實驗 封閉功率流式齒輪試驗

1、實驗11 封閉功率流式齒輪試驗 CLS試驗臺為小型臺式封閉功率流式齒輪試驗臺采用懸掛式齒輪箱不停機加載方式，加載方便、操作簡單安全，耗能少。在數據處理方面，即可直接用抄錄數據手工計算方法，也可以計算機接口組成有數具采集處理，結果曲線顯示，信息儲存、打印輸出等多種功能的自動化處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有重量輕、機電一體化相結合等特點。本試驗臺用于機械設計等課程的教學實驗。可進行齒輪傳動效率試驗，小模數齒輪的承載能力試驗。通過試驗，使學生能了解封閉功率流式齒輪試驗臺的基本原理特點及齒輪傳動效率的測試方法。一、 實驗目的1、 了解封閉功率流式齒輪試驗臺的基本原理、結構及特點2、 掌握齒輪傳動效率的測試方法。

2、二、設備和工具（一）試驗臺主要技術參數1.試驗臺齒輪模數 m=22.齒 數 Z=Z=Z=Z=383.中心距 A=76mm4.速比 I=15.直流電機額定功率 P電=200W6.直流電機轉速 N電=502000r/m7.最大封閉扭距 T=15NM8.最大封閉功率 P=3KW（二）試驗臺機械結構試驗臺的結構如圖11-1a所示，由定軸齒輪副、懸掛齒輪箱、扭力軸、雙萬向聯軸器等組成一個封閉機械系統(tǒng)。12786345109111213WL(a) (b)1、 懸掛電機2、浮動聯軸器3、轉速傳感器4/11、定軸齒輪副5、剛性聯軸器6、懸掛齒輪箱7、砝碼8/9、懸掛齒輪副10、萬向聯軸器12、脈沖發(fā)生器13、

3、轉矩傳感器圖11-1 試驗臺的結構簡圖電機采用外殼懸掛結構，通過浮動聯軸器和齒輪軸相聯，與電機懸臂相連的轉矩傳感器把電機轉矩信號送入實驗臺電控箱，在數碼顯示上直接讀出。電機轉速由測速傳感器4測出，同時送往電控箱中顯示。（三） 實驗臺電子系統(tǒng)1.系統(tǒng)框圖電控箱內系統(tǒng)的結構框圖如圖11-2所示。齒輪傳動機構電機轉速傳感器電機轉矩傳感器RS232接口單片微計算機電機轉速顯示器電機轉矩顯示器轉矩、轉速輸出接口計算機CRT顯示器打印機圖11-2 實驗臺系統(tǒng)框圖2. 電控箱操作部分主要部分集中在電控箱正面的面板上，面板的布置如圖11-3所示：轉速輸出顯示轉矩輸出顯示載荷指示送數保持清零加載電源調零增益轉速

4、輸出轉矩輸出圖11-3 面板的布置圖在電控箱背面?zhèn)溆形CRS232接口、轉矩、轉速輸入接口等，其布置情況如圖11-4示；43215圖11-4 電控箱后板布置電源插座2、轉矩增益調節(jié)電位器3、RS232接口4、轉矩輸入接口5、轉速輸入接口三、實驗原理1、功率流方向的確定由圖1（b）可知，試驗臺空載時，懸臂齒輪箱的杠桿通常處于水平位置，當加上一定載荷之后（通常加載砝碼是0.5kg以上）懸臂齒輪箱會產生一定角度的翻轉，這時扭力軸將有一個力矩T作為齒輪9（其方向為順時針），萬向節(jié)也有一力矩T作用于齒輪9，（其方向也為順時針，如忽略磨檫，T= T）。當電機順時針方向一角速度轉動時，T與的方向相同，T與的

5、方向相反，故這是齒輪9為主動輪，齒輪9為從動輪，同理齒輪5為主動輪，齒輪5 為從動輪，封閉功率方向如圖1（a）所示，其大小為：（KW）該功率流大小決定與加載力矩和扭力軸的轉速，而不是決定與電機。電機提供的功率僅為封閉傳動中的損耗功率，既故 ，單對齒輪為總效率若=95%，則封閉加載的功率僅為開式加載功率的1/20，是一種節(jié)能高效率的試驗方法。2、 T的確定 由圖11-1b可以看出，當懸掛齒輪箱杠桿加上載荷后，齒輪9、齒輪9就會產生扭矩，其方法都是順時針，對齒輪9中心取矩，得到封閉力矩T；（本試驗臺T是所加載產生扭矩的一半）即： W所家砝碼重力N L加載杠桿長度L=0.3m 平均效率為：（本試驗臺

6、電機為順時針）3、效率的計算及實驗曲線的輸出 實驗臺電控箱內附設單片機，承擔檢測、數據處理、信息記憶、自動數字顯示及傳送等功能。若通過串行接口與計算機相聯，就可有計算機對所采集數據進行自動分析處理，并能顯示及打印齒輪傳遞效率T曲線及TT曲線和全部相關數據。如圖11-5例所示。 圖11-5 實驗曲線四、實驗步驟（一） 人工記錄操作方法1. 系統(tǒng)聯接及接通電源在接通電源前，先將試驗臺上的轉矩輸出線（較粗的信號線）及轉速信號線分別插入電控箱后板的相應輸入插口上，打開電控箱面板開關，并按一下“清零鍵”使單片機微機復位，處于待命狀態(tài)。齒輪實驗臺在接通電源前，應首先將電機調速旋扭逆時針轉至“最地速”（0速

7、）位置，然后將電源開關接通電源。2. 轉矩零點及放大倍數調整在試驗臺電機（0速）及空載狀態(tài)下，調節(jié)電控箱面板上的“增益”（粗調），電位器（細調），使輸出轉矩顯示值0.010Nm一般轉動電位器后，顯示器跳動2次及達到穩(wěn)定值。在調零過程中，若轉矩顯示為“9999”則表示轉矩為“一”值應逆時針轉電位器使顯示值增大。“調零”完成后，將試驗臺上的調速旋扭順時針漫漫向“高速”方向旋轉，電機起動逐漸增速，同時觀察電控箱面板上顯示的轉速值。當電機轉速達到預定值（本實驗建議預定轉速為10001200轉/分）時，停止轉速調節(jié)。此時輸出轉矩顯示應在0.30.4Nm之間（此值出廠時已調節(jié)好），否則可通過電控箱背面上的

8、轉矩增益電位器加以調節(jié)。（為方便記錄，數據顯示采用延時平均軟件，因此調節(jié)電位器后，轉速與轉矩的顯示值一段滯后時間）。3. 加載待試驗臺處于穩(wěn)定空載運轉后（若有較大振動，要按一下加載砝碼吊藍或適當調節(jié)一下電機轉速），在砝碼吊藍上加上第一個砝碼。觀察出轉速及轉矩值，待顯示穩(wěn)定（一般加載后轉矩顯示值跳動23次即可達穩(wěn)定值）后，按一下“保持鍵”適當的轉速及轉矩值穩(wěn)定不變，記錄下該組數值。然后按一下“加載鍵”，第一個加載指示燈亮，并脫離“保持”狀態(tài)，表示第一點加載結束。 在吊藍上加上第二個砝碼,重復上述操作,直至加上八個砝碼,八個加載指示燈亮,轉速及轉矩顯示器分別顯示"“8888”"

9、表示實驗結束。根據所記錄下的八組數據便可作出齒輪傳動的傳動效率T曲線及TT曲線.注:在加載過程中,應始終使電機轉速基本保持在 預定轉速左右。在記錄下各組數據后,應先將電機慢慢的調速至零,然后再關閉實驗臺電源。(二)與結算機接口實驗方法在CLS型齒輪傳動實驗臺電空箱后板上設有RS232接口,通過所附的通訊連接線和計算機相聯,組成智能齒輪傳動實驗系統(tǒng),操作步驟為:1. 系統(tǒng)聯接在關電源的狀態(tài)下將隨機攜帶的串行通訊聯接線的一端接到實驗臺電控箱的RS232插座,另一端接入計算機串行輸出口(串行口1#或2#均可,但無論聯線或拆線時,都應先關閉計算機和電控箱電源, 否則易燒壞接口元件)。其余方法同前2.

10、轉矩零點及放大倍數調整方法同前3. 加載實驗臺處于穩(wěn)定空載狀態(tài)下,加上第一個砝碼,待轉速及轉矩顯示穩(wěn)定后,按一下“加載鍵”(注:不需按“保持健”), 第一個加載指示燈亮。加第二個砝碼,顯示穩(wěn)定后再按一下“加載鍵” 第二個加載指示燈亮。第二個加載結束。如此重復操作,直至加上八個砝碼,按八次“加載鍵”,八個加載指示燈亮。轉速、 轉矩顯示器都顯示“8888”,表示實驗結束。 將電機慢慢調速至“零”,并卸下所有砝碼。同樣,加載過程中應始終使電機轉速基本保持在預定值。4. 計算機處理(1) 打開計算機,在DOS狀態(tài)下插入隨帶的軟盤(或將磁盤文件拷入相關子目錄),運行GEAR. EXE文件,屏幕將提示要求

11、輸入串行口通道號.根據通信線所接的通道,輸入1#或2#通道,經回車確認后屏幕將出現功能菜單,根據菜單選擇“輸入”功能并回車確認,計算機將處于待命狀態(tài)。 (2)按一下實驗臺電控箱面板上的“送數鍵”，則所采集到的八組數據都送到計算機上并由CRT顯示器顯示。 (3)當確認傳送數據無誤(否則再按一下“送數鍵”)后,用鍵盤“”移動功能菜單光標,選擇“曲線”功能,屏幕所顯示本次實驗曲線和數據。 (4) 移動功能菜單光標至“打印”功能,打印機將打印實驗曲線和數據(目前僅適合EPSON.LQ1600K打印機),按ESC鍵可退出打印。(5)實驗結束,將計算機屏幕菜單選至“退出”回車確認后即可退出,退出后應及時關閉計算機及實驗臺的電控箱電源。注:如需拆.裝RS232串行通訊線,必須將計算機及試驗臺的電源關斷。五、思考題1