实验3.齿轮传动效率测定和分析.docVIP

实验3 齿轮传动效率测定与分析 3.1 实验目的 了解机械传动效率的测定原理，掌握用扭矩仪测定传动效率的方法； 测定齿轮传动的传递功率和传动效率； 了解封闭加载原理。 3.2 实验设备和工具 齿轮传动效率试验台； 测力计； 数据处理与分析软件； 计算机、打印机。 3.3 实验原理和方法 1. 齿轮传动的效率及其测定方法 齿轮传动的功率损失主要在于：(1)啮合面的摩擦损失；(2)轮齿搅动润滑油时的油阻损失；(3)轮轴支承在轴承中和轴承内的摩擦损失。齿轮传动的效率即指一对齿轮的从动轮（轴）输出功率与主动轮（轴）输入功率之比。对于采用滚动轴承支承的齿轮传动，满负荷时计入上述损失后，平均效率如表3.1所示。 表3.1 齿轮传动的平均效率 传动类型 齿轮精度等级与结构型式 6、7级，闭式 8级，闭式 脂润滑，开式 圆柱齿轮传动 0.98 0.97 0.95 圆锥齿轮传动 0.97 0.96 0.94 测定效率的方式主要有两种：开放功率流式与封闭功率流式。前者借助一个加载装置（机械制动器、电磁测功器或磁粉制动器）来消耗齿轮传动所传递的能量。其优点是与实际工作情况一致，简单易行，实验装置安装方便；缺点是动力消耗大，对于需作较长时间试验的场合（如疲劳试验），消耗能力尤其严重。而后者采用输出功率反馈给输入的方式，电源只供给齿轮传动中摩擦阻力所消耗的功率，可以大大减小功耗，因此这种实验方案采用较多。 2. 封闭式试验台加载原理 图3.1表示一个加载系统，电机功率通过联轴器1传到齿轮2，带动齿轮3及同一轴上的齿轮6，齿轮6再带动齿轮5。齿轮5的轴与齿轮2的轴之间以一只特殊联轴器和加载器相联接。 设齿轮齿数，齿轮5的转速为(r/min)、扭矩为，则齿轮5处的功率为 若齿轮2、5的轴不作封闭联接，则电机的功率为 式中为传动系统的效率。 而当封闭加载时，在不变的情况下，齿轮2、3、6、5形成的封闭系统的内力产生封闭力矩，其封闭功率为 该功率不需全部由电机提供，此时电机提供的功率仅为 由此可见，，若，则封闭式加载的功率消耗仅为开放式加载功率的1/20。 图3.1 加载系统 图3.2 试验台结构 3. 效率计算 要计算效率，应先决定被试齿轮2处于主动还是被动。在齿轮传动中，主动轮的转向与轮齿啮合作用力形成的扭矩方向相反，而从动轮的转向则与轮齿啮合作用力形成的扭矩方向相同。如图3.1所示，由电机联轴器1决定的方向与齿轮2所受扭矩方向相反，所以持论2为主动轮。设齿轮2、3间的传动效率为，齿轮6、5间的传动效率为（均含支承轴承效率及搅油损失，以便于计算），则电机供给功率可计算如下 电机力矩 当设平均效率时，由上式可得 若电机转向与图3.1中所示的由联轴器力矩1表示的方向相反（本实验所采用的试验台便是这种情况），砝码形成的负荷将保持捏合面不变。从齿轮2的转向来判断，转向与所承受轮齿啮合力的扭矩方向相同，所以齿轮2即为被动轮，而齿轮3和5就成为主动轮，功率流的方向变为5→6→3→2。此时功率流功率大于传出的功率，则电机供给的摩擦功率为 所以 则平均效率为 4. 试验台结构 试验台结构如图3.2所示。其中电机1悬挂式安装，2是重锤式测力计，3是两套相同传动比的齿轮减速器，通过联轴器和加载器4组成封闭加载回路，5是机架，6是电器控制箱。 若测力计的读数为f(mN)，测力矩臂长为l=195mm，则功耗力矩为 减速器采用了螺旋槽加载机构，如图3.3所示。其螺旋角。当砝码1的重量G(N)经动滑轮2施加于滑架3时，滑架即在滑轨4上移动。由于螺旋槽的作用，此时销轴5不动，而槽体产生旋转，带动轴6旋转而产生加载力。加载受力情况如图3.3的上图所示。Q为螺旋槽压在销轴上的载荷，其分力与加载砝码重量相平衡，即；分力则为圆周力，它乘以作用半径r即为作用在封闭系统内的封闭力矩。 图3.3 螺旋槽加载机构 当时，。 测力计的结构和作用原理见实验12。 3.4 实验步骤和要求 脱开测力计挂钩并调零。判断电机转向应为测力杆向下回转。 卸去所有砝码，使加载器销轴处于轴向移动起点附近约2~3mm处。 手扶测力杆，启动电机，空转一分钟。 将测力杆挂上测力计挂钩，读出空载下功耗力矩的力。（该力矩是与载荷无关的因素所引起的损失，如轴承的空载阻力，密封件阻力，箱体内的搅油损失等）。 逐步加载到砝码重250N，每次加载后运转5~10min使趋于稳定状态，记录砝码重及测力计读数，同时注意此两数之间是否大致保持