悬浮式电子皮带秤秤体的有限元分析

　　随着工业的迅速发展,电子皮带秤的需求量越来越大,用户对计量要求也在不断提高。悬浮式电子皮带秤因其抗偏载能力强、工作性能稳定、计量准确度高越来越受到人们的重视。

　　为了减少变形,一般秤体采用冷弯矩形空心型钢材料焊接而成,抗弯能力强。如何最大限度地利用现有材料减少变形、使运行更平稳,是摆在我们面前的一个课题。我们可以加大冷弯矩形空心型钢尺寸或增加壁厚来减少变形,但增加了材料费用,并给安装带来不便,而且还可能选用更大称量的称重传感器,使称重传感器的有效信号输出变小。

　　因为秤体是在空秤状态下将称重托辊组调整到同一平面内,此时已考虑了空秤时秤体的变形,在此基础上最大流量下秤体的变形量决定称重托辊组成是否在同一平面内。要使悬浮式电子皮带秤运行平稳,就要求称重托辊组在最大流量时的变形减去空秤时的变形所得的值相等,这样在最大流量时称重托辊组仍处在同一平面内。

　　因为秤体变形不是线性关系、受力也比较复杂,通过材料的挠度计算公式来手动计算出称重托辊组处在同一平面内的条件,需要比较专业的基础知识,而有限元分析恰能弥补这方面的不足,给我们提供一个简单、直观的解决方法。

　　1　悬浮式电子皮带秤的有限元分析悬浮式电子皮带秤有单托辊、双托辊、3托辊、4托辊等几种类型。一般以4只称重托辊的应用比较多,秤体结构如图1所示。下面我们以4托辊为例进行有限元分析。

　　(1)建立最大流量(满载)状态下秤体受力模型以带式输送机为例建立受力模型,带宽B=800mm,托辊直径Φ89,单只称重托辊重21.5kg。最大流量为400_t/h,带速v=1.6m/^_s。如图2所示(力的单位为N,长度单位mm)。

　　(2)计算截面二次矩

　　以120×60冷弯矩形空心型钢为例,计算出惯性矩。如图3所示。

　　(3)对秤体进行有限元分析,计算当d=600mm时,最大流量(满载)时秤体的变形曲线,如图4所示。

　　(4)建立流量为零(空载)时秤体的受力模型以带式输送机为例建立受力模型,带宽B=800mm,托辊直径Φ89,单只称重托辊重21.5kg

     　如图5所示(力的单位为N,长度单位mm)。

   (5)对秤体进行有限元分析,计算当d=600mm时,流量为零(空载)时秤体的变形曲线,见图6。

　(6)当d=600mm,最大流量(满载)、流量为零(空载)两种状态下秤体称重托辊处的变形差分别为Δf₁₁=f₁₁-f₂₁=0.14mm,Δf₂₂=f₁₂-f₂₂=-0.004mm。