随着经济管理手段的加强与生产工艺过程自动化的提高, 带式输送机在原煤、焦炭、粮食等大宗散装物料的运输过程中, 正在日益广泛采用电子皮带秤进行计量。这是因为电子皮带秤不仅将所运输物料的瞬时流量与累计量以数字形式显示, 而且还可以用电子计算机进行控制与数据处理, 这不但促进了生产过程自动化, 同时也有效地提高了经济效益。

　　然而, 由于受运输物料流量的波动与皮带速度、皮带张力、现场温度等条件变化所影响, 电子皮带秤的精度与稳定性仍然满足不了要求。除了上列的几种原因外, 电子皮带秤秤架型式与结构对其精度与稳定性也有很大的影响。

　　1　秤架的功用与要求

　　电子皮带秤由皮带速度传感器、皮带重量传感器、皮带秤计量及打印装置等组成。电子皮带秤秤架的主要功用是承受物料荷重, 并将荷重( 力) 全部传递给称重传感器, 见图1。从图中可以看出皮带上的物料( 包括皮带重量) 是通过称量托辊传递给秤架, 再将力传递给称重传感器的。

　　图1　电子皮带秤秤架传递力示意图

　　电子皮带秤的精度与秤架的型式、结构是否合理有很大的关系, 因此对皮带秤秤架提出下列几点要求: ? 型式与结构合理, 具有良好的传力体系, 能克服水平力的出现; ?强度高, 刚性好, 挠度与变形小; ? 重量轻,积灰的水平面积最小, 现场安装适应性广; ?结构简单, 便于制造与维修, 造价低。? 有调整措施。

　　2　秤架型式与结构对称量精度的影响

　　电子皮带秤秤架型式与结构对秤的称量精度的影响可以从下列几方面进行分析。

　　2. 1　受力情况分析

　　多组称量托辊秤架受力见图2。

　　以O1 为圆心, 则P 1a1= b( N 11+ 2N 12+3N 13 ) + e( H 11+ H 12+ H 13) , 故

　　P 1= K 1( N 11+ 2N 12+ 3N 13 ) + K 2 ( H 11+H 12+ H 13 ) 。……………… ( 1)以O2 为圆心, 则P 2a2= b( N 21+ 2N 22+3N 23 ) - e( H 21+ H 22+ H 23) , 故P 2= K 1( N 21+ 2N 22+ 3N 23 ) - K 2 ( H 21+H 22+ H 23 ) 。……………… ( 2)作用在传感器上的力为P = P1+ P 2, 若作用到每组称量托辊上与皮带平行力H 均相等, 即H 11= H 12= H 13= H 21= H 22= H 23=H , 则P = K 1 ( N 11+ 2N 12+ 3N 13+ N 21+ 2N 22+ 3N 23 ) 。…………………… ( 3)式( 1) ～( 3) 中: a 支点到传感器中心的距离, m;b 两组称量托辊的间距,m;e 水平力H 距秤架支点的距离, m;K 1、K 2 秤架结构系数, K 1=b/ a, K 2= e/ a。若e≠0, 对多托辊双杠杆秤架来说, 如果作用于每组称量托辊上的水平力H 相等, 则水平作用力完全可以抵消; 如果作用于每组称量托辊上的水平力H 不相等, 那么水平作用力H 大部分可以抵消, 从而提高了皮带秤的精度。

　　2. 2　称量托辊

　　2. 2. 1　托辊组数

　　电子皮带秤的称量托辊组数对秤的精度有很大影响, 精度随称量段所具有的托辊组数增加而提高。单组称量托辊秤架:EL = D/ 4s 。……………………… ( 4)

　　多组称量托辊秤架:EL = D/ 3ns 。…………………… ( 5)

　　多组称量托辊双杠杆秤架:EL = D/ n( n+ 2) s 。……………… ( 6)式( 4) ～( 6) 中: E L 秤架精度;D 秤架的垂直位移,mm;s 皮带的垂度, mm;n 称量托辊组数。设秤架的最大垂直位移D = 1, 皮带的垂度为称量托辊间距的2%, 托辊间距为1 米,求出秤架的精度值, 可以看出多托辊秤架比单托辊秤架的精度高。双杠杆式秤架又比悬浮式秤架的精度高。秤架型式与结构精度值见表1。

　　然而, 如果称量托辊组数过多, 势必增加秤架的长度, 秤架过长, 制造、安装技术质量都难以保证, 而且会产生挠度, 现场安装适应性小。一般在一个秤架上合理的称量托辊组数为2～4 组, 图3 为皮带秤架弯矩图。表2是4 组与5 组称量托辊秤架在应用一年之后检测其各点得出的挠度值。

　　从表2 与图3 可以看出, 4 组托辊秤架的挠度与弯距均比5 组托辊秤架的小。所以为了获得较高的精度而要增加称量托辊组数又不增加单件秤架的长度, 以避免秤架产生挠度和形变, 而采用双杠杆式秤架最为合理。

　　2. 2. 2　托辊组数对精度稳定性的影响

　　托辊组数对精度稳定性的影响从式( 7)

　　可知。对于n 组称量托辊双杠杆式秤架, 传感器承受荷重为:P = [ n( n+ 2) ] Gb/ 2( n+ 1) 。…… ( 7)式中: G 每米皮带长度荷重, kg/ m;n 称量托辊组数。设n= 4 或n= 6 与单托辊秤架比较, 测量的荷重见表3。

　　从表3 可以看出, 4 组托辊双杠杆式秤架所测量的荷重为单托辊式秤架的2. 4 倍, 6 组托辊双杠杆式秤架所测量的荷重为单托辊式秤架的3. 43 倍, 这就是说皮带秤称量段上的荷重越多, 皮带上的不均匀负荷对精度的稳定性的影响就越小。

　　2. 2. 3　输送机支架

　　在称重系统的设计中, 还应考虑传感器的挠曲、秤架和称重桥系统的挠曲以及输送机支撑结构的挠曲, 极重要的是这些挠曲值不宜过大。在秤的制造过程中, 对传感器的挠曲、秤架和称重桥系统的挠曲量都做了控制, 只有输送机支撑结构的挠曲是一个可变量。因此, 对支撑着皮带秤前、后各四组托辊的输送机纵梁应有足够的刚度和满足要求的支撑, 以使+ 4 到- 4 个托辊间的相对挠曲不超过0.4mm, 在安装秤的部位, 输送机不应有伸缩、接头或纵梁的拼接。

　　3　结束语

　　综上所述, 从精度与稳定性要求看, 多组称量托辊双杠杆秤架比较满足要求。结合工矿企业对皮带运输实行计量自动化、精确化的要