计量皮带秤秤架.doc

南京三埃自控设备有限公司 教材计量皮带秤秤架计量皮带秤是完成对通过皮带物料累计功能的一种计量装置，其所获取的数据主要用于贸易结算、生产量统计、内部考核计量等场合，通常并不需要将其结果参与闭环控制，因而主要对其准确性和稳定性提出了较高的要求。由于计量皮带秤的主要使用形式是在大皮带机中的某一段安装计量秤架，因而对皮带秤架的安装位置和皮带质量及工作状况的要求较高。为此，我们研究计量秤的原理以及制造、安装、维护具有重要的意义。实践证明，合理的安装与使用是皮带秤用好的最关键因素。一、 基本原理1、 皮带秤架的作用i=0nQn=ViPit在一条连续运送物料的皮带上，我们截取一小段作为观察点，每隔一个固定的时间t,我们就测一次此时的皮带速度Vi和重量Pi, 并将此时测得的值作为两次测量间的平均值,我们可以得到公式:式中：Qn -皮带秤的累计重量 Kg；Vi -i时刻的皮带速度 m/s；Pi -i时刻的物料重量 Kg/s；t -两次测量的时间间隔 s；这种方式，每隔t时间（一般从10ms100ms不等）都要测量一次，故称为定时采样模式。i=0nQn=PiL我们也可以采用另一种模式，即用一个与皮带同步运行的测长装置，皮带每经过一段产生一个信号，就测一次物料重量，而与时间无关，可得到：式中：Qn -皮带秤的累计重量 Kg；Pi -i时刻的物料重量 Kg/s；L -每次测量的长度间隔 m；这种模式称为定长采样模式。皮带秤秤架的作用就是正确测量Pi值。图一称重传感器2、 秤架称重误差的产生作一个单托辊秤架示意图及受力分析图，如图一、图二。PTNT图二图一中称重托辊直接支承在称重传感器上，由于物料的重量下压，致使传感器产生形变，托辊下移，对受力点进行受力分析如图二，有下列平衡关系：P2TSin=N 很显然,P=N是最理想结果,而由于的存在，产生了一个附加力,而其中的大小随重量而变,T的大小又随皮带张力大小、皮带机工况等条件而变,是不确定的,这正是皮带秤受皮带影响的主要地方.因而减少T和值是减小误差的主要方法,而减小是秤架设计制造及安装重点要考虑的问题。N1P1W1点F1左P2W2点N2F2图三h再作一个多托辊的示意图（如图三），假设没有因重量作用后的下沉，上面分析的误差就不存在了。但我们可以看到在皮带与托辊的接触点上有三个力，其中P为物料重量，N为托辊的支承力，这个力传递到传感器上，另一个力F则是由于皮带向前运动对托辊产生的水平力，由于是水平方向的力，它不会对传感器产生垂直方向的压力，但由于秤架支点与接触点之间有一个高度差值，故将产生水平力矩，M=Fh，这个力矩将传递给传感器，并由于F是变化的，受物料多少，表面摩擦系数的变化而变化，也将会对称重产生影响。为此在秤架设计时力图将h值减小，也常有如图三所示的双杠杆结构，此时，Fh尽管存在，但作用于两个杠杆时力矩方向相反，故可抵消，因而误差得以消除或大大减少。二、 几种常见的计量秤秤架和支点1、 单托辊式图四如图四所示，为一单托辊秤，将托辊直接安装在传感器上方，物料重量直接传递到传感器，为避免水平力的影响，在托辊的某个部位安一水平拉紧装置。这种秤架简单，价格低，但精度不高，稳定性差。主要原因是称量段太短，水平拉紧的高度很难确定，且由于托辊摩擦系数的改变其作用点会产生变化，因而影响精度。2、 多托辊带龙门架式图五这种形式秤架早期使用较多（见图五），采用龙门架的目的可用龙门架上的配重来平衡秤架的自重，使传感器有效载荷增加，减少因传感器和放大器分辨率不够所造成的影响。这种秤架现已基本不用，主要原因是结构笨重，传感器太小，在较大外力作用时易损坏，尤其是现在传感器精度和信号放大器的线性度和分辨率已大为提高，即使有效载荷占传感器量程的范围很小也可准确处理，从而使得用机械方法来解决自重显得过时。3、 多托辊单传感器式此形式和龙门架式相比，将高架部分取消，用一只传感器在秤架中心点上进行支承。结构上大为简化，秤架自重也大为减轻，配合较好的传感器和仪表可得到满意的精度和稳定性。由于采用一只称重传感器，必须将传感器安装在皮带机的中心线附近，当物料偏载时若秤架刚度不好易产生误差，因而此形式用于B=800mm及以下的皮带秤中。另外必须处理好双杠杆与传感器之间衔接装置，如果处理不当易产生误差，使秤架状态不稳。4、 多托辊双传感器式当皮带宽度达到1m及1m以上时，用一只传感器已不能满足要求，此时采用两只传感器，分别悬挂在秤架两侧，这样每一半秤架均有4个点进行支承，结构十分稳定，在物料流量较大时仍能准确的进行称重。5、 全悬浮秤架图六如图六所示，将秤架用三只或四只传感器支承起来，使秤架处于悬浮状态。为防止水平作用力的影响，在秤架的适当位置加上水平拉紧装置，将秤架予以定位。由于水平拉紧时只产生水平力，且由于选择合理，不会产生较大的有害力矩，故可以较好的消除水平力的影响。这种秤架结构相对简单有效称重量明显提高，在水平拉紧处理较好的情况下易于取得较高精度。6、 簧片支点秤架的杠杆一边由传感器支承，另一端则由支点来支承。簧片支点是最常见且使用效果较好的一种。其突出的优点是无磨擦，弹性好，回零性好，易于取得高的计量精度。其缺点是在冲击和扭曲时易产生断裂，紧固困难，并且易生锈、腐蚀。 常见的有十字簧片（图七）和X簧片（图八）两种，其工作原理与使用效果基本相同，十字簧片如在倾斜场合使用或水平力较大的场合应注意其方向性，使水平簧片处于受拉状态。X 簧 片图八十字簧片 图七7、 橡胶支承橡胶秤架耳轴图九采用橡胶支承也是常见的方法之一。图九为结构示意图。将秤架的耳轴安置在一个钢套中，中间充填橡胶使其固定，当耳轴在秤架作用产生微小的转动时，橡胶的弹性允许这种转动，当限制了其在纵向的变动，达到轴承的作用。这种支承方式优点是结构简单，支承力大，不易损坏，可在恶劣情况下使用。缺点是对橡胶要求高，不能在重力作用下产生过大变形，否则影响秤架结构的稳定性和回零性能。三、 对皮带工况条件的要求计量皮带秤安装时必须对皮带的工作状况提出严格的要求，大致归纳为以下几个方面：1、对皮带状况的要求用于计量的皮带必须厚度均匀，宽度一致，这样在较少的物料通过时仍可准确计量，当皮带差别过大时易产生判别错误，影响精度。皮带长度应有选择，最佳范围应是头尾轮距离在1550米左右为宜，这种皮带张力不大且较稳定，最适宜计量皮带秤的安装。2、皮带接头计量皮带秤严禁用金属卡子接头，因为金属接头在通过称量段时会对托辊产生较大冲击，一方面影响托辊寿命，另一方面使计量产生较大误差，皮带接头有时虽采用胶接的方式，但胶接质量不好，也会对称重产生不利影响，冲击负荷常使秤架产生变动，信号处理也会产生新的误差。3、托辊和槽角计量皮带秤所用槽型托辊应为三节槽型，V型托辊、橡胶托辊不能安装在皮带秤上。槽型托辊的倾角越小对称重越有利，一般不大于30角，有些深槽皮带机槽角为3545,这对称重精度会产生较大的影响。4、皮带机上坡角度当计量皮带秤安装在坡道上时，对坡道的角度应有所要求，精度要求很高时应小于6，一般应小于12。当角度过大时，物料易产生滑动，不但会造成重复计量，而且不规则的滑动对计量将产生很明显的影响，并且由于坡度影响，皮带张力将明显增大，使称重误差加大。5、张紧装置的影响合适的皮带张紧装置是计量皮带秤稳定工作的关键因素之一。其对皮带秤长期稳定运行的影响要引起使用者高度的关心。目前工厂输送皮带机所用的张紧装置类形较多，可以满足一般皮带输送物料的要求，但有些张紧装置如果用在使用皮带秤输送机上则会产生较大问题。（1） 螺旋张紧图十为螺旋张紧的示意图，此种方式在工厂中使用很广，结构简单，调整方便。但由于皮带载料量发生变化后，不能自动调整其长度，造成皮带张力的较大变化，对称重十分不利，故此种方式皮带机不宜安装精度要求较高的计量皮带秤。当皮带长度较短时1015米，可考虑使用，但应经常调整与加强标定。螺旋张紧图十（2） 尾部重力张紧方式尾部重力张紧图十一图十一为尾部张紧方式示意图。此种方式通过对滑动尾轮施加重锤张紧，使皮带载料发生变化而使张力改变时，变动尾轮位置从而达到恒定皮带张力作用。此种方式可明显改善皮带机工况变化对皮带张力所起的影响，使计量皮带秤较好的工作。这种方式较为简单，用于不长的皮带输送机效果较好。（3） 重锤张紧方式图十二为重锤张紧方式示意图。此种方式通过在回程皮带上安装一个重锤来达到自动调整皮重锤张紧方式图十二带张力的作用。由于重锤重量是衡定的，故回程皮带张力也就恒定了。折射到头尾轮部的张力也恒定了。此张紧方式与尾部重力张紧相比，要求空间位置稍大，但通过其位置的选择可使皮带张力变化最小，且允许有较大调整幅度，对较长和输送量较大的皮带十分合适。这种方式是装计量皮带秤的皮带输送机中最好的张紧方式。 6、皮带机凸凹点的影响由于工艺条件的限制，许多皮带机在头轮到尾轮之间常有弯曲，这种形式的皮带机上安装计量皮带秤必须考虑因此而引起的对称重精度的影响。通常来说，凸起式皮带机对称重影响相对较小，安装时要注意避开曲率变化地段，而将皮带秤安装在直线段内。对凹下去的皮带，由于其空带运行时皮带要产生弹空现象，而送料时又压实，从而造成皮带的张力很大变化，严重影响称重，此类部位不宜安装皮带秤。对于皮带机上装有移动卸料机的皮带机，原则上不应安装皮带秤，因为移动的卸料机将造成皮带张力的严重变化而影响称重。四、 皮带秤安装选点原则计量皮带秤安装选点常受到工艺条件约束，但掌握下列基本原则对用好皮带秤影响甚大。1、 尽量靠近尾轮在皮带机运程全段上，从头轮到尾轮，皮带张力是递减的，尾轮皮带张力最小，由于重力张紧可较好的恒定回程皮带的张力，折射到靠近尾轮的运程皮带上皮带张力也相对稳定，故选择靠近尾轮安装计量皮带秤是一条基本准则，只要条件允许，均应尽量靠近尾轮。2、 适当离开落料点由于落料点一般都在尾轮附近，在选点尽量靠近尾轮的前提下，安装位置应适当离开落料点。主要考虑是落料点的物料冲击会对称重产生影响，另外落料口附近的皮带形状常不规则，附加物对皮带易产生影响。所以称量段一般距落料口35米距离较为合适，主要是进入计量段前的物料和皮带应已处于稳定状态。6米称量段图十三3、 避开曲线段图十四称量段12米如图十三所示，称量段安装时应距凸起点6米以上距离，不但因为在凸起段的皮带槽型断面皮带张力已发生较大变化，而且无法保证称量段的平直。图十五称量段12米手动卸料机如图十四所示，在不得已情况下，在含凹型的皮带机上安装皮带秤，应离开凹点12米以上距离，以减少皮带张力的影响，同时也要考虑在凹点附近安装压轮，以防皮带的弹跳影响。如图十五所示，在含有移动卸料车皮带上的安装也如在凹起段安装要求一致，距离在12米以上。4、 做好秤架的基础计量皮带秤经常安装在原有的皮带机架上，由于计量秤架相对较重，而原有基础仅为输送物料而设，故会产生较多问题。另外，皮带机常布置在钢走廊或简易通道上，基础振动较大会对称重产生直接影响。从误差理论上看，由于秤架变形所产生的皮带张力对称重的影响也很明显。因此，将安装皮带秤段的皮带机架进行加固，并将两侧的机架亦予以加固，可使计量精度得到提高。在现场加固时，由于条件限制常不能取得好的效果，故应考虑支撑后加水泥或胶加固，以确保稳定。5、 环境的影响计量皮带秤安装位置的选择应充分考虑环境对其造成的影响，其中风、雨的影响要充分注意，因为风力对称重的影响稍加观察即可明显感觉到。因此必须将皮带秤安装于风不能直接吹到的地方。雨水打在皮带上将使皮重变化，落在秤架上易产生锈蚀，这些都应予以避免。另外一方面容易忽视的是阳光对称重的影响。当阳光直接照射到皮带表面时，由于橡胶的特性会使软硬发生变化，皮带与秤架接触位置与形状发生变化，在阳光强烈时这种影响就不能忽视，应采取一定措施，减少这些影响。五、 皮带秤的安装在正确的选点之后，正确的安装就成为决定皮带秤精度的主要因素了。因此，在按图安装的同时注意以下原则是很重要的。1、 各托辊的灵活度与偏心度检查各称重托辊必须灵活运转，任何阻滞都会使皮带与托辊之间的摩擦力增大，影响称重精度。因此安装前应检查各托辊的灵活性。称重托辊的偏心度也是至关重要的。理论上要求，托辊的径向偏心度0.2mm，轴向偏心度0.3mm。在实际应用时应将托辊空转，用参照物测量相对偏心度。2、 托辊组槽角的检查由三节托辊组成的槽型托辊组应保持一个确定的断面，使整个称量段托辊断面保持一致，由于断面是靠各支撑点和托辊所组成，加工过程中的装配不好可能造成影响。因此安装前应用标准断面卡板来检查托辊组断面是否吻合，如有差别则应调整，在检查时应注意，托辊之间有差别，必须先将各托辊定位后方可进行检查。3、 各簧片紧固件检查由于各支点簧片，吊挂簧片起到关键作用，所以任何松动及安装不正确都将影响称重的准确与稳定性。因此在安装前仔细检查十分重要。4、 安装后拉线检查图十六全部安装完毕后，要对托辊进行六点拉线检查，方法是以秤端托辊起外延12组托辊，用细钢丝或细丝线拉紧，分别对6个点进行拉线检查，各点之间高度差应小于0.5mm。在实践中发现，由于钢丝张紧力不够造成的钢丝下垂，有时可达数毫米，因此必须特别予以注意。在调整中发现槽型断面难以吻合时，对某些点采用垫铜皮等方法予以调整。由于现场环境限制，拉线观察困难，常造成观察失误，故应在两端垫一根12mm铁丝使拉线稍离开托辊表面，以便于观察。尤其应注意拉线不宜压在辊面上过紧，造成该点过高而不被发现。拉线检查是一项细致的工作，常常被忽略。但通过对皮带秤误差理论的研究表明其对于皮带秤的精度和稳定性影响很大，所以，当不同流量误差较大时，更要考虑拉线的正确性。同时新安装的皮带秤经过一段时间运行后往往会产生变形，导致拉线检查时差别增大，故定期检查就很有必要。5、 托辊轴线的平行度检查当秤架安装完毕后，应检查各托辊组轴线是否相互平行。由于制造和安装的误差，常使得各轴线产生倾斜，这将会使皮带运行时对秤架产生一个侧向推力，又由于托辊是安装于称重杠杆上，产生倾斜后使各称重点距支点距离不同而产生误差，物料一旦跑偏，称重结果将产生偏差。用角尺和卷尺可以轻易的检查和发现这一问题。6、 稳固性和回零性能检查当秤架安装完毕后，可以将仪表接通，并显示AD转换的数字来显示传感器的载荷。此时用力推拉秤架，当外力施放后仪表显