带传动的滑动率和效率测定的实验案设计
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（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
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F1 下降到F2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：带收到的紧力F0，紧边拉力F1，松边拉力F2。

则：有效拉力F=F1- F2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
%100)1(1
12
2121⨯-=-=n D n D v v v ε
式中 v 1、v 2——分别为主动轮、从动轮的圆速度，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线
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。

3 4 5 6 7 8 9
2
1 1
2 11 10
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
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=V2/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多小），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ε 的计算公式 %100)1(1
2
11122121⨯-=-=-=
n n n n D n D v v v ε 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 可以得到电机的扭矩。

主动轮上的扭矩： T 1 = F 1L 1 (Nmm) 从动轮上的扭矩： T 2 = F 2L 2 (Nmm)
式中21F F ，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 2后，带传动效率可由3式确定。

112
21
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
1
2D 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。

5.建议：实验过程中主动轮的转速调节围为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2F0值。

根据初拉力的大小决定砝码2（图1-1）的
重量，将传动带紧。

（注意，记录实验台机主要参数，如带型号，D1、D2、L1、L2，…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，记录各级负载下的n1、n2、T1、T2、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20%～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2F0（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、η-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ε=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。

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= mm
2．测力杆长度L1=L2= mm
3．预紧力（初拉力）F0=
四、实验数据与计算
机自0907班明智0905040707 超0907班0905040725。