实验二 带传动的滑动率和效率测定
一、实验目的
1．了解实验台的结构及工作原理，了解机械的转矩、转速等机械参数的测量手段。

2．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。

3．通过对滑动曲线（ε —F 曲线）和效率曲线（η—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
带传动是靠带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力的。

因此，带传动需以一定的预紧力F 0紧套在两个带轮上，使带与带轮的接触面上产生正压力。

工作时，由于带与轮面间的摩擦力作用，使带传动的紧边拉力F 1和松边拉力 F 2不等，两者之差F =F 1-F 2, 即为带的有效拉力，它等于带沿带轮的接触弧上摩擦力的总和F f 。

在一定条件下，摩擦力有一极限值，如果工作载荷超过极限值，带就在轮面上打滑，传动不能正常工作。

预紧力F 0愈大，带传动的传动能力愈大。

由于带是弹性体，受力不同时带的弹性变形不等。

紧边拉力大，相应的伸长变形量也大。

在主动轮上，当带从紧边转到松边时，拉力逐渐降低，带的弹性变形逐渐变小而回缩，带的运动滞后于带轮。

也就是说，带与带轮之间产生了相对滑动。

而在从动轮上，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。

这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的滑动，称为弹性滑动。

这种弹性滑动在带传动中是不可避免的，其结果是使从动带轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度，使传动比不准确，并引起带传动效率的降低以及带本身的磨损。

带传动中滑动的程度用滑动率表示，其表达式为
%100)1(1
122121⨯-=-=
n D n
D v v v ε （1） 式中 v 1、v 2——分别为主动轮、从动轮的圆周速度，单位：m/s ；
n 1、n 2——分别为主动轮、从动轮的转速，r/min ； 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η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ε =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
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
台由主机和测量系统两大部分组成，如图2-2所示。

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。

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
测量系统由光电测速装置和电机的测扭矩装置组成。

(1) 转速的测定
在主动轮和从动轮的轴上分别安装一同步转盘，在转盘的同一半径上钻有一个小孔，在小孔一侧固定有光电传感器，并使传感器的测头正对小孔。

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ε 的计算公式
%100)1(1211122121⨯-=-=-=n n
n n D n D v v v ε （2）
（2）扭矩及效率的测定
主动轮的扭矩T 1和从动轮的扭矩T 2均通过电机外壳来测定。

电动机和发电机的外壳支承在支座的滚动轴承中。

并可绕与转子相重合的轴线摆动。

当电动机启动和发电机加上负载后，由于定子磁场和转了磁场的相互作用，电动机的外壳将向转子旋转的反向倾倒，发电机的外壳将向转子旋转 的同向倾倒，它们的倾倒力矩等于固定在定子外壳上的测力计所测得的力矩大小。

即： 主动轮上的扭矩： T 1 = Q 1 K 1L 1 (Nmm)
3 4 5 6 7 8 9
1 1
2 11
10
从动轮上的扭矩： T 2 = Q 2 K 2L 2 (Nmm)
式中 Q 1、 Q 2——测力计百分表上的读数；K 1、K 2——测力计标定值；
L 1、 L 2——测力计的力臂，L 1= L 2=120 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 2后，带传动效率可由3式确定。

11221
2n T n T P P ==
η （3） 带传动的有效拉力可近似由下面的公式计算
1
12D T F = （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ε 和η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。

四、实验步骤
1．将调速旋钮逆时针旋到底，按下电源开关，实验台的指示灯亮，检查一下测力计是否处于平衡状态，若不平衡则调整到平衡。

2．加砝码2.5 kg ，使带具有初拉力。

3．慢慢地沿顺时针方向旋转调速按扭，使电机从开始运转逐渐加速到1000~1200转／分左右，并记录n 1 、n 2、Q 1、Q 2 一组数据。

4．打开一个灯泡（即加载），并再次记录一组n 1 、n 2、Q 1、Q 2数据，注意此时n 1和n 2之间的差值，即观察带的弹性滑动现象。

5．逐渐增加负载（即每次打开一个40瓦的灯泡），重复第4步，直到ε ≥3%左右，即带传动开始进入打滑区（n 2＜n 1100转左右），把上述所得数据记在实验报告中的表内。

若再打开灯泡则n 1和n 2之差值迅速增大。

6．关上所有的灯泡，将调速旋钮逆时针旋到底，加砝码 3 kg ，重复（3）~（5）步，观察预紧力对带传动传动能力的影响以及滑动率ε 和效率η的变化。

7．完成实验报告，即计算相关数据并绘制弹性滑动和效率曲线。

五、实验报告整理和思考题
将上述实验结果，整理成实验报告并回答如下问题。

1．带传动的弹性滑动和打滑现象有何区别？它们产生的原因分别是什么？它们分别会造成什么后果？
2．预紧力不同时，带传动的有效拉力如何变化？滑动率和效率曲线的变化如何？ 3．若要避免带传动打滑，可采取什么措施？
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D1=D2=120mm
2．测力杆长度L1=L2=120mm
3．测力计标定值K1=K2=0.24
4．预紧力（初拉力）F0=2.5~3Kg
四、实验数据与计算
五、问题
1．带传动的弹性滑动和打滑现象有何区别？它们产生的原因分别是什么？它们分别会造成什么后果？
2．预紧力不同时，带传动的有效拉力如何变化？滑动率和效率曲线的变化如何？
3．若要避免带传动打滑，可采取什么措施？
六、绘制滑动率曲线ε—F、效率曲线η—F。