按钮，计算机停止对试验数据进行采样。5、手动采样按钮:如果用户选择手动采样方式，那么在整个试验期间，用户必须在认为需要采集数据的时刻按下此按钮，计算机会将该时刻采集的试验数据填入下面表格中显示并等待用户进行下一个采样点的采样。6、主电机电源开关:按下此按钮可以打开关闭主电机电源，并且通过图象显示当前电机电源状态。（由于此开关影响继电器寿命，故现为虚设，主电机电源开关现设置于工作台控制面板上。）7、电机负载调节框:控制此调节框，计算机将控制电机负载的大小（磁粉制动器）。调节框数值为0-100可调，负载满度由后面的满度调节滑竿控制。三、下拉菜单由文件，设置，试验，分析四部分组成。1、文件菜单:12文件主菜单内包括退出系统菜单项，选择此菜单项将退出本软件系统。2、设置菜单:设置主菜单内包括“基本试验常数”，“选择测试参数”，“设定转矩转速传感器参数”，“配置流量传感器串口参数”，“设定压力温度等传感器参数”菜单项。a.选择“基本试验常数”菜单项，将弹出设置报警参数窗口用户可根据实际情况进行参数的选择填写，其中要注意的是“定时记录数据”框内数据为计算机对试验数据采样的时间，单位为分钟，本实验台测试时以手动数据采样为佳，故一般“定时记录数据”框内数据设置为0或大于10。采样周期为计算机自动采样时连续采集两个采样点时间隔的时间，定为1000ms即可。其余第一报警参数，第二报警参数框可不予理睬。b.“选择测试参数”被选中时，系统弹出“选择试验时应显示的测试参数”对话框13用户可以根据自己的需要选择显示的参数，开始测试时计算机将根据用户的选择来显示相应的数据。本实验