传输皮带秤综述(一)

　　传输皮带秤由称量秤架、传感器、称重控制显示仪表、测速/测距传感器组成。在使用时必须安装在皮带输送机上,用来称量传输皮带上可运送的散料的总量。被广泛用于港口、工矿、电厂等场所。是计量大宗物料的重要大型衡器。与其它类衡器相比,传输皮带秤有一些显著的特点。

　　(1)传输皮带秤的测量结果,不仅取决于称量架,还取决于皮带输送机的性能。同一台称重架配用不同的皮带输送机,其称重结果可以有很大的差异。造成这种差异的主要原因是所谓的“皮带效应”。

　　(2)传输皮带秤的称量结果,不仅取决于对物料质量的测量精度,还取决于对皮带运行速度或距离的测量精度。它的测量结果有赖于质量和长度两个物理量的精度。

　　(3)到目前为止,皮带秤尚未建立一个能定量描述的数学模型。

　　(4)传输皮带秤是唯一能对大宗物料进行连续称量的自动衡器,其量程由每(小)时几吨至每(小)时几千吨,甚至万吨以上,且连续工作的时间均非常长。因此对传输皮带秤的校验、维护和工作的稳定性、可靠性都是用户非常关心的问题。

　　1　传输皮带秤的数学模型

　　大多数的文章和书本中都是针对皮带秤的称重架,给出各支点的静力平衡方程式,使我们能求出称量传感器受力大小和秤架的应力强度要求。图1示出单托辊、双杠杆和悬浮式秤架的受力特性图。这种分析完全是按静力平衡来分析,既没有考虑到皮带的影响,也没能从动态称量的特点来分析皮带秤的称量过程。所以这样的分析,很难使读者对传输皮带秤的称量过程有一明晰的了解。

　　单托辊式秤架力平衡方程式:

　　在考虑皮带的影响时,最基本的考虑,即是皮带的张力将在称量托辊上产生一个附加力。这是因为,通常为了使皮带的称量托辊能始终保持接触,总是使称量托辊比输送托辊稍高出一点。致使称量托辊的两侧皮带之间产生一个倾斜角α,假如皮带是完全柔性的,由此产生的附加力为2Tsinα,T为皮带的张力。

　　另外由于物料的质量,使两个称量托辊间的皮带下垂产生位移,这同样使皮带以称量托辊间形成倾斜角,产生附加力。其力的大小为:

　　以上是考虑皮带张力影响的最基本的表达式。但实际情况要复杂得多,不少人为此给出了更为复杂和将皮带刚性因素考虑在内的表达式。下面的几个式子,是文献中常引用的表达式:

　　美国Thayer衡器公式F·Hyer博士的式子。

　　对以上这三个式子的描述,感兴趣的读者可以去找相关的文章,在此不再讲述。但是可以看出在各类衡器中,是用来描述称量机理的最复杂的表达式。遗憾的是,即使是如此复杂的表达式与传输皮带秤的实际称量结果仍相差甚远。但由以上的各表达式,仍可以看出皮带对称量结果的影响。上述诸式中,第一项为物料的质量;第二项为称量托辊与皮带下垂量d和皮带张力T引起的附加力;第三项在考虑了皮带刚性影响等的附加力。这就是所谓的“皮带效应”对称量结果的影响。皮带张力对称量结果的影响,主要表现为张力的大小和载荷造成的皮带与称量托辊间的形变的影响。在H·M·Humpet的“Testing of Conveyor-BeltScales”一文中给出单托辊带皮秤载荷大小对测量结果影响的实验结果(参看图2)。秤架的变形量与载荷大小间的关系可表示为: