[发明专利]散状物料高精度皮带称重阵列系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种称重设施，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领域。

背景技术

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秤重平台，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秤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。

发明内容

本发明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，归纳出皮带秤的误差主要来自如下三个方面：

A.称重传感器及计算机仪表

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，1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，F_C为传感器所受物料重力，F_P为皮带张力，α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＝2F_P×sinα