專利名稱：多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體指多類型帶傳動(dòng)綜合性實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
背景技術(shù)：
帶傳動(dòng)用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，是機(jī)械傳動(dòng)中重要的傳動(dòng)形式，其最大特點(diǎn)是可以自由變速，遠(yuǎn)近傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，無需潤滑，具有緩沖吸振和過載保護(hù)的作用，是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)方法和技術(shù)之一，常用于機(jī)械、汽車、紡織、家電、輕工、農(nóng)機(jī)等領(lǐng)域。因此，無論是機(jī)械類本科生的《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程，還是近機(jī)械類本科生的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程，帶傳動(dòng)都是非常重要的授課內(nèi)容，包括課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
國內(nèi)開設(shè)的帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容仍然是普通V帶傳動(dòng)一般傳動(dòng)性能的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生無法通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)或者了解多類型帶傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用。特別是，無法了解新原理的帶傳動(dòng)技術(shù)和結(jié)構(gòu)。在帶傳動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，如果本科生不僅可以了解普通V帶的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)性能，還可以了解其它不同原理的帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)性能，甚至通過創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，本科生還可以自主地進(jìn)行一些帶傳動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，那么能大大提高本科生對(duì)帶傳動(dòng)的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用技能。本實(shí)用新型發(fā)明了一種多類型帶傳動(dòng)綜合性實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置可在同一臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行多種類型帶傳動(dòng)的實(shí)驗(yàn)和教學(xué)。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)有簡易拆裝的帶輪，可進(jìn)行多種類型帶傳動(dòng)的實(shí)驗(yàn)和教學(xué)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)可測定帶傳動(dòng)過程中主從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，亦可改變主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速、在從動(dòng)輪上加載的轉(zhuǎn)矩和傳動(dòng)帶的張緊力大小，并自動(dòng)保存每改變一次從動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩并穩(wěn)定后的數(shù)據(jù)，計(jì)算滑差率、傳動(dòng)效率和最大有效拉力，學(xué)生能夠觀察帶的彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象。本實(shí)用新型通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，由主機(jī)機(jī)械部分和測控系統(tǒng)部分構(gòu)成，主機(jī)機(jī)械部分包括浮動(dòng)
支座ll、固定支座17和底座20，測控系統(tǒng)部分包括測控電路18和計(jì)算機(jī)19，所述主機(jī)機(jī)械部分還包括直流調(diào)速電機(jī)5、帶傳動(dòng)裝置、磁粉制動(dòng)器1和緊固螺栓14，所述帶傳動(dòng)裝置包括主動(dòng)輪4、從動(dòng)輪2和傳動(dòng)帶3，直流調(diào)速電機(jī)5的輸出軸與主動(dòng)輪4采用錐度鎖緊裝配，直流調(diào)速電機(jī)5固定在浮動(dòng)支座U上；從動(dòng)輪2和磁粉制動(dòng)器1用聯(lián)軸器連接，從動(dòng)輪2和聯(lián)軸器上的軸采用錐度鎖緊裝配，磁粉制動(dòng)器1和聯(lián)軸器安裝在固定支座17上；主動(dòng)輪4和從動(dòng)輪2上裝配傳動(dòng)帶；
測控部分是包括張緊力加載裝置、兩個(gè)拉力傳感器13和15、兩個(gè)光電轉(zhuǎn)速傳感器12和16、測控電路18和計(jì)算機(jī)19，所述張緊力加載裝置步進(jìn)電機(jī)9、牽引鋼絲繩7、巻繩器8、拉簧6和位移傳感器10構(gòu)成，步進(jìn)電機(jī)9的輸出軸與繞有牽引鋼絲繩7的巻繩器8配合，牽引鋼絲繩7的一端纏繞在拉簧6的左端，拉黌6的右端鉤在帶有小鉤的浮動(dòng)支座11上，位移傳感器10的滑臂固定在浮動(dòng)支座11上，位移傳感器10的電阻元件固定在底座19上，在張緊力加載裝置加載完成后用緊固螺栓14鎖緊浮動(dòng)支座11;兩個(gè)拉力傳感器13和15采用懸臂梁式應(yīng)變片分別貼于主動(dòng)輪4和從動(dòng)輪2的外緣；兩個(gè)光電轉(zhuǎn)速傳感器12和16分別裝于主動(dòng)輪4和從動(dòng)輪2背后的環(huán)形槽中。
上述的多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，所述傳動(dòng)帶為彈性嚙合與摩擦耦合帶、平帶、V帶、多楔帶和永磁帶輪式金屬帶。
上述的多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，所述測控電路18包括變壓器、直流調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、磁粉制動(dòng)器功率放大電路、放大整形濾波電路、張緊力加載控制電路、位移測量及反饋控制電路和變送器。
上述的多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，所述測控電路18與兩個(gè)拉力傳感器13和15、兩個(gè)光電轉(zhuǎn)速傳感器12和16、位移傳感器10、直流調(diào)速電機(jī)5、磁粉制動(dòng)器1連接。
上述的多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，所述計(jì)算機(jī)19的主板插槽內(nèi)含有數(shù)據(jù)采集卡和定時(shí)計(jì)數(shù)卡，計(jì)算機(jī)19和測控電路18連接。
多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)由安裝成一個(gè)整體的主機(jī)機(jī)械和測控系統(tǒng)兩部分組成
主機(jī)機(jī)械部分是由一臺(tái)直流調(diào)速電機(jī)、 一套簡易的可拆裝帶傳動(dòng)裝置、 一臺(tái)磁粉制動(dòng)器、緊固螺栓、浮動(dòng)支座、固定支座、底座所構(gòu)成。直流調(diào)速電機(jī)的輸出軸與主動(dòng)輪采用錐度鎖緊原理裝配，直流調(diào)速電機(jī)固定在浮動(dòng)支座上；從動(dòng)輪和磁粉制動(dòng)器用聯(lián)軸器連接，從動(dòng)輪和聯(lián)軸器上的軸亦采用錐度鎖緊原理裝配，磁粉制動(dòng)器和聯(lián)軸器安裝在固定支座上；裝配上不同類型的帶輪及對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)帶，可進(jìn)行不同類型的帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)。
測控部分是由一套張緊力加載裝置、兩個(gè)拉力傳感器、兩個(gè)光電轉(zhuǎn)速傳感器、測控電路、計(jì)算機(jī)及控制軟件所構(gòu)成。張緊力加載裝置由步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與繞有牽引鋼絲繩的巻繩器配合，牽引鋼絲繩的一端纏繞在拉簧的左端，拉簧的右端鉤在帶有小鉤的浮動(dòng)支座上，位移傳感器的滑臂固定在浮動(dòng)支座上，位移傳感器的電阻元件固定在底座上，張緊力加載完成后用緊固螺栓鎖緊浮動(dòng)支座；拉力傳感器采用懸臂梁式應(yīng)變片貼于主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的外緣；光電轉(zhuǎn)速傳感器分別安裝在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪背后的環(huán)形槽中；測控電路包括.-變壓器、直流調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、磁粉制動(dòng)器控制電路、放大整形濾波電路、張緊力加載控制電路、位移測量及反饋控制電路、變送器，其集成在一張PCB板上，安裝于底座的背面；計(jì)算機(jī)主板的插槽中含有數(shù)據(jù)釆集卡和定時(shí)計(jì)數(shù)卡，計(jì)算機(jī)和測控電路連接。
張緊力加載裝置在一定精度范圍內(nèi)控制張緊力無極加載。步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)一步可換算為牽引鋼絲繩末端的位移，即拉簧的一端若為固定端，另一端的位移X。由公式F=KX，可知步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)一步對(duì)傳動(dòng)帶施加的張緊力，在一定精度范圍內(nèi)，可認(rèn)為此張緊力是連續(xù)變化的。在系統(tǒng)的控制軟件中輸入所需張緊力的大小，通過計(jì)算機(jī)輸入給張緊力加載控制電路，自動(dòng)轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)需要正轉(zhuǎn)的步數(shù)S1;考慮浮動(dòng)支座的位移使彈簧有一定量的縮短，用位移傳感器及位移測量電路測出此縮短量，需要補(bǔ)償?shù)目s短量通過反饋控制電路控制步進(jìn)電機(jī)繼續(xù)正轉(zhuǎn)步數(shù)S2;此次步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)亦使浮動(dòng)支座有一定的位移，彈簧亦有一定的縮短量，亦用位移傳感器進(jìn)行測量并再次補(bǔ)償；依次類推，至位移傳感器測得的位移量小于設(shè)定的值。若裝置需要使張緊力歸零，則只需軟件控制步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)原先正轉(zhuǎn)了的步數(shù)Sl+S2+…。
計(jì)算機(jī)把直流調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速和磁粉制動(dòng)器需要施加的轉(zhuǎn)矩大小通過數(shù)據(jù)采集卡分別把信號(hào)輸入給直流調(diào)速電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)電路和功率放大電路，控制直流調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速(即控制主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速)和磁粉制動(dòng)器給從動(dòng)輪施加的轉(zhuǎn)矩大小。
拉力傳感器間接測量主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩。拉力傳感器的信號(hào)經(jīng)變送器放大、提高信噪比后進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡傳輸給計(jì)算機(jī)。根據(jù)力矩T、力F和力臂L的關(guān)系T=FL，計(jì)算機(jī)就可以得到主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩。
光電轉(zhuǎn)速傳感器直接測量主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速。光電轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)經(jīng)放大整形濾波電路后進(jìn)入定時(shí)計(jì)數(shù)卡，計(jì)算機(jī)就直接讀出主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速。
進(jìn)行某一種帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)首先利用錐度鎖緊原理安裝上定制的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪，浮動(dòng)支座在導(dǎo)軌上可移動(dòng)，完成傳動(dòng)帶的安裝；接著開啟計(jì)算機(jī)和實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源，在計(jì)算機(jī)軟件界面上輸入需要的張緊力，張緊力加載裝置給出相應(yīng)的張緊力，張緊力施加完畢后擰緊緊固螺栓，防止浮動(dòng)支座移動(dòng)；然后在計(jì)算機(jī)軟件界面上給定一個(gè)直流電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速，按下軟件界面上的啟動(dòng)鍵，直流電機(jī)能夠輸出給定的空載轉(zhuǎn)速；在實(shí)驗(yàn)臺(tái)帶傳動(dòng)裝置運(yùn)行的過程中，可利用軟件使磁粉制動(dòng)器對(duì)從動(dòng)輪逐級(jí)施加負(fù)載轉(zhuǎn)矩，直至帶傳動(dòng)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象；計(jì)算機(jī)自動(dòng)保存每次改變磁粉制動(dòng)器施加的轉(zhuǎn)矩并且裝置穩(wěn)定后，測得的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，軟件系統(tǒng)亦自動(dòng)計(jì)算并保存打滑時(shí)傳動(dòng)帶的最大有效拉力； 一次實(shí)驗(yàn)完成后，計(jì)算并繪制相應(yīng)的滑差率和傳動(dòng)效率與從動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線圖；改變傳動(dòng)帶張緊力可獲得不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果可進(jìn)行對(duì)比，最后由軟件系統(tǒng)自動(dòng)繪制和輸出張緊力與最大有效拉力的關(guān)系曲線圖。
欲進(jìn)行另一種傳動(dòng)帶實(shí)驗(yàn)，帶輪的簡易拆裝就可實(shí)現(xiàn)不同類型的帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)要求。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)相比較有如下優(yōu)點(diǎn)
1、 帶輪實(shí)現(xiàn)了簡易拆裝，使得一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)能夠進(jìn)行多種類型的帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)；
2、 磁粉制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)了平滑連續(xù)加載和自動(dòng)加載，有利于控制系統(tǒng)的控制處理；
3、 張緊力加載裝置在一定精度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了無極加載；
4、 拉力傳感器和光電轉(zhuǎn)速傳感器都可較精確地測量出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，使得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；
5、 整套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完全由計(jì)算機(jī)測量和控制，減少了人為誤差；
6、 計(jì)算機(jī)保存所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能夠自動(dòng)計(jì)算并畫出滑差率和傳動(dòng)效率的曲線圖，張緊力和最大有效拉力關(guān)系曲線圖。


圖1為多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；1磁粉制動(dòng)器2從動(dòng)輪3傳動(dòng)帶4主動(dòng)輪5直流調(diào)速電機(jī)6拉簧7牽引鋼絲繩8巻繩器9步進(jìn)電機(jī) 10位移傳感器11浮動(dòng)支座12光電轉(zhuǎn)速傳感器1 13拉力傳感器1 14緊固螺栓15拉力傳感器2 16光電轉(zhuǎn)速傳感器2 17固定支座18測控電路 19計(jì)算機(jī) 20底座
圖2為多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；具體實(shí)施方式
如圖1所示的多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)是由安裝成一個(gè)整體的主機(jī)機(jī)械和測控系統(tǒng)兩部分組成。
多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，由主機(jī)機(jī)械部分和測控系統(tǒng)部分構(gòu)成，主機(jī)機(jī)械部分包括浮動(dòng)支座11、固定支座17和底座20，測控系統(tǒng)部分包括測控電路18和計(jì)算機(jī)19;
所述主機(jī)機(jī)械部分還包括直流調(diào)速電機(jī)5、帶傳動(dòng)裝置、磁粉制動(dòng)器1和緊固螺栓14，所述帶傳動(dòng)裝置包括主動(dòng)輪4、從動(dòng)輪2和傳動(dòng)帶3，直流調(diào)速電機(jī)5的輸出軸與主動(dòng)輪4采用錐度鎖緊裝配，直流調(diào)速電機(jī)5固定在浮動(dòng)支座11上；從動(dòng)輪2和磁粉制動(dòng)器1用聯(lián)軸器連接，從動(dòng)輪2和聯(lián)軸器上的軸釆用錐度鎖緊裝配，磁粉制動(dòng)器1和聯(lián)軸器安裝在固定支座17上；主動(dòng)輪4和從動(dòng)輪2上裝配傳動(dòng)帶；
測控部分是包括張緊力加載裝置、兩個(gè)拉力傳感器13和15、兩個(gè)光電轉(zhuǎn)速傳感器12和16、測控電路18和計(jì)算機(jī)19，所述張緊力加載裝置步進(jìn)電機(jī)9、牽引鋼絲繩7、巻繩器8、拉簧6和位移傳感器10構(gòu)成，步進(jìn)電機(jī)9的輸出軸與繞有牽引鋼絲繩7的巻繩器8配合，牽引鋼絲繩7的一端纏繞在拉簧6的左端，拉簧6的右端鉤在帶有小鉤的浮動(dòng)支座11上，位移傳感器10的滑臂固定在浮動(dòng)支座11上，位移傳感器10的電阻元件固定在底座19上，在張緊力加載裝置加載完成后用緊固螺栓14鎖緊浮動(dòng)支座11;兩個(gè)拉力傳感器13和15采用懸臂梁式應(yīng)變片分別貼于主動(dòng)輪4和從動(dòng)輪2的外緣；兩個(gè)光電轉(zhuǎn)速傳感器12和16分別安裝在主動(dòng)輪4和從動(dòng)輪2背后的環(huán)形槽中。
如圖2所示，測控電路18包括變壓器、直流調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、磁粉制動(dòng)器功率放大電路、放大整形濾波電路、張緊力加載控制電路、位移測量及反饋控制電路和變送器。所述測控電路18與兩個(gè)拉力傳感器13和15、兩個(gè)光電轉(zhuǎn)速傳感器12和16、位移傳感器10、直流調(diào)速電機(jī)5、磁粉制動(dòng)器l連接。計(jì)算機(jī)19的主板插槽內(nèi)含有數(shù)據(jù)采集卡和定時(shí)計(jì)數(shù)卡，計(jì)算機(jī)19和測控電路18連接。
本實(shí)驗(yàn)臺(tái)可對(duì)主從動(dòng)輪實(shí)行簡易的裝拆，可進(jìn)行多種類型的帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行某一種帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)，利用錐度鎖緊原理安裝上合適的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪，應(yīng)用浮動(dòng)支座導(dǎo)軌的平移裝配上相應(yīng)的傳動(dòng)帶；在計(jì)算機(jī)軟件界面上輸入需要的張緊力，張緊力加載裝置就能給出相應(yīng)的張緊力；張緊力加載完成后用緊固螺栓鎖緊浮動(dòng)支座；在計(jì)算機(jī)軟件界面上輸入需要的直流調(diào)速電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速，直流調(diào)速電機(jī)能夠輸出給定的空載轉(zhuǎn)速；在帶傳動(dòng)裝置運(yùn)行的過程中，可利用軟件使磁粉制動(dòng)器逐漸施加負(fù)載轉(zhuǎn)矩，直至帶傳動(dòng)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象；主從動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速完全由傳感器通過測控電路傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)保存每改變一次磁粉制動(dòng)器轉(zhuǎn)矩，裝置穩(wěn)定后對(duì)應(yīng)的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速、打滑時(shí)帶的最大有效拉力，計(jì)算并畫出從動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩與滑差率、傳動(dòng)效率的曲線圖，張緊力和最大有效拉力關(guān)系曲線圖。
進(jìn)行某一種帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)，測控系統(tǒng)是首先控制張緊力加載裝置對(duì)帶施加的張緊力，開啟計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測控的過程中，不允許改變張緊力的大小。帶輪的簡易拆裝可實(shí)現(xiàn)不同類型的帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)要求。 一
在一定精度范圍內(nèi)控制張緊力無極加載。步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)一步可換算為牽引鋼絲繩末端的位移，即拉簧的一端若為固定端，另一端的位移X。由公式F=KX，可知步進(jìn)電機(jī)IH轉(zhuǎn)一步對(duì)傳動(dòng)帶施加的張緊力，在一定精度范圍內(nèi)，可認(rèn)為此張緊力是連續(xù)變化的。在系統(tǒng)的控制軟件中輸入所需張緊力的大小，通過計(jì)算機(jī)輸入給張緊力加載控制電路，自動(dòng)轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)需要正轉(zhuǎn)的步數(shù)S1;考慮浮動(dòng)支座的位移使彈簧有一定量的縮短，用位移傳感器及位移測量電路測出此縮短量，需要補(bǔ)償?shù)目s短量通過反饋控制電路控制步進(jìn)電機(jī)繼續(xù)正轉(zhuǎn)步數(shù)S2;此次步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)亦使浮動(dòng)支座有一定的位移，彈簧亦有一定的縮短量，亦用位移傳感器進(jìn)行測量并再次補(bǔ)償；依次類推，至位移傳感器測得的位移量小于設(shè)定的值。若裝置需要使張緊力歸零，則只需軟件控制步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)原先正轉(zhuǎn)了的步數(shù)Sl+S2+…。
下面結(jié)合具體參數(shù)進(jìn)一步說明。
機(jī)械部分
采用永磁直流調(diào)速電機(jī)作為實(shí)驗(yàn)臺(tái)的動(dòng)力源，主要參數(shù)轉(zhuǎn)矩1.58N.M，轉(zhuǎn)速1500r/min，功率245W;可拆裝的簡易帶輪是利用錐度鎖緊原理的錐套帶輪結(jié)構(gòu)；普通V帶的帶輪基準(zhǔn)直徑D二80mm，帶基準(zhǔn)長度L=900mm，帶輪中心距324.4mm;磁粉制動(dòng)器的主要參數(shù)扭矩2N.M，允許滑差功率200W;浮動(dòng)支座由導(dǎo)軌作為支撐件；導(dǎo)軌的可移動(dòng)范圍是0-40mm。
測控部分
張緊力加載裝置的步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)角為0.9°，定制的巻繩器滾筒直徑52mrn，拉簧的K=500，即步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)一步施加的張緊力為0.2042N，可認(rèn)為張緊力加載裝置在0.2N精度范圍內(nèi)是無極加載的(誤差為2.1%)，這樣實(shí)際施加的張緊力比理論值大，設(shè)定位移傳感器測出的浮動(dòng)支座的位移小于0.6mm即停止步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行，使得張緊力比理論值小0.3N，兩者恰能夠相互彌補(bǔ)不足之處；拉力傳感器主要參數(shù)量程10kg，供橋電壓10V，輸出范圍為0 20mV，靈敏度2.003 mV/V;變送器主要參數(shù)輸入范圍0 20mV，輸出范圍0 10V;光電轉(zhuǎn)速傳感器主要參數(shù)輸出脈沖數(shù)60脈沖/轉(zhuǎn)，輸出波形為方波輸出，測速范圍20 3000r/min;定時(shí)計(jì)數(shù)卡的主要參數(shù)定時(shí)/計(jì)數(shù)器通道3路，長度16位，內(nèi)部時(shí)鐘頻率2MHz，外部時(shí)鐘輸入頻率0 1 MHz， 24路數(shù)字量輸入/輸出通道(雙向可編程)，輸入/輸出頻率0-l MHz，中斷允許由軟件控制；數(shù)據(jù)采集卡的主要參數(shù)16路單端/8路雙端模擬量輸入，軟件觸發(fā)切換通道，4路模擬輸出通道，8路數(shù)字量輸入通道，8路數(shù)字量輸出通道。
進(jìn)行彈性嚙合與摩擦耦合帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)的步驟首先利用錐度鎖緊原理安裝上定做好的
主動(dòng)輪和從動(dòng)輪，由浮動(dòng)支座導(dǎo)軌的平移，裝配上相應(yīng)的彈性嚙合與摩擦耦合帶；接著開
啟計(jì)算機(jī)和實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源，在計(jì)算機(jī)軟件界面上輸入需要的張緊力20N，張緊力加載裝置給
出相應(yīng)的張緊力；張緊力加載完成后，用緊固螺栓鎖緊浮動(dòng)支座；然后在計(jì)算機(jī)軟件界面
上給定一個(gè)直流調(diào)速電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速750r/min、磁粉制動(dòng)器的負(fù)載轉(zhuǎn)矩ON.M，按下軟件上的啟動(dòng)鍵，直流調(diào)速電機(jī)能夠輸出給定的空載轉(zhuǎn)速750r/min、磁粉制動(dòng)器暫不施加負(fù)載轉(zhuǎn)矩；在實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)帶運(yùn)行的過程中，可利用軟件從零開始以O(shè).l N.M的大小逐級(jí)增加磁粉制動(dòng)器施加給從動(dòng)輪的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，直至帶傳動(dòng)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象(磁粉制動(dòng)器施加的最大轉(zhuǎn)矩為2N.M)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)保存在每改變一次磁粉制動(dòng)器轉(zhuǎn)矩，裝置穩(wěn)定后對(duì)應(yīng)的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，計(jì)算并畫出相應(yīng)的滑差率和傳動(dòng)效率的曲線圖；計(jì)算機(jī)也自動(dòng)保存帶傳動(dòng)打滑時(shí)帶的最大有效拉力。 一組實(shí)驗(yàn)做完后，可不改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，重新設(shè)定張緊力的大小，磁粉制動(dòng)器的負(fù)載轉(zhuǎn)矩仍然為ON.M，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)帶運(yùn)行的過程中，依然利用軟件從零開始以0.1 N.M的大小逐級(jí)增加磁粉制動(dòng)器施加給從動(dòng)輪的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，直至帶傳動(dòng)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。依此類推，可以做出彈性嚙合與摩擦耦合帶傳動(dòng)在750r/min固定的的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速和不同的張緊力下，逐級(jí)增加從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩的不同的滑差率和傳動(dòng)效率的曲線圖、張緊力和最大有效拉力的關(guān)系曲線圖。
可不改變張緊力大小，而改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，逐級(jí)增加磁粉制動(dòng)器施加給從動(dòng)輪的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，來做出其他組的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
更換不同定制好的帶輪和傳動(dòng)帶(如永磁帶輪式金屬帶、普通V帶)，按上述的方法，可得出多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果。
權(quán)利要求1、多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，由主機(jī)機(jī)械部分和測控系統(tǒng)部分構(gòu)成，主機(jī)機(jī)械部分包括浮動(dòng)支座(11)、固定支座(17)和底座(20)，測控系統(tǒng)部分包括測控電路(18)和計(jì)算機(jī)(19)，其特征在于主機(jī)機(jī)械部分還包括直流調(diào)速電機(jī)(5)、帶傳動(dòng)裝置、磁粉制動(dòng)器(1)和緊固螺栓(14)，所述帶傳動(dòng)裝置包括主動(dòng)輪(4)、從動(dòng)輪(2)和傳動(dòng)帶(3)，直流調(diào)速電機(jī)(5)的輸出軸與主動(dòng)輪(4)采用錐度鎖緊裝配，直流調(diào)速電機(jī)(5)固定在浮動(dòng)支座(11)上，從動(dòng)輪(2)和磁粉制動(dòng)器(1)用聯(lián)軸器連接，從動(dòng)輪(2)和聯(lián)軸器上的軸采用錐度鎖緊裝配，磁粉制動(dòng)器(1)和聯(lián)軸器安裝在固定支座(17)上，主動(dòng)輪(4)和從動(dòng)輪(2)上裝配傳動(dòng)帶；測控部分還包括張緊力加載裝置、兩個(gè)拉力傳感器(13、15)、兩個(gè)光電轉(zhuǎn)速傳感器(12、16)，所述張緊力加載裝置由步進(jìn)電機(jī)(9)、牽引鋼絲繩(7)、卷繩器(8)、拉簧(6)和位移傳感器(10)構(gòu)成，步進(jìn)電機(jī)(9)的輸出軸與繞有牽引鋼絲繩(7)的卷繩器(8)配合，牽引鋼絲繩(7)的一端纏繞在拉簧(6)的左端，拉簧(6)的右端鉤在帶有小鉤的浮動(dòng)支座(11)上，位移傳感器(10)的滑臂固定在浮動(dòng)支座(11)上，位移傳感器(10)的電阻元件固定在底座(19)上，在張緊力加載裝置加載完成后用緊固螺栓(14)鎖緊浮動(dòng)支座(11)；兩個(gè)拉力傳感器(13、15)采用懸臂梁式應(yīng)變片分別貼于主動(dòng)輪(4)和從動(dòng)輪(2)的外緣；兩個(gè)光電轉(zhuǎn)速傳感器(12、16)分別安裝在主動(dòng)輪(4)和從動(dòng)輪(2)背后的環(huán)形槽中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于所述傳動(dòng)帶為彈性嚙合與 摩擦耦合帶、平帶、V帶、多楔帶、永磁帶輪式金屬帶。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于所述測控電路(18)包括 變壓器、直流調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、磁粉制動(dòng)器功率放大電路、放大整形濾波電路、張緊力 加載控制電路、位移測量及反饋控制電路和變送器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于測控電路(18)與兩個(gè)拉 力傳感器(13、 15)、兩個(gè)光電轉(zhuǎn)速傳感器(12、 16)、位移傳感器(10)、直流調(diào)速電機(jī)(5)、 磁粉制動(dòng)器(1)連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于計(jì)算機(jī)(19) 的主板插槽內(nèi)含有數(shù)據(jù)采集卡和定時(shí)計(jì)數(shù)卡，計(jì)算機(jī)(19)和測控電路(18)連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種多類型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。它由安裝成一體的主機(jī)機(jī)械、測控系統(tǒng)兩部分組成。主機(jī)機(jī)械部分包括底座、浮動(dòng)支座、固定支座、直流調(diào)速電機(jī)、磁粉制動(dòng)器、帶傳動(dòng)裝置、緊固螺栓等；測控系統(tǒng)包括拉力傳感器、光速傳感器、張緊力加載裝置、測控電路、計(jì)算機(jī)、測控軟件等。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)是一種可對(duì)多種類型的帶傳動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的裝置，在進(jìn)行某種帶輪的傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)前，對(duì)帶輪的簡易結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆裝，之后可實(shí)行計(jì)算機(jī)控制。適合于高等院校機(jī)械設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)課程的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)。
文檔編號(hào)G09B25/00GK201307368SQ20082020427
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者劍 肖, 強(qiáng) 胡, 陳揚(yáng)枝 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)