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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。
基本原理
皮带秤架的作用
i=0
n
Qn=∑Vi﹒Pi﹒△t
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10ms～100ms不等）都要测量一次，故称为定时采样模式。
i=0
n
Qn=∑Pi﹒△L
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
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。
P
T
N
α
T
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：
P＋2TSinα=N
很显然,P=N是最理想结果,而由于α的存在，产生了一个附加力,而其中的α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α值是减小误差的主要方法,而减小α是秤架设计制造及安装重点要考虑的问题。
N1
P1
W1点
F1
左
P2
W2点
N2
F2
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=F﹒h，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，F﹒h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。
几种常见的计量秤秤架和支点
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。
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。
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。
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。
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