带传动的滑动率和效率测定的实验方案设计
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带传动的滑动率和效率测定的实验方案设计
一、实验目的
1．深入了解带传动的原理以及传动摩擦和滑动时候的相关问题。
2．深入了解、掌握机械带
传动效率及滑动率测量方法及原理，了解测
量过程所使用的仪器、仪表以及传感器的工作原理。
3．观察带传动的弹性滑动和打滑现象，加深对带传动工作原理和设计
准则的理解。
4．通过对滑动曲线（
—F曲线）和效率曲线（
—F曲线）的
测定和
分析，深刻认识带传动特性、承载能力、效率及其影响因素。
二、实验的理论依据 <
br>由于带是弹性体，受力不同的时候伸长量不等，使带传动发生弹性滑
动现象。在带绕带轮滑动传动
时候，带的压力由F
1
下降到F
2
所以带的弹
性变形也要相应减小
，亦即带在逐渐缩短，带的速度要落后于带轮，因此
两者之间必然发生相对滑动。同样的现象也发生在从
动轮上，但是情况恰
好相反。带从松边转到紧边时，带所受到的拉力逐渐增加，带的弹性变形
量
也随之增大，带微微向前伸长，带的运动超前于带轮。带与带轮间同样
也发生相对滑动。
其中
：带收到的张紧力F
0
，紧边拉力F
1
，松边拉力F
2
。
则：有效拉力F=F
1
-
F
2
等于带沿带轮的接触弧上摩擦力的总和F
f
带传动中滑动的程度用滑动率表示，其表达式为
7
<
br>v
1
v
2
D
2
n
2
(1)100%
v
1
D
1
n
1
式中
v
1
、v
2
——分别为主动轮、从动轮的圆周速度，单位：ms；
n
1
、n
2
——分别为主动轮、从动轮的转速，rmin；
D
1
、D
2
——分别为主动轮、从动轮的直径，mm。
如
图2-1所示，带传动的滑动（曲线1）随着带的有效拉力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<
br>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
1-滑动曲线 2-效率曲线
图2-1
带传动的滑动曲线和效率曲线
于F
max
时，滑动率近于直线上升，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，滑动率
=1% ~
2%，并且还有余力负担短时间（如启
动时）的过载。
三、实验台的结构与工作原理
本实验的设备是PC—A型带传动实验台。该实验
台由主机和测量系统两大部分组成，如图2-2所示。
8
1． 主机
主机主要由两台直流电机组成，其中一台作为原动机，
另一台则作为
负载的发电机，原动机由直流调速电路供给电枢以不同的端电压，可实现
无级调速
。主、从带轮分别装在原动机和发电机的转子轴上，实验用的平
带套在两带轮上。
2
3 4
5 6 7 8 9
图2-2 PC—A型实验台
⒈
电机滑动底板 ⒉ 砝码 ⒊ 百分表 ⒋ 测力杆及测力装置 ⒌ 电动机及主动带轮 ⒍ 平带
⒎ 光电测速装置 ⒏ 发电机及从动带轮 ⒐ 负载灯泡 ⒑ 负载开关 ⒒电源开关 ⒓
调速开关
1 12 11 10
带传动的加载
装置是在直流发电机的输出电路上，并联了八个40瓦的
灯泡作负载。每按一下“加载”按键，即并上一
个负载电阻（减小了总电
阻），由于发电机的输出功率为P=V
2
R, 因此并联负载
电阻后使得发电机负
载增加，电枢电流增大，电磁转矩增大，即发电机的负载转矩的增大，实
现
了改变带传动输出转矩的作用,即带的受力增大，两边拉力差也增大，带
9
的弹性滑动逐步增加。当带传递的载荷刚好达到所能传递的最大有效圆周力时，带开始打滑，当负载继续增加时则完全打滑。
原动机装在滑动底板上，可沿底板滑
动，与牵引钢丝绳、定滑轮和砝
码2一起组成带传动的预紧力形成机构。通过改变砝码的质量，使钢丝绳
拉动滑动底板，即可设定带传动的预紧力。
2． 测量系统
1. 电测模块
-------是由发光二极管、光敏电阻、光敏三机管安装于二者
之间的遮光板测量转速的，发光二级
管发出红外线，通过安装与电
动机主轴的遮光板（遮光板再同一半径上均匀的打出了许多小孔），
是光敏三极管感受到脉冲光信号，并将其转换成脉冲电信号，经电
路处理为标准的转速显示于LED上
。
带轮转动时，就可在数码管上直接读出主动带轮转速n
1
和从动轮转速n
2
。因带轮直径D
1
＝D
2
，可以得出滑动
率
的计算公式
v
1
v
2
Dnnn
2
(1
22
)
1
100%
v
1
D
1
n
1
n
1
2.
电控模块-----将220V、50Hz的市电流整流成直流电，经电位器调压
调节电动机的转速。
3. 负载-----
电动机为从动轮的负载，灯泡为发电机的负载。负载的大小
（接通灯泡的数量）由按钮开关控制。
4. 扭矩的测量------测量方法为平衡电机法。有电机工作原理可知，定子
与转子之间
有一对互为反作用的扭矩，所以定子转矩大小即为转子
转矩的大小。电机通过轴承由一对支架支撑，电机
扭臂固定于电机
钉子上，在扭臂的端部有一触头，作用于力传感器上，有公式 M=FL
10
可以得到电机的扭矩。
主动轮上的扭矩： T
1
=
F
1
L
1
(Nmm)
从动轮上的扭矩： T
2
= F
2
L
2
(Nmm)
式中
F
1
，F
2
为主从动轮压力传感器测得的数值，可通过面板直接读出
L
1
、
L
2
——测力计的力臂，L
1
=
L
2
= ? mm。
测得不同负载下主动轮的转速n
1和从动轮的转速n
2
以及主动轮的转矩
T
1
和从动轮的转矩T<
br>2
后，带传动效率可由3式确定。
P
2
T2
n
2
PT
1
n
11
（3）
带传动的有效拉力可近似由下面的公式计算
F
2T
1
D
1
（4）
式中 P
1
、P
2
——为带传动的输入、输出功率；
T
1
、T
2
——为带传动的输入、输出转矩。
以有效拉力F为横坐标，分别以不同载荷下的
和
之值为纵坐标，
就可画出带传动的弹性滑动曲线和效率曲线，如图2-1所示。
序仪器设备名仪器设备型号 数量 主要用途
号 称
a
b
直流电动机
直流发电机
1台
机械能输入（电能转化机械能）
1台 机械能输出（机械能转化为电
能）
c 带轮
V带、平带通用 2个 机械能传递
11
d
e
传动轮 V带、平带（各一） 2条 机械能传递
9套 发电机负载
螺口灯头及灯40w
泡
f 电机支架及轴
承
2套
支撑电机定子，使电机定子能够
回转
g 电机扭臂 2套
测量扭矩（扭臂的长度为力臂大
小）
h 力传感器 2套
测量扭矩（应变大小与力成正
比）
i
j
k
l
m
电控模块
电测模块
按钮开关
底座
咫尺
1套 整流、调压等
1套 转速及扭矩测量及显示
10 控制总电源及发电机负载
1套 支撑固定其他部件
测量扭臂长度
5. 建议 ：实验过程中主动轮的转速调节范围为 10000~2000转分。
三、实验步骤
1．检查安装。
将选定的平带合适的安装好在两带轮上。启动实验台
的电动机，待带传
动运转平稳后，可进行带传动实验。
2.确定带的初拉力2
F0
值。根据初拉力的大小决定砝码2（图1-1）的重
量，将传动带张紧。（注意，记录实
验台机主要参数，如带型号，
D
1
、
D
2
、
12
L
1
、
L
2
，„等）。
3.空载调零。
调整测力磅秤读数的零点，检查发电机负载应为零值。
4.按操作规程缓慢启动电动机，将转
速调至一定值（按辅导教师的规
定），并注意随时保持转速的稳定性。逐级调整发电机负载，记录各级<
br>负载下的
n
1
、
n
2
、
T
1、
T
2
、值，依次做到带在带轮上接近明显打滑时为
止（滑动率ε约为2
0%～30%即可），停止试验。卸去负载，按上述程序
重复做一次，再停机，并将实验数据记录在表1
-1中，取两次的平均值。
测得的数据应不少于6～8点。
5.改变初拉力2
F0
（或主动轮转速），重复上述步骤，做出另一组试验
数据。并将实验数据记录在表1-2
中。
6.根据表1-1、1-2中的实验记录数据在坐标纸上合适取单位，描点，
画出带传动
滑动率曲线和效率曲线，即ε-
F
、
-
F
关系曲线图（用
16开座
标纸绘出）
六、实验预期结果
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，滑动率
=1% ~
2%，并且还有余力负担短时间（如启
动时）的过载。
七、实验报告整理
将上述实验结果，整理成实验报告。
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实
验 报 告
实验名称：
姓名：
班级： 学号：
一、实验目的
二、实验仪器
三、实验台参数
1．带轮半径
2．测力杆长度
3．预紧力（初拉力）
四、实验数据与计算
D
1
=D
2
= mm
L
1
=L
2
= mm
F
0
=
14
参
数
序号
空载
加载1
加载2
加载3
加载4
加载5
加载6
加载7
加载8
机自0907班 王明智
张超 0907班
n
1
n
2
F
1
F
2
T
1
T
2
ε
%
η
%
F
0
15