传输皮带秤综述

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1、传输皮带秤综述中国计量科学研究院周祖濂摘要：本文给出计算传输皮带机皮带张力的公式，对皮带张力引起的测量误差进行分析和估算。根据皮带秤的计量要求，对传感器等的选用进行了分析。介绍了模块式带皮秤。关键词：皮带张力计算皮带效应模块皮带秤（ModularBeltScale）一、前言传输皮带秤由称重秤架，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所运送的散料的总量。被广泛用于港口、工矿、电厂等场所。是计量大综物料的重要的大型衡器。与其它类衡器相比，传输皮带秤有

2、一些显差的特点。·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”。·传输皮带秤的称重结果，不仅取决于对物料重量的测量精度，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重量和长度两个物理量的测量精度。·到目前为止，皮带秤尚未建立一个能定量描述的数学模型。·传输皮带秤是唯一能对大综物料进行连续称重的自动衡器，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

3、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。二、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。使我们能求出称重传感器受力大小和秤架的应力强度要求。图1示出单托棍、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，也没能从动态称重的特点来分析皮带秤的称重过程。所以这样的分析，很难使读者对传输皮带秤的称重过程有一明晰的了解。图1-a单托辊式秤架图1-b双扛杆式秤架图1-c悬浮式秤架图1皮带秤秤

4、架静力受力特性图单托辊式秤架力平衡方程式bF=L·qq=Q/UabQF=L•aUF——传感器受力Q——皮带秤物料流量q——皮带单位长度上物料的额定载荷L——托辊间距离U——皮带速度在考虑皮带的影响时，最基本的考虑，即是皮带的张力在称重托辊上产生一个附加力。这是因为，通常为了使皮带与称重托辊能始终保持接触，总是使称重托辊比输送托辊稍高出一点。致使称重托辊与两侧皮带之间产生一倾斜角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。另外由于物料的重量，使两称重托辊间的皮带下垂一位移，这同

5、样使皮带与称重托辊间形成倾斜角，产生附加力。其力的大小为：dF=qL±2KT（单托辊）（3-1）L相对误差为：2kdΔF=±T（3-2）2qL对于多托辊秤：dF=nqL±2KT（多托辊）（3-3）L相对误差为：2kdΔF=±T（3-4）2nqL其中：q——皮带单位长的载荷重量；L——托辊间距离；d——皮带的下垂位移量；n——称重托辊的数目；K——皮带的刚性系数。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

6、用的表达式：美国Thayer衡器公式F.Hyer博士的式子2dT24EIdF−F=nqgCosθ++03LLH.CoLijn的式子：2dTF−F=nqgCos豕K(x)0L其中：1K(x)=11−tanhXxLTCosθX=Cosθ2EI和Schenck公司G.Jost的式子⎡2T24EL∗⎤F−F=nqgCosθ++•K(X)•d0⎢LL3Cos3θ⎥⎣⎦其中2∗1X−tanhxLTCosθK(X)=•x=Cosθ3x−tanhx2EI对弈上这三个式子的描述，感兴的读者可以找相关的文章。在此不再讲述

7、。但是可以看出在各类衡器中，它是用来描述称重机理的最复杂的表达式。遗憾的是，既使是如此复杂的表达式与传输皮带秤的实际称重结果仍相差甚远。但由以上的各表达式，仍可以看出皮带对称重结果的影响。上述诸式中，第一项为物料的重量；第二项为称重托辊与皮带下垂量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“皮带校应”对称重结果的影响。皮带张力对称重结果的影响，主要表现为张力的大小和载荷造成的皮带与称重托辊间的形变的影响。在H.M.Humpet的“TestingofConveyor-Be

8、ltScales”一文中给出单托辊皮带秤载荷大小对测量结果影响的实验结果（参看图2）。图2单托辊皮带秤有载和空载的实验图秤架的变形量与载荷大小间的关系可表为：P+P0y=y−y（3-5）0MP+P0max式中：Po——皮带单位长度的重量；P——物料单位长度的重量；PMAX——物料单位长度的最大重量。根据该著者的分析，认为物料重量的影响，可引起皮带秤测量时产生两种系统误差：线性误差，根据实验结果有下近似关系：ΔFB−Δf=−6.