开放功率流式试验台的主要优点是:结构简单,体积小,可在运行中对被测装 置加载,制造、安装方便,加载稳定可靠,能方便地进行不同结构尺寸的被测装置 的安装测试,但由于功率流开放的缘故,使其动力消耗大,造成能源的极大浪费, 试验费用高昂,对于各类齿轮传动装置的寿命试验,这点显得尤其突出。这是开放 功率流式试验台固有的缺点,故此类试验台多用于中、小功率非长期运转的试验 (2)封闭功率流式试验台 鉴于开放功率流式试验台功率消耗大,试验费用高,能源浪费严重等缺点 近年来又发展了封闭功率流式试验台。所谓封闭功率流就是指能量传输的路线在整 个试验台上形成一个闭合回路。封闭功率流式试验台构成原理如图2-2所示。它是 用加载装置,即换能器将所消耗能量的一部分转换为其它形式的能量在回输给系统 从而达到即加载又节能的目的。因此,在现代被测装置的性能试验中,愈来愈广泛 L丝对 想制台=== 图2-2射闭功高流式试脸台构成愿理 图中符号盒义为:一功率流一一需¨一>创富 地采用该类试验台 根据能量转化的方式不同,封闭功率流失试验台又分为机械功率封闭式试验台 和电功率封闭式试验台两种类型。机械功率封闭式试验台种类较多,在此不作介绍, 必要时可参阅有关资料 电功率封闭式试验台由于其组合方便,互用性好,结构简单,加载精度高,节 能效果好,操作控制方便等优点,越来越多地应用于齿轮传动装置的检测试验中 图2-3位其结构原理图 TnP显示-Tan2P2显示 升速 U 电动机 试件 装置发电机 传感器 图2-3电功率封团试验台结构原理国
7 开放 功 率流 式 试验 台 的主 要 优点 是：结 构 简单 ，体 积 小，可在 运 行中 对 被测 装 置加 载 ，制造 、安 装方 便 ，加载 稳 定可 靠 ，能方 便 地进 行 不同 结 构尺 寸 的被 测 装置 的安 装 测试 ， 但由 于 功率 流 开放 的 缘故 ， 使其 动 力 消耗 大 ，造 成 能源 的 极大 浪 费， 试验 费 用高 昂，对 于各 类 齿轮 传 动装 置 的 寿命 试 验，这点 显 得尤 其 突出 。这 是 开放 功率 流 式试 验 台固 有 的缺 点 ，故 此 类试 验 台多 用 于 中、 小 功率 非 长期 运 转的 试 验。 （2）封闭功率流 式试 验 台 鉴于开放功率流式试验台功率消耗大，试验费用高，能源浪费严重等缺点， 近年 来 又发 展 了封 闭 功率 流 式试 验 台 。所 谓 封闭 功 率流 就 是指 能 量传 输 的路 线 在整 个试 验 台 上形 成 一个 闭 合 回路 。 封闭 功 率 流式 试 验台 构 成 原理 如 图2- 2所示 。 它是 用加 载 装 置,即换 能 器 将所 消 耗能 量 的 一部 分 转换 为 其 它形 式 的能 量 在 回输 给 系统 , 从而 达 到即 加 载又 节 能的 目 的。因此 ，在现 代 被测 装 置的 性 能试 验 中，愈来 愈 广泛 地采用该类试验台。 根据 能 量转 化 的方 式 不同 ，封闭 功 率流 失 试验 台 又分 为 机械 功 率封 闭 式试 验 台 和电 功 率封 闭 式试 验 台两 种 类型 。机 械 功率 封 闭式 试 验台 种 类较 多 ，在此 不 作介 绍， 必要时可参阅有关资料。 电功 率 封闭 式 试验 台 由于 其 组合 方 便，互 用性 好，结 构简 单，加 载精 度 高，节 能效 果 好， 操 作控 制 方便 等 优点 ， 越来 越 多地 应 用 于齿 轮 传动 装 置的 检 测试 验 中。 图2-3位其结构原 理图
电功率封闭式试验台又可分为交流电封闭和直流电封闭两种。目前,作为产品 的交流电封闭试验台是采用电动机-—-—-发电机组驱动,驱动效率低,能量传输环节 多,环路损失大,且其控制系统复杂,占地面积大,投资高昂,但因其维护、使用 方便,故对于大功率传动试验尚多采用此类试验台 直流电封闭试验台的驱动采用直流电动机,经被测减速器和陪试箱装置,由直 流发电机转换为直流电能又回输给直流电动机。系统的功率损耗由整流装置补充 其能量传输环节少,环路效率高,且直流电动机易实现自动控制,故直流电封闭功 率试验台应用广泛 、实验目的: 了解电功率封闭式齿轮传动试验台的基本原理、结构及特点。掌握功率流分析 效率测定的方法。 三、实验要求 测量单级圆柱齿轮减速器的传动效率,画出它的效率曲线。 2.初步了解拟定实验方案、设计实验装置和数据测量等方面的知识。 四、实验设备: Z-45直流电动机2台,2J型转矩转速传感器2台,ZD10型减速器2台, JXW-1型机械效率仪1台,TSGC-20调压器1台,加载控制箱1台 CP-80打印机1台。 五、实验装置原理及使用: 试验台的结构(见图2-4) 1一直电机 2一弹住联轴器 4一弹性联轴器:5一减速器(实验机):一弹性联轴 7—传感器; 一弹性联轴器 诚速器(增速机》 0.11-带轮 一直流电机 加载方法 本试验台采用简单电封闭加载。图2-5时电封闭加载的工作原理图。两台同型 号直流电机同时并联于电源,一对传动比i=1的齿轮分别装在两电机轴上并相互啮 合。通电后两台电机转速相同,转向如图所示。此时齿轮虽然以啮合传动,但轮齿 上不受力,相当于空载运转。现在若改变电机1的磁场强度,提高它的转速,而电 机2的磁场强度维持原状不变,这时,电机1就要通过轮齿传动迫使电机2超过它原
8 电功 率 封闭 式 试验 台 又可 分 为交 流 电封 闭 和直 流 电 封闭 两 种。目 前，作 为产 品 的交 流 电封 闭 试验 台 是采 用 电动 机- ---发 电机 组 驱 动，驱 动 效率 低，能 量传 输 环节 多，环 路损 失 大，且其 控 制系 统 复杂 ，占地 面 积大 ，投资 高 昂，但因 其 维护 、使用 方便，故对于大功率传动试验尚多采用此类试验台。 直流 电 封闭 试 验台 的 驱动 采 用直 流 电动 机，经 被测 减 速器 和 陪试 箱 装置 ，由 直 流发 电 机转 换 为直 流 电能 又 回输 给 直流 电 动机 。 系 统的 功 率损 耗 由整 流 装置 补 充， 其能 量 传输 环 节少 ，环 路 效率 高，且 直 流电 动 机易 实 现自 动 控制 ，故 直 流电 封 闭功 率试验台应用广泛 。 二、实验目的： 了解 电 功率 封 闭式 齿 轮传 动 试验 台 的基 本 原理 、结 构 及特 点 。掌握 功 率流 分 析、 效率测定的方法。 三、实验要求： 1． 测量单级圆柱齿轮减速器的传动效率，画出它的效率曲线。 2． 初步了解拟定实验方案、设计实验装置和数据测量等方面的知识。 四、实验设备： Z-45直流电动机2台， ZJ型转 矩 转速 传 感器 2台 ， ZD1 0型 减 速器 2台 ， JXW-1型机械效率 仪1台， TSG C-2 0调压器1台， 加 载 控制 箱1台 ， CP-80打印机1台。 五、实验装置原理及使用： 1． 试验台的结构（见图2 -4） 2． 加载方法 本试 验 台 采用 简 单电 封 闭 加载 。 图2- 5时电 封 闭加 载 的 工作 原 理图 。 两 台同 型 号直 流 电 机同 时 并联 于 电 源， 一 对传 动 比i=1的齿轮 分 别装 在 两电 机 轴 上并 相 互啮 合 。通 电 后两 台 电机 转 速相 同 ，转向 如 图所 示 。此时 齿 轮虽 然 以啮 合 传动 ，但 轮齿 上不 受 力 ，相 当 于空 载 运 转。 现 在若 改 变 电机 1的 磁 场 强度 ， 提高 它 的 转速 ， 而电 机2的 磁场 强 度维 持 原 状不 变 ，这 时 ， 电机 1就 要 通过 轮 齿 传动 迫 使电 机 2超 过 它原
有的转速运转。于是,电机2进入发电状态,变 成发电机,转子上产生一个阻力矩。这个阻力矩 就成了齿轮的负载。电机1的转速提升愈多,即 两电机的转速差愈大,齿轮上的负载也愈大。可 以看出,给齿轮加载,只需转动电机的调速旋钮 操作很方便。 由于电机2始终与电源并联,它发出的电的 极性又与电源一致,所以能反馈给电源。这样, 从加载系统的能量传输过程看,形成一个封闭循 环,如图2-6所示,故称这种加载方法为“电封 闭加载”。这种加载方法与开式加载相比,可以 节约近60%的能耗。 25电闭加服理 电部电动机}机械传动发电机 图2-6封闭循环图 转矩和转速的测量 本试验台采用两台J型转矩转速传感器和与之配套的JXW-1型机械效率仪,分 别测量显示主动轴和从动轴的转矩和转速。通过机械效率仪的处理,还可以直接打 印出传动功率,传动效率等数据。 转矩转速传感器的结构示意图见图2-7,工作原理见图2-8 盘形磁极 线图 图2-7货结构图 巴2-8传感〓工作理图 基座上有两个环形磁极A和B(好 象内齿圈),测扭轴上有两个盘形磁极A"和B"(好象外齿轮)。盘形磁极的外径略 小于相对的环形磁极的内径,且A与A"共面,B′与B"共面,当它们相对转动时,磁
9 有 的转 速 运 转 。于 是 ， 电机 2进 入发 电 状 态， 变 成发 电 机，转 子上 产 生一 个 阻力 矩 。这 个 阻力 矩 就 成了 齿 轮 的 负载 。 电 机1的 转 速提 升 愈 多， 即 两电 机 的转 速 差愈 大 ，齿 轮 上的 负 载也 愈 大。可 以看 出 ，给 齿 轮加 载，只 需转 动 电机 的 调速 旋 钮， 操作很方便。 由 于电 机 2始 终 与 电 源 并联 ， 它 发 出的 电 的 极性 又 与电 源 一致 ， 所以 能 反馈 给 电源 。 这样 ， 从加 载 系统 的 能量 传 输过 程 看，形 成一 个 封闭 循 环 ，如 图 2-6所 示 ， 故称 这 种 加 载方 法 为 “电 封 闭加 载 ”。这 种加 载 方法 与 开式 加 载相 比 ，可 以 节约近60%的能耗 。 3． 转矩和转速的测量 本试 验 台 采用 两 台ZJ型 转 矩转 速 传 感器 和 与之 配 套 的JX W-1型 机械 效 率 仪， 分 别测 量 显示 主 动轴 和 从动 轴 的转 矩 和转 速。通 过机 械 效率 仪 的处 理，还 可以 直 接打 印出传动功率，传动效率等数据。 转矩转速传感器的结 构示 意 图见 图2 -7，工 作 原 理见 图2 -8。 基座 上 有两 个 环形 磁 极A 和B（ 好 象内 齿 圈），测 扭轴 上 有两 个 盘形 磁 极A和B（ 好象 外 齿轮 ）。盘形 磁 极的 外 径略 小 于相 对 的 环形 磁 极 的内 径 ， 且A与 A共面 ， B与 B共 面 ， 当它 们 相 对转 动 时 ，磁
极相对,磁路就闭合:磁极错开,磁路就断开,于是就使处于磁路内的线圈感生电 压信号。当轴受到扭转后,两线圈产生的电压信号就出现相应的相位差(图2-8) 由于扭转角与转矩成正比,所以,相位差的大小就反映了转矩的大小。经过JXW-1 型机械效率仪处理后,就显示出转矩的大小 转速通过机械效率仪的电子电路,计算出一定时间间隔内电信号的个数,并以 每份转”单位显示出来。 测量时,先应注意“调零”,即当轴不受扭时,效率仪所显示的转矩在理论上 讲应为零。若显示不为零时,应开动传感器上的电机进行调零。若显示不为零时, 应开动传感器上的电机进行调零,使效率仪的转矩显示值为零。 六、数据处理及打印 利用JXW-1型机械效率仪对检测到的参量处理后,用打印机打印出来。 1.检测及计算出的八个参量分别是: 主动轴转矩M1,主动轴转速n,主动功率P1,从动轴转矩M2,从动轴转速n2,从动轴 功率P2,转速比(nn/n2),效率n。 2.操作规程 1)闭合电源总开关前,应将机械效率仪、打印机和控制箱的电源开关置于断 开位置。 (2)打开机械效率仪的电源开关,预置参数。 (3)打开打印机,先闭合打印机左侧的开关,面板上的红色指示灯亮,再将机 械效率仪上的打印选择键置于打印状态即可 3.使用注意事项 (1)闭合电源开关时,仪器的开关必须置于断开位置。 (2)打印机两个色带盘上卷存的色带量应保持基本相等,否则不能正常打印。 一旦出现打印机头阻塞声或只在某一位置上振动,可能与色带的卷存量不相等有 关,应断开打印机电源开关对色带进行检查调整。 (3)打印机有时因随机干扰出现异常时(如打印出较黑的线条),应立即断开 打印机电源开关,然后重新启动 4)试验完毕应分别将打印机、效率仪和控制箱的电源开关断开。 七、实验操作 检查各仪器的连线以及各开关、手轮位置是否正确。 2 闭合交流电源开关,并闭合控制箱开关。 闭合机械效率仪电源开关,并送入参数,操作程序见表2-1 依次按下控制箱面板上的“顺”、“逆”按钮,调节中间手轮,使电压达到 230伏 5.调解调压器,使主电机转速至其额定转速1440r/min
10 极相 对 ，磁路 就 闭合 ；磁 极错 开 ，磁路 就 断开 ，于 是就 使 处于 磁 路内 的 线圈 感 生电 压信 号 。当轴 受 到扭 转 后 ，两 线 圈产 生 的电 压 信号 就 出现 相 应的 相 位差（ 图2 -8）。 由于 扭 转 角与 转 矩成 正 比 ，所 以 ，相 位 差 的大 小 就反 映 了 转矩 的 大 小。 经 过JX W-1 型机械效率仪处理后，就显示出转矩的大小。 转速 通 过机 械 效率 仪 的电 子 电路 ，计 算 出一 定 时间 间 隔内 电 信号 的 个数 ，并 以 “每份转”单位显示出来。 测量 时，先 应注 意“ 调 零”，即 当轴 不 受扭 时，效 率仪 所 显示 的 转矩 在 理论 上 讲应 为 零。 若 显示 不 为零 时 ，应 开 动传 感 器上 的 电 机进 行 调零 。 若显 示 不为 零 时， 应开动传感器上的电机进行调零，使效率仪的转矩显示值为零。 六、数据处理及打印： 利用JXW-1型机械 效率 仪 对检 测 到的 参 量处 理 后 ，用 打 印机 打 印出 来 。 1． 检测及计算出的八个参量分别是： 主动 轴 转矩 M1,主 动轴 转 速n1，主 动 功率P1 ，从 动 轴转 矩 M2，从 动轴 转 速n2，从 动轴 功率P2，转速比（n1 / n2），效率η 。 2． 操作规程 （1） 闭 合电 源 总 开 关前 ， 应 将 机械 效 率 仪 、打 印 机 和控 制 箱 的 电源 开 关 置 于断 开位置。 （2） 打开机械效率仪的电源开关，预置参数。 （3） 打 开打 印 机 ， 先闭 合 打 印 机左 侧 的 开 关， 面 板 上的 红 色 指 示灯 亮 ， 再 将机 械效率仪上的打印选择键置于打印状态即可。 3． 使用注意事项 （1）闭合电源开 关时 ， 仪器 的 开关 必 须置 于 断 开位 置 。 （2） 打 印机 两 个 色 带盘 上 卷 存 的色 带 量 应 保持 基 本 相 等， 否 则 不能 正 常 打 印。 一旦出现打印机头阻塞声或只在某一位置上振动，可能与色带的卷存量不相等有 关，应断开打印机电源开关对色带进行检查调整。 （3） 打 印机 有 时 因 随机 干 扰 出 现异 常 时 （ 如打 印 出 较 黑的 线 条 ）， 应 立 即 断开 打印机电源开关，然后重新启动。 （4）试验完毕应 分别 将 打印 机 、效 率 仪和 控 制 箱的 电 源开 关 断开 。 七、实验操作 1． 检查各仪器的连线以及各开关、手轮位置是否正确。 2． 闭合交流电源开关，并闭合控制箱开关。 3． 闭合机械效率仪电源开关，并送入参数，操作程序见表 2-1。 4． 依次 按 下控 制 箱面 板 上的“ 顺 ”、“ 逆 ”按 钮 ，调节 中 间手 轮 ，使电 压 达到 230伏。 5． 调解调压器，使主电机转速至其额定转速1 440 r/ mi n