機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計課程實驗指導(dǎo)書-

課程試驗指導(dǎo)書(機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計課程組編制)2023年試驗一 傳動系統(tǒng)的空載功率測定〔兩學(xué)時〕一、試驗?zāi)康牧私鈧鲃酉到y(tǒng)空載功率損失在機(jī)床主電機(jī)功率中所占的比重。了解機(jī)床傳動系統(tǒng)的安排和構(gòu)造設(shè)計對空載功率損耗的影響。把握機(jī)床傳動系統(tǒng)空載功率的測定方法和儀器的使用。二、試驗內(nèi)容測量機(jī)床電機(jī)空轉(zhuǎn)時的空載功率。功率。功率。下的空載功率。三、試驗原理Pc外，還消Pi和機(jī)床有了切削負(fù)載Pa。用公式表示為P=Pc+Pi+Pa式中P——機(jī)床電機(jī)功率(kw)；(kw)；Pi——機(jī)床傳動系統(tǒng)的空載功率(kw)；Pa——載荷附加功率(kw)。Pc的切削條件從工藝手冊中查到，或用簡化后的切削力計算公式依據(jù)切削用量進(jìn)展計算求得。耗功率。它隨切削功率的增加而增大。用公式表示為PPacP c

——機(jī)床傳動鏈的總機(jī)械效率。 …; 1 2 3,,——為主傳動鏈內(nèi)的各傳動副的機(jī)械效率。1 2 2中全部運動零件的機(jī)械摩擦損耗功率，包括導(dǎo)軌、油封、摩擦離合器磨擦片等。差等所引起的附加摩擦。件的種類、尺寸大小、浸油深度、油的粘度、溫度和傳動件的轉(zhuǎn)速。的功率。假設(shè)機(jī)床的電機(jī)同時帶動主傳動系統(tǒng)和進(jìn)給傳動系統(tǒng)(如臥式車床)，則機(jī)床傳動系統(tǒng)的總空載功率Pi=Pmi + Pji式中Pi(kw)；Pmi——機(jī)床主傳動系統(tǒng)空載功率(kw)；Pji ——進(jìn)給傳動系統(tǒng)空載功率(kw)。裝配質(zhì)量和潤滑油的性質(zhì)等有關(guān)。即傳動件越多、轉(zhuǎn)速越高、帶和軸承等的預(yù)緊力越大、裝配質(zhì)量越差，則空載功率越大。床直接確定其空載功率，準(zhǔn)確牢靠。四、試驗設(shè)備和儀器(CA6140C620—1型)。WB2P412R有功功率變送器一臺。WB2P412RRV、I輸入，0~5V確定值輸出的三相三線有功功率變送器。該變送器承受高速數(shù)字采集和同步數(shù)據(jù)快速處理技術(shù)，保證了電流電壓的有效值變換、進(jìn)而實現(xiàn)了有功功率的準(zhǔn)確測量。變送器與現(xiàn)場信號完全隔離，能適于簡單環(huán)境的有功功率的測量應(yīng)用。變送器外形尺寸圖〔單位：mm〕變送器的引腳定義及接線〔俯視〕1~10引腳輸入，關(guān)心電11~17連接，接線原理及信號定義見圖二。35100351008811810114-3.5圖1-1 R型外型及安裝尺寸1-2三相三線有功功率變送器接線主要技術(shù)指標(biāo)精度等級：0.5輸入標(biāo)稱A：≤500、≤5A輸出標(biāo)稱D：V=0~5Vz輸入頻響：40HZ~70HZ響應(yīng)時間：<399ms線性范圍：7. V：20%~125% 標(biāo)稱值8. I：1%~125% 標(biāo)稱值9. C：0.1〔滯后〕~1~0.1〔超前〕負(fù)載力量：5mA輸入阻抗：V

≥10 Ri=Vⅹ1KΩ/V I≈0X X X210倍標(biāo)稱值13. 關(guān)心電源：R1：+12V/R4：+24靜態(tài)功耗：600mw隔離耐壓：2500VDC/1分鐘溫度漂移：≤0.2%〔額定輸出〕留意事項變送器的關(guān)心電源等級和極性切不行插錯，否則將損壞變送器。跌落。變送器必需嚴(yán)格依據(jù)引腳定義使用、其他引腳不能作它用。本產(chǎn)品內(nèi)部未設(shè)置防雷電路，當(dāng)傳感器的輸出、輸入導(dǎo)線暴露于室外環(huán)境時，請留意實行防雷措施。五、試驗的步驟、方法和留意事項試驗前的預(yù)備工作為了保證人身、設(shè)備安全和試驗順當(dāng)?shù)剡M(jìn)展，試驗前應(yīng)作如下預(yù)備工作：生疏機(jī)床傳動系統(tǒng)和操縱手柄的位置與作用，把握機(jī)床的操作方法。了解儀器的性能及使用方法，檢查儀器量程是否滿足要求。作好試驗人員的分工、各負(fù)其責(zé)。試驗步驟、方法接線依據(jù)試驗設(shè)備，依據(jù)接線圖進(jìn)展接線。閱讀電機(jī)空載功率〔Pe〕的儀表指示。測量時，在切斷電源的狀況下，先將電機(jī)上的v帶全部卸下，再啟動電機(jī)運轉(zhuǎn)。待儀表指針穩(wěn)定后，讀取電動機(jī)空載運轉(zhuǎn)時的儀表指示格數(shù)?？者\轉(zhuǎn)裝上電機(jī)至主軸箱的全部V帶，讓機(jī)床主傳動系統(tǒng)空運轉(zhuǎn)10~20min后，再進(jìn)展測量。由高至低適級轉(zhuǎn)變主軸轉(zhuǎn)速，每換一次轉(zhuǎn)速測量如下三個數(shù)值，并分別記在試驗報告中。測量機(jī)床傳動系統(tǒng)總空載功率〔Pi〕的儀表指示數(shù)。此時進(jìn)給系統(tǒng)選取一般進(jìn)給中較高一級進(jìn)給量的傳動路線。測量機(jī)床主傳動系統(tǒng)空載功率(Pm)路線。測量脫開主軸時主變速系統(tǒng)空載功率(Pd)的儀表指示數(shù)。測量時，應(yīng)在主傳動系統(tǒng)中距主軸最近處脫開傳動聯(lián)系，使主軸部件停頓運動。由于本試驗選用CA6l4024級，因此需共測24組上述三個數(shù)值。試驗中應(yīng)留意事項接線和拆線時，必需先將電源刀閘拉開，切斷機(jī)床總電源，以保證人身安全。接好線后，必需反復(fù)檢查有無導(dǎo)線虛接或接錯現(xiàn)象，確實無誤后，方可接通電源進(jìn)展試驗。測量儀器必需預(yù)先調(diào)整好足夠的量程范圍。在進(jìn)展讀數(shù)時，力求每次在一樣狀況下讀取(即在指針穩(wěn)定后讀數(shù)肯定的平均值讀數(shù))。

六、試驗數(shù)據(jù)的處理依據(jù)試驗記錄，應(yīng)完成以下試驗數(shù)據(jù)處理的工作：Pe(kw)；Pd(kw)；Pm(kw)；m d 24PPPm d 24組數(shù)據(jù)。對每組經(jīng)換算的空載功率作以下計算，并記入表1-2中：f m 計算主軸部件在各級主軸轉(zhuǎn)速下的空載功率P＝P—Pf m mPj＝Pi—P。m對每組經(jīng)換算的空載功率，作以下百分比計算，并記入表中：用(Pf )100%計算各級主軸轉(zhuǎn)速下主軸部件空載功率Pi所占百分?jǐn)?shù)。用(PjPi)100% 主軸轉(zhuǎn)速下進(jìn)給系統(tǒng)空載功率所占百分?jǐn)?shù)。七、思考題(分段)的現(xiàn)象？空載功率隨主軸轉(zhuǎn)速上升呈什么趨勢？為什么。斷開主軸與接通主軸，為什么空載功率的差值較大?如何？說明白什么問題？八、試驗報告班級 姓名 試驗日期1-11-2中的各項內(nèi)容。表1-1 空載功率測定儀表指示讀數(shù)記錄接通進(jìn)給接通主軸脫開主軸主軸部件進(jìn)給系統(tǒng)主軸所占百分比進(jìn)給所占百分比Pi(kw)Pm(kw)Pd(kw)Pf=Pm-Pd(kw)Pj=Pi-Pm(kw)(Pf/Pi)×100%(Pj/Pi)100%×主軸轉(zhuǎn)速〔r/min〕備注〕，分別以主傳動系在圖1-3主軸轉(zhuǎn)速〔r/min〕備注1-3主軸轉(zhuǎn)速與空載功率關(guān)系曲線對機(jī)床傳動系統(tǒng)的設(shè)計有哪些指導(dǎo)意義？試驗二溫度對機(jī)械系統(tǒng)的影響〔兩學(xué)時〕一、試驗?zāi)康牡臓顩r，以及分析各熱源對加工精度的影響。了解、分析削減機(jī)床熱變形的措施。生疏把握測定機(jī)床溫度場分布和熱變形的方法。的處理方法。二、試驗內(nèi)容測定臥式車床主軸箱溫升后主軸中心線在空間位置的變化。測定主軸箱及床身的溫度場。理方法。三、試驗原理以分為兩大類：即內(nèi)部熱源和外部熱源。其中內(nèi)部熱源包括機(jī)床的傳動件(如電動機(jī)、軸承、齒輪副、離合器、導(dǎo)軌副和液壓系統(tǒng)等)()的變化和各種熱輻射()的影響。但熱源的熱量本身并不直接產(chǎn)生變形，只有當(dāng)熱源的熱通過熱傳導(dǎo)、對流和輻射等傳熱方式(在機(jī)床上，傳熱的主要方式是熱傳導(dǎo))向外傳熱，使機(jī)床各部件產(chǎn)生溫升，形成溫度差以后，才會消滅熱變形現(xiàn)象。示為T=?〔x，y，z，t〕示為T機(jī)床上一般為不穩(wěn)定溫度場。布及其所產(chǎn)生的熱量都是不均勻的，因此機(jī)床各個零部件的溫升和熱膨脹也就不均勻，從而轉(zhuǎn)變了各運動部件的相對位置及其位移的軌跡，因此，影響加工精度；轉(zhuǎn)變滑移面的間隙，降低油膜的承載力量，惡化機(jī)床的工作條件；由于工件升溫，與測量工具的溫度不同，影響了測量精度。熱變形對自動機(jī)床和自動線以及高精度機(jī)床的影響更為嚴(yán)峻。不均勻的溫度場將引起熱變形，現(xiàn)以床身為例，如圖2—1所L方向的溫度是均勻的，而上、下部的溫度不均勻，呈線性分布。溫升前，該件外形如圖中狀如虛線所示。伸長雖很小，可以近似地認(rèn)為CE≈CDLBF≈CE+2BC≈EF式中L——縱向熱膨脹量。故BCEFL4DF BC所以，熱變形彎曲量為

CDABL LDF

CDBC

2 4

LL因LLaT

AB H 8H式中T-——溫升〔℃；

8H——--線膨脹系數(shù)〔℃-。變化較大，床身在主軸箱下部和導(dǎo)軌處的溫度分布不同，主軸箱體也有熱變形，因此，主軸中心經(jīng)與床身導(dǎo)軌間熱變形量是很難用計算法求出的。2-1熱變形彎曲量計算圖本試驗是在車床主軸箱空運轉(zhuǎn)條件下進(jìn)展車床熱變形和溫度其主要緣由是：端的熱膨脹量，使主軸中心線在垂直面內(nèi)，以主軸箱垂直方向的定位面為基準(zhǔn)，傾斜地向上上升。在水平面內(nèi)以主軸箱側(cè)向定位面為基準(zhǔn)，向前偏移。濺攪拌后，形成一個熱源，通過箱體底部傳給床身，床身受熱后變形，產(chǎn)生翹曲，使主軸箱在床身上的垂直方向定位基面和側(cè)向2—2所示。綜合變形量。2-2車床熱變形示意圖四、試驗用設(shè)備和儀器臥式車床一臺。紅外測溫儀一臺及DALLAS18B20數(shù)個。(也可用非接觸式電容測微儀或渦流測微儀)。檢驗棒一根。教學(xué)。儀器工作原則簡介如下：DALLAS18B20特性：只需一個端口引線每個傳感器僅有唯一一個64位序列碼儲存在ROM中不需擴(kuò)展外部設(shè)備可從數(shù)據(jù)線獲得電源，電壓范圍為3.0v---5.5v測量溫度范圍-55℃—+125℃〔-67℉—+257℉〕-10℃—+85℃時準(zhǔn)確度為±0.5℃溫度區(qū)分率選擇范圍為9—12位將溫度模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量所需時間僅為12ms報警溫度可自行設(shè)定利用其報警功能，可以辨識出超過溫度范圍的設(shè)備DS1822圖2-3外形及引腳說明圖2-3外形及引腳說明DS18B20912DS18B20通過一條總線交換信息，即只需要一條數(shù)據(jù)線與微處理器相連。測溫范圍為-55℃—+125℃，-10℃—+85℃時準(zhǔn)確度為±0.5℃DS18B20〔寄生電源，不需要外接電源。DS18B2064DS18B20備或機(jī)器的溫度治理系統(tǒng)以及工藝治理和掌握系統(tǒng)。腳。在寄生電源時，V必需接地。DD腳。在寄生電源時，V必需接地。DD8-PIN5SOIC*TO-921符號GND說明接地42DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。一條引腳，當(dāng)使用寄生電源時，也給設(shè)備供電。33VDDV選擇外接電源引DD2-4DS18B202-1，2-5、2-6。64ROM2器用來儲存溫度傳感器的數(shù)字輸出。另外，中間結(jié)果暫存供給1H

和T〕和1字節(jié)配置存放器。配置L9、10、11和12位，由使用者調(diào)整，相對應(yīng)的最小溫度轉(zhuǎn)化量為0.5℃、0.125℃0.0625℃12THT〔EEPROM，當(dāng)關(guān)閉電源后，L數(shù)據(jù)照舊保存。DS18B20Dallas行總線聯(lián)絡(luò)。由于全部傳感器通過一個三態(tài)或開路漏極端口在這個總線系統(tǒng)中，微處理器〔主設(shè)備〕使用傳感器唯一的序列碼區(qū)分傳感器，并安排地址。DS18B20通過DQ〔C，pp當(dāng)總線為低電位時，它向設(shè)備供電。這種從單總線中獲得電源的DS18B20也可以由外部電源通過Vss口供電。2-5有外接電源時連線接法2-6無外接電源時連線接法紅外測溫儀工作原理反射的以及透過的能量會聚到探測器上。測溫儀的電子元件將此信息轉(zhuǎn)換成溫度讀數(shù)并顯示在測溫儀的顯示面板上。操作方法瞄準(zhǔn)。顯示面板英文字母HOLD消滅，且測溫儀將保存讀數(shù)7秒種。假設(shè)消滅電池圖標(biāo)，則表示電池電壓低。留意事項測溫儀均需避開以下狀況：電焊和感應(yīng)加熱器引起的電磁場〔EMF〕靜電〔由于環(huán)境溫度變化太大或突然變化引起，使用前30分鐘的時間進(jìn)展恒定〕不要將測溫儀靠近或放在高溫物體上MT系列紅外測溫儀主要性能參數(shù)型號型號MT4放射率預(yù)置0.95溫度區(qū)分率0.2℃距離系數(shù)8：1溫度范圍-18～275℃-1～275℃，±2%或±2℃精度-18～-1℃，±3℃重復(fù)性讀數(shù)的±2%或±2℃響應(yīng)時間500毫秒工作環(huán)溫范圍0～50℃尺寸/重量152×101×38毫米／227克五、試驗步驟、方法及留意事項車床溫升后，主軸中心線在空間的位置發(fā)生了變化，為了測出主軸中心線的偏移量，在檢驗棒上選取近軸點和遠(yuǎn)軸點，以測定主軸中心線在其垂直面內(nèi)和水平面內(nèi)的偏移量。因此應(yīng)在機(jī)床2-7所示的安裝位置，在檢驗棒上進(jìn)展測量。兩次千分表所測得的讀數(shù)差就是中心線的偏移量。2-7檢驗棒和千分表安裝位置位置。留意在主軸端與檢驗棒上應(yīng)作出符號標(biāo)記。具體試驗步驟如下：號標(biāo)記記出兩者原始的位置。2—5所示。將溜板移至測量位置(近軸點和遠(yuǎn)軸點)，千分表觸頭要靠緊檢、c點，然后將表針對“0b、d點，并登記讀數(shù)，然后移開溜板。記錄室溫，翻開主軸箱蓋，用紅外測溫儀順次測量各熱源(主)2—2內(nèi)。主軸以最高轉(zhuǎn)速空車運轉(zhuǎn)。每隔半小時(最初幾次可每隔l0min)，停車后翻開箱蓋，測量各熱源的溫度(要求每次測量的挨次和測量點的位置力求全都)2—2內(nèi)。a、cb，d位置，登記各點千分表表