齒輪傳動效率測試試驗臺設計說明書

上傳人:仙*** 文檔編號:33171487 上傳時間:2021-10-16 格式:DOC 頁數(shù):9 大?。?79.50KB
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1、 齒輪傳動效率測試試驗臺設計說明書 齒輪傳動的效率即指一對齒輪的從動輪(軸)輸出功率與主動輪(軸)輸入功率之比。 當輸入功率為P1,輸出功率為P2時,則齒輪傳動效率可寫為 式中:、——分別為輸入軸和輸出軸的轉矩; 、——分別為輸入軸和輸出軸的轉速; ——傳動比, 利用測試手段,通過測量齒輪試驗箱的輸入和輸出軸的轉矩和轉速,即可由上式迅速確定齒輪的傳動效率。 一:測定效率的方式:開放功率流式和封閉功率流式 ①開放功率流式:借助一個加載裝置(機械制動器、電磁測功器或磁粉制動器)來消耗齒輪傳動所傳遞的能量。一般測試對象

2、的功率減小時多采用此種形式。 優(yōu)點:與實際工作情況一致,簡單易行,實驗裝置安裝方便。 缺點:動力消耗大,對于需作較長時間實驗的場合(如疲勞試驗),耗費能量尤其嚴重。 ②封閉功率流式:采用輸出功率反饋給輸入從而形成功率流封閉。一般測試對象的功率較大時或需作長時間試驗時多采用此種形式。 優(yōu)點:電源只提供齒輪傳動中摩擦阻力所消耗的功率,可大大地減小功耗。 缺點:試驗臺的控制復雜,價格較高。 鑒于在學生實驗中一般都是小功率,而且不需長時間試驗,所以選擇開放功率流式測定效率。 二:實驗系統(tǒng)的技術參數(shù) 1、 齒輪箱的長度:400~600mm 2、 齒輪箱的寬度:200~4

3、00mm 3、 齒輪箱的高度:300~400mm 4、 轉速調節(jié)范圍:0~1440r/min 5、 傳動比:2~20 6、 功率條件范圍:0~4kw 7、 扭矩測量范圍:0~500Nm 動力源 測試對象 負載 三:動力源 ① 直流電動機:將直流電能轉換為機械能的轉動裝置。電動機定子提供磁場,直流電源向轉子的繞組提供電流,換向器使轉子電流與磁場產(chǎn)生的轉矩保持方向不變。 特點: 1.調速性能好。所謂“調速性能”,是指電動機在一定負載的條件下,根據(jù)需要,人為地改變電動機的轉速。直流電動機可以在重負載條件下,實現(xiàn)均勻、平滑的無級調速,而且調速范圍較寬

4、。   2.起動力矩大,可以均勻而經(jīng)濟地實現(xiàn)轉速調節(jié)。因此,凡是在重負載下起動或要求均勻調節(jié)轉速的機械,例如大型可逆軋鋼機、卷揚機、電力機車、電車等,都用直流電動機拖動。 ②交流電動機:用于實現(xiàn)機械能和交流電能相互轉換的機械。交流電動機由定子和轉子組成,并且定子和轉子是采用同一電源,所以定子和轉子中電流的方向變化總是同步的,即線圈中的電流方向變了,同時電磁鐵中的電流方向也變,根據(jù)左手定則,線圈所受磁力方向不變,線圈能繼續(xù)轉下去。 交流電機(不管是同步還是異步)的轉速都受電源頻率的制約。因此,交流電機的調速比較困難,最好的辦法是改變電源的頻率,而以往要改變電源頻率是比較復雜的。

5、③汽油機:以汽油為燃料,采用電點火,轉速一般在3000~6000轉/分,甚至高達每分萬轉。功率由幾百瓦至幾百千瓦。在農林方面廣泛用作采茶機、割草機、機鋤、噴藥機、割灌機、機鋸等的動力;在交通方面用作摩托車、汽車、小艇的動力。此外,用于通信和電影放映機的小型發(fā)電機組,采礦用鑿巖機、建筑用打夯機等,無不以小型汽油機作動力。 ④柴油機:以柴油為燃料,利用壓縮熱自燃,轉速一般在百余轉至五、六千轉每分,功率由幾千瓦至數(shù)萬千瓦。廣泛用作汽車、拖拉機、坦克、船舶、軍艦、機車、發(fā)電機組、物料搬運機械、土方機械等的動力。 從上面的介紹可以看出,汽油機和柴油機雖然用途廣泛,但是對于本實驗臺來說,動力過

6、于強勁,且調速不便。本實驗臺所測試的減速器,其設計時選用電機帶動,電機額定功率為4kw,滿載轉速1440轉/分。根據(jù)本實驗簡單易行的原則,應該盡量使實驗的環(huán)境與減速器實際工作環(huán)境保持一致,以便使測得的數(shù)據(jù)實際有效。故選用減速器設計時的電機——Y系列Y112M-4一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機,額定功率為4kw,滿載轉速1440轉/分。 減速器電動機選用Y112M—4 同步轉速:1500r/min,滿載轉速為1440r/min 四:轉速轉矩測量 轉矩測量技術包括兩方面:一是傳感器,二是測試系統(tǒng)。 軸名 參數(shù) 電動機軸 工作軸 轉

7、速n(r/min) 1440 76.39 功率P(kW) 3.44 3.06 轉矩T(Nm) 22.81 382.55 ⑴轉矩傳感器主要有兩大類:第一類是以應變片作為敏感元件的傳感器。它在轉軸或與轉軸串聯(lián)的彈性軸上安裝4片應變片,應變片連接成惠登斯橋,轉矩使軸的微小變形引起應變片阻值發(fā)生變化,橋輸出信號與轉矩成比例。第二類是通過磁電感應獲取信號的磁(齒)柵式傳感器。這類傳感器輸出信號的本質是角位移信號,需對信號進行組合處理才能得到轉矩信息。它是非接觸式傳感器,無磨損,無摩擦,是目前應用最廣泛的轉矩傳感器。 轉速傳感器,將旋轉物體的轉速轉換為電量輸出的傳感器。轉速傳感器屬

8、于間接式測量裝置,可用機械、電氣、磁、光和混合式等方法制造。按信號形式的不同,轉速傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。前者的輸出信號值是轉速的線性函數(shù),后者的輸出信號頻率與轉速成正比,或其信號峰值間隔與轉速成反比。轉速傳感器的種類繁多、應用極廣,其原因是在自動控制系統(tǒng)和自動化儀表中大量使用各種電機,在不少場合下對低速(如每小時一轉以下)、高速(如每分鐘數(shù)十萬轉)、穩(wěn)速(如誤差僅為萬分之幾)和瞬時速度的精確測量有嚴格的要求。常用的轉速傳感器有光電式、電容式、變磁阻式以及測速發(fā)電機等。 轉矩傳感器,利用扭軸把轉矩轉換成扭應力或扭轉角,再轉換成與轉矩成一定關系的電信號的傳感器。扭軸的形式有實心軸、空心

9、軸、矩形軸等。按照作用原理不同,扭應力式轉矩傳感器可分為電阻應變式和壓磁式兩種;扭轉角式轉矩傳感器可分為振弦式、光電式和相位差式三種。 所以可以選擇兩個額定轉矩為500Nm的JC型轉矩轉速傳感器。 ⑵測試系統(tǒng)的傳感器都是齒柵式轉矩傳感器。主要分為數(shù)字式、單片微機型、通用微機型三種。數(shù)字式是采用中小規(guī)模集成電路和組合邏輯設計硬件系統(tǒng),這是早期的測試系統(tǒng),缺點是儀器系統(tǒng)可靠性差,功能單一,操作復雜,體積龐大。單片微機型采用單片微機采集與處理數(shù)據(jù),體積小、性能高,但是儀器的分析能力弱。通用微機型利用單片微機采集數(shù)據(jù),再把數(shù)據(jù)送到通用微機上進行離線的數(shù)據(jù)分析與處理。

10、本實驗中只需要測定2個數(shù)據(jù),不需要分析,故選用單片微機型的測試系統(tǒng),具體型號可以選用上海良表儀器儀表有限責任公司(原上海第二電表廠)的ZJYW—1型。 五:負載 ①機械制動器:由耐熱、抗磨性能好的制動塊及其固定與移動機構組成的,能對水輪發(fā)電機轉子進行摩擦制動的裝置。 ②測功器:測量機械的輸出扭矩或驅動扭矩的裝置。如果同時測得機械的轉速,還可算出機械的輸出功率或驅動功率。測功器主要用來測定發(fā)電機、電動機、內燃機、燃氣輪機和泵等機械的軸功率特性。有些測功器既可吸收被測機械的機械能而測定其輸出功率,又可放出能量測定機械的驅動功率。 ③磁粉制動器:制動部件與運動部件借助于磁粉間的電磁吸力形

11、成的磁粉鏈,同工作面之間的摩擦力產(chǎn)生制動功能的制動器。其具有激磁電流和傳遞轉矩基本成線性關系的特點。在同滑差無關的情況下能夠傳遞一定的轉矩,具有響應速度快、結構簡單、無污染、無噪音、無沖擊振動節(jié)約能源等優(yōu)點。是一種多用途、性能優(yōu)越的自動控制元件?,F(xiàn)已被廣泛應用于造紙、印刷、 塑料、橡膠、紡織、印染、電線電纜、冶金、壓片機以及其他有關卷取加工行業(yè)中的放卷和收卷張力控制。 機座式磁粉制動器:CF—50 六:聯(lián)軸器 輸入端輸入轉矩為22.85Nm,故選用LT3型彈性套柱銷聯(lián)軸器,主動端為Z型軸孔,C型鍵槽,從動端J型軸孔,B型鍵槽,其許用轉矩為31.5Nm 輸出端輸出轉矩為382.55Nm,故選用HL3型彈性柱銷聯(lián)軸器,主動端為Y型軸孔,其許用轉矩為630Nm

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