散状物料高精度皮带称重阵列系统技术方案

本发明专利技术涉及一种计量输送过程中散状物料重量的皮带称重阵列系统，属于计量称重装置技术领域。该系统主要由称重传感器、承重梁、托辊支架、称重托辊组成。其中，至少两根基本平行的托辊支架两端分别支撑称重托辊，中部与横跨两边的承重梁固定连接，承重梁与称重传感器传力件固定连接，该传感器为单点式称重传感器，其底座两侧固定安装在皮带运输机的机架上。由此构成独特的单点称重单元。本发明专利技术的散状物料高精度皮带称重单元和阵列系统可以有效消除自身结构以及皮带张力导致的称重误差，从而具有理想的计量精度，并且稳定性好，可以长期保持计量精度，加之结构简单、成本经济，因此有望作为贸易结算的实用称重计量设施。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种称重设施，尤其是一种计量输送过程中散状物料 重量的皮带称重阵列系统，属于计量称重装置
技术背景皮带秤是最常用的计量输送过程中散状物料重量的设施，目前对皮带运输的散状物料进行连续计量98%都使用重力检测原理的皮带秤 来完成。本专利申请人在长期实践研究中，将与皮带秤相关的现有技 术归纳如下1. 皮带秤使用现状皮带秤用于计量所通过的物料重量，通常在运输皮带机的某位置 段上安装种重平台，其运输机架及托辊都是原运输机所有，称重平台 之后配套加入。皮带秤共同的特点是物料在皮带之上，称重平台在皮带之下，皮 带夹在物料与称重平台之间，因而皮带的状态对计量精度产生较大影 响。由于皮带状态等因素影响致使精度不稳定，无法用于贸易结算， 因此迄今为止，大量的散状物料贸易计量只能采用古老的测吃水线 (水运)方法或采用成本极高的汽车秤方法，急需高精度的皮带称重 设施。2. 现有常见皮带秤的结构型式与优缺点如下 A.多托辊双杠杆皮带秤(参见图1)这种结构的皮带秤称重单元由两组相向布置的杠杆组成。每组杠 杆由支点1 (常见方式有轴承、橡胶轴承、刀口、簧片支点等)、秤 框2(多用槽钢、C型钢构成)、称重托辊3(通常有两组、四组之分)、称重传感器1组成。主要优点是两组相向布置的杠杆可将皮带运行时 作用于砰框上的水平方向力转换成大小相等方向相反的旋转力矩，从而抵消水平力的影响。其主要缺点是结构笨重，通常重量为400 -800Kg;支点会产生附加误差；支点容易因钢结构变形产生移位，使 稳定性变劣；称量范围短(仅限于二或四组托辊范围)。B. 全悬浮多托辊皮带秤(参见图2 ) 这种结构的皮带秤称重单元由三或四只传感器1将一称重平台托起，平台上安装二到四组称重托辊3。其优点是消除了机械铰链支 点产生的误差，结构相对简单，稳定性有所提高。其缺点是传感器用 量增大；四只传感器参数配对要求高(如参数不配，在物料偏载时会 产生误差)；四只传感器支承基础钢构发生变化导致各传感器相互干 涉，故传感器与秤架连接需要采用轴向和横向铰链5、 6构成的悬挂 铰链；秤架钢构较重(总重为200 - 500Kg);称量段不长(增加长度 后，结构重量猛增)。C. 单辊悬浮式这种结构的皮带秤称重单元用两只传感器支承一只托辊。其优点 是结构简单重量轻，没有机械铰链支点带来的问题，缺点是传感器配 置不经济(两只传感器仅一组称重辊)；传感器参数配对要求高；传 感器支点变化时会相互干涉故需采用具有一定柔性的连接方式；多组 串联系统太庞大。以上三种为最为普遍使用的方式，其它方式都是在此原理上的变 化，优缺点基本相同。总之，现有皮带秤结构由于存在影响计量精度及其稳定性的因 素，因此均无法满足贸易结算的计量要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对以上现有技术存在的缺点，通 过对影响皮带秤计量精度及稳定性因素的理论研究，提出一种计量精 度高、性能稳定、并且结构简单的散状物料高精度皮带称重阵列系统， 从而切实满足贸易结算的计量要求。为了解决以上技术问题，申请人对造成皮带秤误差的主要原因进 行了全面分析，归納出皮带秤的误差主要来自如下三个方面 A.称重传感器及计算4;M义表由于传感器仪表技术的发展，误差已很小，在皮带秤的允许误差 中只占5%-10%，基本可以忽略。 一个称重单元采用多传感器时， 参数不匹配会使物料偏载时发生误差。 B.秤架产生的误差秤架结构与计量误差有很大关系。由于秤架多为钢结构件，因焊 接应力及支承机架本身的变形都会使秤架受力状态发生变化，造成各 铰链支点间的相互干涉，最终使称重结果产生误差。这是皮带秤长期 稳定性不好的重要原因。 C.皮带张力的影响皮带张力是皮带机为拉动皮带运行时所产生的，这种力的大小随 着物料的多少而改变，这也是皮带秤误差的主要来源。对此，可以简化如图3所示，其中3，是固定托辊，l是传感器， 3是称重托辊，7是皮带，8是物料，其力学分析如图4所示，图中 Fw为物料重力，Fc为传感器所受物料重力，Fp为皮带张力，a为因重 力作用称重托辊下沉造成的皮带张力与水平方向的夹角。显然有以下 公式Fw- Fc = 2FpX sin a 正确的计量要求Fw-Fc ,而2FP x sina为误差项。产生这一误差的原因是称重传感器在受力时下沉，使称重辊高度与固定辊的高度产生了差别，出现了a角，因此误差项增大，皮带张 力的影响由此显现。而产生这一现象的原因可以归结为三个方面1、 秤架刚度不够，荷重时下沉，造成a角增大，所以皮带秤为减少下沉 往往追求刚度，以致结构笨重；2、皮带因厚度变化、托辊沾料抬高 皮带等造成a角增大，这一现象与使用状况有关，难以克服；3、皮 带秤本身安装不平，存在较大的cc角，皮带张力又随物^f多少及多种 因素的影响而变，误差相应变化。在以上分析研究的基础上，申请人提出了本专利技术散状物料高精度 皮带称重单元主要由称重传感器、承重梁、托辊支架、称重托辊组 成。其中，至少两根基本平行的托辊支架两端分别支撑称重托辊，中 部与横跨两边的承重梁固定连接，形成日字形结构，承重梁与称重传 感器传力件固定连接，该称重传感器为单点式称重传感器，其底座两 侧固定安装在皮带运输机的机架上。由此构成独特的单点称重单元。 工作时，物料在通过皮带时将重量传递到称重托辊，两组基本对称的 称重托辊通过托辊支架、承重梁将重量传递到称重传感器，从而完成 重量信号的检测。与各种现有技术相比，本专利技术的称重单元具有如下结构特点 1、 一个称重单元只有唯一的一个称重支撑点，故名"单点式"。 不仅结构简化，更重要的是具有长期稳定性。因为无论是秤台自身的 结构件还是支撑称台的机架均无法避免受力之后以及时效应力导致 的变形，在此情况下，多支撑点秤台各支撑点的相对位移势必相互干 涉，而为避免干涉采用悬挂铰链或柔性铰链，则不仅使结构繁化，而 且会因配合间隙带来新的误差，因此长期稳定性差一直是难以解决的 问题。而本专利技术的称重单元单点支撑，既无干涉之虞，又不存在支撑点间的相互运动，故具有理想的长期稳定性。2、 采用与单点支撑对应的单点式称重传感器。由于本专利技术大胆设计了单点支撑结构，因此允许选用单点式称重传感器，虽然这种静 态秤上采用的传感器以前没有应用在动态的皮带秤，但与皮带秤常用的传感器相比，具有两大优点1、抗偏载能力强一一同一物质在单 点传感器支承的平台任一点传感器测得的数值相等，因此可以有效避 免皮带上物料偏载对称重的影响；2、只^r测垂直方向上的力，对水 平方向的作用力完全排除，因此不必增设消除水平作用力的机构，完 全消除上述的误差项，连接结构也更为简化。3、 具有简捷合理的结构。承重梁用薄钢板折弯成n型结构，合理的较大梁高设计以较轻的材料重量取得理想的抗弯模量。由于单点 式传感器体积较大，采用两只称重托辊中间用 一只传感器来担负的结 构模式，即增大了有效称重量，又降低了平台重心和总体高度，同时 解决了大体积传感器的安置难题，十分巧妙合理。在以上基本称重单元的基础上，本专利技术的散状物料高精度皮带称 重阵列系统的皮带运输机机架上，两端分别安置固定托辊，两端之间 安置一组间隔分布的称重单元，所述称重单元主要由单点式称重传感 器、承重梁、托辊支架、称重托辊组成；所述托本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种散状物料高精度皮带称重单元，主要由称重传感器、承重梁、托辊支架、称重托辊组成；其特征在于：所述称重传感器为单点式称重传感器；所述托辊支架至少两根，基本平行，两端分别支撑称重托辊，中部与横跨两边的承重梁固定连接；所述承重梁与称重传感器的传力件固定连接；所述称重传感器的承力件固定在底座梁上；所述底座梁两侧固定安装在皮带运输机的机架上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁延强，
申请(专利权)人：南京三埃测控有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]