机械传动性能综合实验台
作者：管理员 2021-11-23 16:28:10
机械传动性能综合实验台
一、用途
该实验台以新型实验台的概念设计，可替代传统的单一试验台（如“带传动试验台”、“齿轮传动试验台”）进行有关典型，“带传动”、“链传动”、“齿轮传动”、“蜗轮传动”及其它新型传动等基本实验，更可进行多级组合传动，如“带—齿轮传动”、“链—齿轮传动”、“齿轮—链传动”、“带—链传动”。
该实验台采用模块化结构、变型功能强，具有较好的可操作性和二次开发性。自动进行数据采集处理、工况控制与实验结果自动输出、测试精度高。其性能与精度既可用于教学、也可用于科研实验，是培养学生创新能力及工程实践能力的理想实验装置、对机电专业本科生和研究生均适用。
二、主要技术指标
1.动力部分
（1）三相感应变频电机：额定功率0.55KW；同步转速1500r/min；输入电压380V。
（2）变频器：输入规格AC 3PH 380-460V 50/60HZ；
输出规格AC 0～240V 1.7KV A 4.5A；
变频范围2～200 HZ。
2.测试部分
（1）转矩转速传感器：额定转矩10N.m，转速范围0～6000r/min；
（2）转矩转速传感器：额定转矩50N.m，转速范围0～5000r/min；
（3）转矩转速测试卡：扭矩测试精度±0.2%FS，转速测量精度±0.1%；
（4）PC-400数据采集控制卡。
3.被测部分
（1）直齿圆柱齿轮减速器：减速比1：5；齿数z1=19 z2=95；法向模数m n＝1.5；中心距a＝85.5ｍｍ。
（2）摆线针轮减速器：减速比1：9。
（3）蜗轮减速器：减速比1：10，蜗杆头数z1=1；中心距a=50ｍｍ；
（4）同步带传动：带轮齿数z1=18 z2=25 ；节距L P=9.525；L型同步带3×14×80，3×14×95。
（5）V带传动：带轮基准直径d1=70mm d2=115mm 0型带L d=900mm；带轮基准直径d1=76mm d2=145mm 0型带L d=900mm；带轮基准直径d1=70mm d2=88mm 0型带L d=630mm。
（6） 链传动：链轮z1=17 z2=25 滚子链08A－1×72 GB/T6069-2002
滚子链08A－1×52 GB/T6009-2002
滚子链08A－1×66 GB/T6009-2002
4.加载部分
磁粉制动(加载)器：额定转矩50N.m，激磁电流0～2A，允许滑差功率1.1KW。
三、实验台结构及原理
本实验台由机械传动装置、联轴器、动力输出装置、加载装置和控制及测试软件、工控机等组成，其工作原理系统图如下：
本实验台采用模块化结构、学生可通过利用传动部分中不同部件的选择、组合搭配，通过支承联接，构成链传动实验台、V带传动实验台、同步带传动实验台(见台(见照片4)、带－齿轮传动实验台、链－齿轮传动实验台(见照片5)、带－链传动实验台(见照片6)等多种单级典型机械传动及两级组合机械传动性能综合测试实验台。
照片1 链传动
照片2 齿轮传动
照片3 蜗杆传动
照片4 齿轮-链传动
照片5 链-齿轮传动
照片6 带-链传动
四、使用与操作
1、实验台的安装环境及安装
(1) 实验台应安装在环境清洁、干燥、无震动、无磁场干扰、无腐蚀气体、有动力源的实验室内。环境温度为10°C～30°C、相对湿度≤85%。
(2) 实验台应放置于坚硬的地面上(不必打地基)、通过脚垫调校到水平位置。
2、实验台各部分的安装连线
本实验台的安装连线较为直观，其步骤如下：
（1）先接好工控机、显示器、键盘和鼠标之间的连线、显示器的电源线接在工控机上、工控机的电源线插在电源插座上。
（2）将主电机、主电机风扇、磁粉制动器、ZJ10传感器（辅助）电机、ZJ50传感器（辅助）电机与控制台连接，其插座位置在控制台背面右上方（见图1）。（3）输入端ZJ10传感器的信号口Ⅰ、Ⅱ接入工控机内卡TC-1 （300H）信号口Ⅰ、Ⅱ(见图2)。
输出端ZJ50传感器的信号口Ⅰ、Ⅱ接入工控机内卡TC-1 （340H）信号口Ⅱ(见图2)。
（4）将控制台37芯插头与工控机连接、即将实验台背面右上方标明为工控机的插座与工控机内D/A控制卡相连(见图1、图2)。
图1
图2
(1)搭接实验装置前，应仔细阅读本实验台的使用说明书，熟悉各主要设备的性能、参数及使用方法，正确使用仪器设备及测试软件。
(2)搭接实验装置时，由于电动机、被测传动装置、传感器、加载器的中心高度不一致，组装、搭接时应选择合适的垫板、支承板、联轴器,调整好设备的安装精度，以使测量的数据精确。
各主要搭接件中心高及轴径尺寸如下:
变频电机中心高80mm 轴径φ19
转矩转速传感器中心高60mm 轴径φ14
转矩转速传感器中心高70mm 轴径φ25
磁粉制动器法兰式轴径φ25
WPA50-1/10蜗轮减速器输入轴中心高50mm 轴径φ12
输出轴中心高100mm 轴径φ17
齿轮减速箱中心高120mm 轴径φ18 中心距85.5mm
摆线针轮减速箱中心高120mm 轴径φ20 轴径φ35
轴承支承中心高120mm 轴径(a) φ18 轴径(b) φ14、φ18
(3)在有带、链传动的实验装置中，为防止压轴力直接作用在传感器上、影响传感器测试精度，一定要安装本实验台的专用轴承支承座。
(4)在搭接好实验装置后，用手驱动电机轴，如果装置运转自如，即可接通电源，开启电源进入实验操作。否则，应重调各连接轴的中心高、同轴度，以免损坏转矩转速传感器。
(5)本实验台可进行手动及自动操作,手动操作可通过按动实验台正面控制面板上的按钮(见图3)，即可完成实验全过程。
控制面板中：
电源：接通、断开电源及主电机冷却风扇
自动－手动：选择操作方式
主电机：开启、关闭变频电机
Ⅰ正转：输入端ZJ10型传感器电机正向转动的开启、关闭
Ⅰ反转：输入端ZJ10型传感器电机反向转动的开启、关闭
Ⅱ正转：输出端ZJ50型传感器电机正向转动的开启、关闭
Ⅱ反转：输出端ZJ50型传感器电机反向转动的开启、关闭
电流粗调：FZ50型磁粉制动器加载粗调
电流微调：FZ50型磁粉制动器加载微调
(6)实验数据测试前，应对测试设备进行参数设置与调零，以保证测量精度，其具体步骤如下：
1)参数设置
a）打开工控机，双击桌面的快捷方式“Test”进入软件运行界面。
b）按下控制台电源按钮，控制台上选择自动，按下主电机按钮。
c）下拉菜单C设置部分
置为零或大于10min，意思为采用手动记录数据、不用定时记录数据。采样周期为1000ms 即可。
在可供显示的参数对话框内，可供显示的参数已经打勾，故此对话框可不理睬（可供显示的参数也就是显示面板上所能显示的参数）。
在设置扭矩传感器常数框内，用户根据输入端扭矩传感器和输出端扭矩传感器铭牌上的标识，正确填写对话框内系数、扭矩量程和齿数，框内的小电机转速和扭矩零点可暂不填入。
C设置部分的配置流量传感器串口参数与设定压力温度等传感器参数两对话框，如果本实验台不能做压力、温度、流量等方面的测试,则可不理睬。
d) 下拉菜单A分析部分
在绘制曲线的对话框内：y轴坐标名称可任意选择一种、二种…或全选,但局限于可供显示的那几种试验参数。其余x轴坐标名称先设置为t，曲线拟合法先设置为折线法, x、y坐标值先设置为自动，待正式测试时根据需要再作适当调整。准确完成以上步骤，参数设置即完成。
2）调零
a）点击主界面下拉菜单中的T试验部分，起动输入端扭矩传感器和输出端扭矩传感器上部的小电机，此时显示面板上n1和n2应分别显示小电机的转速、M1和M2应分别显示传感器扭矩量程（M1一般为10±3Nm、M2一般为50±10Nm）。然后点动电机控制操作面板上的电机转速调节框，调节主电机转速，如果此时小电机和主轴旋转方向相反、转速叠加，说明小电机旋转方向正确、可进行下一步骤。如果此时显示面板上n1和n2数值减小（可能n1数值减小，可能n2数值减小，也可能n1与n2数值均减小）则要重新调整小电机旋向，直至两小电机转速均与主轴转速叠加为止。
b）小电机旋向正确后，将主轴转速回调至零，然后再次点击下拉菜单C设置部分选择T，系统再次弹出‘设置扭矩转速传感器参数’对话框，此时只需分别按下输入端和输出端调零框右边一钥匙状按钮，便可自动调零，存盘后返回主界面，调零结束。
(7)接好实验装置，正确调零后，其手动操作和自动操作程序简述如下；
自动操作：
1）打开工控机，双击桌面的快捷方式“Test”进入软件运行界面。
2）按下控制台电源按钮，控制台上选择自动，按下主电机按钮。（如调零后未关机
3）在主界面被测参数数据库内，填入实验类型、实验编号、小组编号、指导老师、实验人员等。切记！实验编号必须填写、其它可填可不填，然后‘装入’，即按动数据操作面板中被测参数装入按钮。
4）通过软件运行界面电机转速调节框调节电机速度。
5）通过电机负载调节框缓慢加载，待显示面板上数据稳定后按动手动记录按钮记录数据，加载及手动记录数据的次数则视实验本身的需要而定。
6）卸载后打印出数据和曲线图。
7）关机。
手动操作：
1）打开工控机，双击桌面的快捷方式“Test”进入软件运行界面。
2）按下控制台电源按钮，接通电源，同时选择手动，按下主电机按钮。
3）在主界面被测参数数据库内，填入实验类型、实验编号、小组编号、指导老师、实验人员等。切记！实验编号必须填写，其它可填可不填，然后‘装入’，即按动数据操作面板中被测参数装入按钮。
4）通过软件运行界面电机转速调节框调节电机速度。
5）通过转动控制台电流粗调、电流微调缓慢加载，待显示面板上数据稳定后按动手动记录按钮记录数据。加载及手动记录数据的次数则视实验本身的需要而定。
6）卸载后打印出数据和曲线图。
7）关机。
五、注意事项
（1）本实验台采用的是风冷式磁粉制动器，注意其表面温度不得超过80°C，实验结束后应及时卸除载荷。
（2）在施加试验载荷时，“手动”应平稳地旋转电流微调旋钮，“自动”也应平稳地加载，并注意输入传感器的最大转矩分别不应超过其额定值的120%。
（3）无论做何种实验，均应先启动主电机后加载荷，严禁先加载荷后开机。
（4）在试验过程中，如遇电机转速突然下降或者出现不正常的噪声和震动时，必须卸载或紧急停车（关掉电源开关），以防电机温度过高，烧坏电机、电器及其它意外事故。
（5）变频器出厂前设定完成，若需更改，必须由专业技术人员或熟悉变频器之技术人员担任，因不适当的设定将造成人身安全和损坏机器等意外事故。
六、维护和保养
实验台出厂时均经过严格检验，保证正常连续使用。为了确保实验装置的各项技术指标稳定性，延长使用寿命，要注意实验台的维护和保养。
（1）实验台是一台精密设备，应安放在通风、干燥、防尘、无腐蚀性气体、不易受震动的地方，室内温度不宜过高或过低。
（2）应注意对没有发兰、喷漆的加工表面擦拭涂油，不用时应注意防止灰尘等侵入。
（3）应定期检查各类减速器润滑油的份量和质量，及时更换混入杂质或变质的润滑油。
（4）传感器本身是一台精密仪器，严禁手握轴头搬运（对于小规格尤其要注意）；严禁在地上拖拉；在安装联轴器时，严禁用铁质榔头敲打。
（5）磁粉制动器如长期不用，则应当存放在通风干燥处，存放一年以上的产品建议进行一次全面保养；如长期工作，发现转矩下降到不能正常工作，建议更换新磁粉。
（6）实验台不工作时，应切断电源。
七、说明
1.工控机已预装好测试软件,无需重新安装即可使用。
2.开动电机之前，要先检查试验装置,包括线路连接、装置搭接的正确与可靠。
3.测试时，加载一定要平稳缓慢,否则将影响采样的测试精度。
4.测试结果如果误差较大，应检查实验装置是否正确安装，转速转矩传感器的调零是否正确。
5.本实验台有数十种搭接形式，但其中有些形式在实际中很少采用、或是不宜采用。例如滚子链运转时噪声大、磨损后易发生跳齿，链速一般控制在15m/s以下，故在本实验台做测试实验时，电动机转速不宜太高，或在做多级传动测试时宜置于低速级。又如在做多级传动实验时，如果置V带或同步带于低速级，转速愈低、则带的负载愈大，这样V带易打滑、同步带由于强度不够易运动失效。
