CN109060083B - 一种双计量皮带秤 - Google Patents
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Abstract
本发明一种双计量皮带秤，横梁支撑主动辊和从动辊，主动辊和从动辊之间安装皮带，通过皮带移动输送物，从动辊支架底部安装有滚动支座，从动辊支架对面的主动辊前支架上安装驱动装置，主动辊前支架底部安装铰接支座，主动辊由驱动装置带动运动，主动辊上配备光电转速计，横梁中部设有测量段，从动辊支架上安装滚动轮，滚动轮下方安装力传感器，通过力传感器和光电转速计传送的数据进行输送物计量，还可利用应变片和温度传感器的信号计量输送物的质量，显示单位时间输送质量、累计输送质量和累计时间。本发明提供的双计量皮带秤，具有两种计量方式，精度高，适合水平皮带秤和倾斜皮带秤，不影响精度，可称重不均匀的物料，能保证一定的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及物料称重计量技术领域，具体涉及一种双计量皮带秤。
背景技术
皮带秤广泛用于铁路站场、港口、机场以及其它生产企业，如煤矿、火力发电、钢铁、水泥建材等。传统皮带秤由于受计量原理与结构限制，适合称重比较均匀的松散物料，在称重煤炭这样的燃料时，大、中、小块煤与碎煤混在一起，计量精度受到影响；且皮带秤运行一段时间后，因各种因素作用，计量误差会加大，需要标定，从现有的皮带秤标定方法看，有的很准、很麻烦，有的较准、较麻烦，很难做到既准确又方便。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种双计量皮带秤。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种双计量皮带秤，放置于承台基础上，包括主动辊、横梁、皮带、从动辊、滚动支座、铰接支座、驱动装置、主动辊前支架、从动辊支架和皮带秤显示仪表，所述横梁与主动辊前支架和从动辊支架固定连接并支撑主动辊和从动辊，主动辊和从动辊之间安装皮带，通过皮带移动输送物，从动辊支架底部安装有滚动支座，从动辊支架对面的主动辊前支架上安装驱动装置，主动辊前支架底部安装铰接支座，主动辊由驱动装置带动运动，从动辊跟随运动，除驱动装置外，皮带秤沿其中轴线前后对称式设置，要求前后对称是保证重心在几何中心且不变，避免多次测试重心位置，主动辊上配备光电转速计，横梁中部设有测量段并由辅助辊轮支撑，从动辊支架上安装固定侧辊和滚动轮，滚动支座与承台基础之间且位于滚动轮下方安装力传感器，皮带秤显示仪表内的第一处理模块与力传感器和光电转速计相连并通过力传感器和光电转速计传送的数据进行输送物计量，通过皮带秤显示仪表显示单位时间输送质量、累计输送质量和累计时间，此为第一种计量方式。
进一步的，所述单位时间输送质量、累计输送质量和累计时间的计算步骤为：
皮带秤自重G千克，输送物重X千克，驱动装置重W千克，力传感器的平均读数R千克，已知皮带秤输送距离L米，以铰接支座转动轴为基点建立力矩方程，皮带秤自重力臂0.5L米，认为输送物均匀分布、则其力臂0.5L米，驱动装置力臂C米，变换方程可得：
X＝2R-G-2WC/L(kg) 公式一
皮带秤主动辊直径D米，光电转速计读数n转/秒，则皮带秤线速度为：
v＝πDn(m/s) 公式二
输送物通过L距离所花时间为：
τ＝L/v＝L/(πDn)(s) 公式三
皮带秤单位时间输送质量为：
G1＝X/τ＝3.6πDn(2RL-GL-2WC)/L2(t/h) 公式四
累计输送质量为：
累计时间为：
Δτ＝τ2-τ1 公式六
进一步的，还包括辅助支架，所述横梁中部设有测量段，皮带下方增设两根辅助辊轮和四根辅助侧辊且其转轴均固定在辅助支架上，辅助支架通过短柱与横梁连接，短柱上布置用于监测其变形的应变片和用于监测温度的温度传感器，皮带秤显示仪表内的第二处理模块与应变片和温度传感器相连并通过应变片和温度传感器传送的数据进行输送物计量，通过皮带秤显示仪表显示单位时间输送质量、累计输送质量和累计时间。
进一步的，包括主动辊、横梁、皮带、从动辊、驱动装置、辅助支架、主动辊前支架、从动辊支架和皮带秤显示仪表，所述横梁与主动辊前支架和从动辊支架固定连接并支撑主动辊和从动辊，主动辊和从动辊之间安装皮带，通过皮带移动输送物，从动辊支架对面的主动辊前支架上安装驱动装置，主动辊由驱动装置带动运动，从动辊跟随运动，除驱动装置外，皮带秤沿其中轴线前后对称式设置，保证皮带秤重心在几何中心，皮带下方增设两根辅助辊轮和四根辅助侧辊且其转轴均固定在辅助支架上，辅助支架通过短柱与横梁连接，短柱上布置用于监测其变形的应变片和用于监测温度的温度传感器，皮带秤显示仪表内的第二处理模块与应变片和温度传感器相连并通过应变片和温度传感器传送的数据进行输送物计量，通过皮带秤显示仪表显示单位时间输送质量、累计输送质量和累计时间，此为第二种计量方式。
进一步的，所述辅助支架有四根短柱与横梁连接，每根短柱上均布置两片应变片和一支温度传感器，通过应变片监测短柱上的作用力。
进一步的，所述第二处理模块的计算步骤为：
皮带上面的载荷通过辅助辊轮及辅助侧辊传到辅助支架的四根短柱，四根短柱受力变形，靠里侧拉变形、靠外侧压变形，分别由短柱上的应变片监测变形，温度变化引起短柱热胀冷缩，短柱上的温度传感器检测其温度，皮带秤显示仪表内的第二处理模块接收应变片和温度传感器的信号，进行温度自动补偿，分别得到测量段四根短柱上的重力分别为X1、X2、X3、X4，则测量段输送物的质量X0为：
X0＝X1+X2+X3+X4 公式七
由于测量段长度0.1L，故皮带秤输送物的总质量X为：
X＝10X0 公式八
进一步的，所述皮带秤显示仪表有两个处理模块即第一处理模块和第二处理模块，均带有积分计算功能，第一处理模块专门处理力传感器和光电转速计传过来的信号，显示累计时间(小时)、累计输送质量(吨)，单位时间输送质量(吨/小时)，为第一种计量方式；第二处理模块专门处理应变片和温度传感器传过来的信号，显示信息与第一个模块一致，为第二种计量方式；在匀速情况下，测量段从右到左，与整个皮带后端到前端的时间一致，整个皮带的输送物质量是测量段的10倍，因此，对单位时间输送质量、累计输送质量和累计时间而言，不考虑误差时两种计量方式的计算结果是完全一样的，两种方法可同时使用，也可单独使用；第一种直接测力，仅测滚动支座，第二种因无法直接测力，故通过测变形计算力，处理复杂，在较长时间内，第二种更准确，尤其单位时间输送质量，但时间太长，累计输送质量误差会加大，因为第一种测一次相当于测量段测10次。
进一步的，所述力传感器共两块，皮带秤前后对称设置，从动辊支架安装的滚动支座共两个且前后对称设置，从动辊支架上安装的滚动轮共有两个，且前后对称设置，每个滚动支座与承台基础之间且位于每个滚动轮下方安装一块力传感器，在皮带装载量左右不平衡的情况下，可有效降低误差。
进一步的，所述两根辅助辊轮由四根短柱支撑，短柱利用其上设置的第一滑槽通过六角紧固螺帽固定在横梁上，横梁上设置的滑槽通过六角紧固螺帽固定连接有紧固杆一端，紧固杆另一端通过销柱连接短柱，彼此可转动，紧固杆可沿滑槽滑动。
进一步的，所述采用力传感器和光电转速计进行输送物计量，为第一种计量方式，测量结果比较准确；皮带秤中部0.1L长度范围为测量段，皮带下方增设两根辅助辊轮和四根辅助侧辊，辅助支架有四根短柱与横梁连接，每根短柱上均布置两片应变片和一支温度传感器，利用应变片和温度传感器的信号计量输送物的质量，为第二种计量方式，由于应变片精度很高，又利用温度传感器进行温度补偿，测量段纵向、横向质量变化无影响，测量精度很高；第一种计量方式可用第二种计量方式的读数经常标定，第二种计量方式可利用空载、有载准确标定，无需经常标定。
进一步的，所述双计量皮带秤既可用于水平皮带秤，又可用于倾斜皮带秤，只要调整短柱垂直即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.皮带秤有两种计量方式，结构比较简单，可靠性高，整体精度高。
2.双计量方式既适合水平皮带秤，又适合倾斜皮带秤，不影响精度。
3.第二种计量方式自身无需经常标定，可快速标定第一种计量方式。
4.皮带秤可称重不均匀的物料，如原煤等，能保证一定的准确性。
附图说明
图1为本发明的双计量皮带秤的整体结构示意图；
图2为本发明的从动辊支架侧面示意图；
图3为本发明的应变片布置测试示意图；
图4为本发明的应变片测量段放大示意图；
其中，1-主动辊；2-横梁；3-皮带；4-辅助辊轮；5-从动辊；6-滚动支座；7-力传感器；8-铰接支座；9-承台基础；10-驱动装置；11-输送物；12-固定侧辊；13-滚动轮；14-辅助侧辊；15-转轴；16-应变片；17-温度传感器；18-辅助支架；19-短柱；20-六角紧固螺帽；21-销柱；22-滑槽；23-紧固杆。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1-4所示，一种双计量皮带秤，设置于承台基础9上，包括主动辊1、横梁2、皮带3、辅助辊轮4、从动辊5、滚动支座6、力传感器7、铰接支座8、驱动装置10、输送物11、固定侧辊12、滚动轮13、辅助侧辊14、转轴15、应变片16、温度传感器17、辅助支架18、短柱19、六角紧固螺帽20、销柱21、滑槽22、紧固杆23、主动辊前支架、从动辊支架和皮带秤显示仪表，横梁2与主动辊前支架和从动辊支架固定连接，主动辊1和从动辊5由横梁2、主动辊前支架和从动辊支架支撑，主动辊1和从动辊5之间安装皮带3，通过皮带3移动输送物11，除驱动装置10外，皮带秤沿其中轴线前后对称式设置，保证皮带秤重心在几何中心，从动辊支架底部安装有滚动支座6，滚动支座6共有两个且前后对称设置，从动辊支架对面的主动辊前支架上安装驱动装置10，主动辊前支架底部安装铰接支座8，铰接支座8共有两个且前后对称设置，主动辊1由驱动装置10带动运动，从动辊5跟随运动，皮带3跟随运动，用于移动输送物11，皮带秤显示仪表安装在控制台上，主动辊1配备光电转速计，横梁2中部设有测量段，装有辅助辊轮4等，从动辊支架上安装固定侧辊12和滚动轮13，滚动轮13共有两个且前后对称设置，每个滚动支座6与承台基础9之间且位于每个滚动轮13下方均安装一块力传感器7，力传感器7共有两块，皮带秤显示仪表内的第一处理模块与力传感器7和光电转速计相连并通过力传感器7和光电转速计传送的数据进行输送物11计量，通过皮带秤显示仪表显示单位时间输送质量、累计输送质量和累计时间。
双计量皮带秤自重G千克，输送物11重X千克，驱动装置10自重W千克，两块力传感器7的平均读数R千克，已知皮带秤输送距离L米，以铰接支座8转动轴为基点建立力矩方程，皮带秤自重力臂0.5L米，认为输送物11均匀分布、则其力臂0.5L米，驱动装置10力臂C米，变换方程可得：
X＝2R-G-2WC/L(kg) 公式一
皮带秤主动辊1直径D米，配备光电转速计，其读数n转/秒，则皮带线速度为：
v＝πDn(m/s) 公式二
输送物11通过L距离所花时间为：
r＝L/v＝L/(πDn)(s) 公式三
皮带秤单位时间输送质量为：
G1＝X/τ＝3.6πDn(2RL-GL-2WC)/L2(t/h) 公式四
累计输送质量为：
累计时间为：
Δτ＝τ2-τ1 公式六
皮带秤采用槽形皮带，可以装载更多的输送物11，每个滚动轮13下设置一块力传感器7，两块力传感器7的读数分别计为R1、R2，两块力传感器7的平均读计为R，R＝0.5(R1+R2)，在皮带3装载量左右不平衡的情况下，可有效降低误差。
皮带秤显示仪表有两个处理模块-第一处理模块和第二处理模块，均带有积分计算功能，第一处理模块专门处理力传感器7和光电转速计传过来的信号，显示累计时间(小时)、累计输送质量(吨)，单位时间输送质量(吨/小时)；第二处理模块专门处理应变片16和温度传感器17传过来的信号，显示信息与第一处理模块一致。
采用力传感器7、光电转速计进行输送物11计量，为第一种计量方式，由于力传感器7和光电转速计精度很高，尽管皮带秤长度方向输送物11有可能不太均匀，但总体测量结果比较准确、可靠，如果事先标定再使用，准确性会进一步提高。
皮带秤第二种计量方式，即利用应变片16、温度传感器17的信号计量输送物11的质量。皮带秤中部0.1L长度范围为测量段，皮带下方增设两根辅助辊轮4和四根辅助侧辊14，其转轴15均固定在辅助支架18上；辅助支架18有四根短柱19与横梁2连接，每根短柱19上均布置两片应变片16和一支温度传感器17。
测量原理：皮带3上面的载荷通过辅助辊轮4及辅助侧辊14传到皮带辅助支架18的四根短柱19，四根短柱19受力变形，靠里侧拉变形、靠外侧压变形，分别由四根短柱19上对应的应变片16进行监测变形，由于温度变化会引起短柱热胀冷缩，故设置温度传感器17检测其温度，应变片16信号送到皮带秤显示仪表处理，并进行温度自动补偿，分别得到测量段四根短柱上所受的重力X1、X2、X3、X4，则测量段输送物11的质量为：
X0＝X1+X2+X3+X4 公式七
由于测量段长度0.1L，故皮带秤输送物11的总质量为：
X＝10X0 公式八
输送物11通过L距离所花时间不变，仍为τ，其它计算同第一种计量方法一样。由于应变片16精度很高，又利用温度传感器17进行温度补偿，测量段纵向、横向质量变化无影响，所以第二种计量方式测量精度很高。
第二种计量方式标定：在冬季、夏季皮带秤空载时，输入对应温度，标定载荷零点；在冬季、夏季皮带秤实载时，输入对应温度，标定载荷读数；标定周期大为延长。第一种计量方式标定：以第二种计量方式的读数进行标定，可以快速、短周期进行，而且方便。
测量段支撑结构如下：两根辅助辊轮4由四根短柱19支撑，短柱19利用其上设置的第一滑槽通过适配的六角紧固螺帽20固定在横梁2上，紧固杆23一端与横梁2上设置的滑槽22通过相配合的六角紧固螺帽20固定连接，紧固杆23另一端通过销柱21连接短柱19，彼此可转动，紧固杆23可沿滑槽22滑动。
本发明既可用于水平皮带秤，又可用于倾斜皮带秤；前面所述针对水平皮带秤，若是倾斜皮带秤，第一种计量方式无需改动，但第二种计量方式有点不同，即为了保证应变片16的正确信号输出，需要调整短柱19以保持垂直，使用前调整如下：利用滑槽22，保持短柱19垂直且辅助辊轮4与皮带3相切，紧固杆23通过销柱21随着短柱19移动，最后旋紧六角紧固螺帽20，此时横梁2、短柱19、紧固杆23形成稳定的三角形受力构件。
上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种双计量皮带秤，放置于承台基础(9)上，其特征在于，包括主动辊(1)、横梁(2)、皮带(3)、从动辊(5)、滚动支座(6)、铰接支座(8)、驱动装置(10)、主动辊前支架、从动辊支架和皮带秤显示仪表，所述横梁(2)与主动辊前支架和从动辊支架固定连接并支撑主动辊(1)和从动辊(5)，主动辊(1)和从动辊(5)之间安装皮带(3)，通过皮带(3)移动输送物(11)，从动辊支架底部安装有滚动支座(6)，从动辊支架对面的主动辊前支架上安装驱动装置(10)，主动辊前支架底部安装铰接支座(8)，主动辊(1)由驱动装置(10)带动运动，从动辊(5)跟随运动，除驱动装置(10)外，皮带秤沿其中轴线前后对称式设置，保证皮带秤重心在几何中心，主动辊(1)上配备光电转速计，横梁(2)中部设有测量段并由辅助辊轮(4)支撑，从动辊支架上安装固定侧辊(12)和滚动轮(13)，滚动支座(6)与承台基础(9)之间且位于滚动轮(13)下方安装力传感器(7)，皮带秤显示仪表内的第一处理模块与力传感器(7)和光电转速计相连并通过力传感器(7)和光电转速计传送的数据进行输送物(11)计量，通过皮带秤显示仪表显示单位时间输送质量、累计输送质量和累计时间；
还包括辅助支架(18)，所述横梁(2)中部设有测量段，皮带(3)下方增设两根辅助辊轮(4)和四根辅助侧辊(14)且其转轴(15)均固定在辅助支架(18)上，辅助支架(18)通过短柱(19)与横梁(2)连接，短柱(19)上布置用于监测其变形的应变片(16)和用于监测温度的温度传感器(17)，皮带秤显示仪表内的第二处理模块与应变片(16)和温度传感器(17)相连并通过应变片(16)和温度传感器(17)传送的数据进行输送物(11)计量，通过皮带秤显示仪表显示单位时间输送质量、累计输送质量和累计时间。
2.根据权利要求1所述的一种双计量皮带秤，其特征在于，所述单位时间输送质量、累计输送质量和累计时间的计算步骤为：
皮带秤自重G千克，输送物(11)重X千克，驱动装置(10)重W千克，力传感器(7)的平均读数R千克，已知皮带秤输送距离L米，以铰接支座(8) 转动轴为基点建立力矩方程，皮带秤自重力臂0.5L米，认为输送物(11)均匀分布、则其力臂0.5L米，驱动装置(10)力臂C米，变换方程可得：
X＝2R-G-2WC/L，单位为千克 公式一
皮带秤主动辊(1)直径D米，光电转速计读数n转/秒，则皮带秤线速度为：
v＝πDn单位为米/秒 公式二
输送物(11)通过L距离所花时间为：
τ＝L/v＝L/(πDn)单位为秒 公式三
皮带秤单位时间输送质量为：
G1＝X/τ＝3.6πDn(2RL-GL-2WC)/L2，单位为吨/小时公式四
累计输送质量为：
累计时间为：
Δτ＝τ2-τ1 公式六。
3.一种双计量皮带秤，放置于承台基础(9)上，其特征在于，包括主动辊(1)、横梁(2)、皮带(3)、从动辊(5)、驱动装置(10)、辅助支架(18)、主动辊前支架、从动辊支架和皮带秤显示仪表，所述横梁(2)与主动辊前支架和从动辊支架固定连接并支撑主动辊(1)和从动辊(5)，主动辊(1)和从动辊(5)之间安装皮带(3)，通过皮带(3)移动输送物(11)，从动辊支架对面的主动辊前支架上安装驱动装置(10)，主动辊(1)由驱动装置(10)带动运动，从动辊(5)跟随运动，除驱动装置(10)外，皮带秤沿其中轴线前后对称式设置，保证皮带秤重心在几何中心，皮带(3)下方增设两根辅助辊轮(4)和四根辅助侧辊(14)且其转轴(15)均固定在辅助支架(18)上，辅助支架(18)通过短柱(19)与横梁(2)连接，短柱(19)上布置用于监测其变形的应变片(16)和用于监测温度的温度传感器(17)，皮带秤显示仪表内的第二处理模块与应变片(16)和温度传感器(17)相连并通过应变片(16)和温度传感器(17)传送的数据进行输送物(11)计量，通过皮带秤显示仪表显示单位时间输送质量、累计输送质量和累计时间；
还包括安装于从动辊支架底部的滚动支座(6)，滚动支座(6)与承台基础(9)之间安装力传感器(7)，主动辊(1)上配备光电转速计，皮带秤显示仪表内的第一处理模块与力传感器(7)和光电转速计相连并通过力传感器(7)和光电转速计传送的数据进行输送物(11)计量，通过皮带秤显示仪表显示单位时间输送质量、累计输送质量和累计时间。
4.根据权利要求1或3所述的一种双计量皮带秤，其特征在于，所述辅助支架(18)有四根短柱(19)与横梁(2)连接，每根短柱(19)上均布置两片应变片(16)和一支温度传感器(17)，通过应变片(16)监测短柱(19)上的作用力。
5.根据权利要求1或3所述的一种双计量皮带秤，其特征在于，所述第二处理模块的计算步骤为：
皮带(3)上面的载荷通过辅助辊轮(4)及辅助侧辊(14)传到辅助支架(18)的四根短柱(19)，四根短柱(19)受力变形，靠里侧拉变形、靠外侧压变形，分别由短柱(19)上的应变片(16)监测变形，温度变化引起短柱(19)热胀冷缩，短柱(19)上的温度传感器(17)检测其温度，皮带秤显示仪表内的第二处理模块接收应变片(16)和温度传感器(17)的信号，进行温度自动补偿，分别得到测量段四根短柱(19)上的重力分别为X1、X2、X3、X4，则测量段输送物(11)的质量X0为：
X0＝X1+X2+X3+X4 公式七
由于测量段长度0.1L，故皮带秤输送物(11)的总质量X为：
X＝10X0 公式八。
6.根据权利要求1或3所述的一种双计量皮带秤，其特征在于，两根辅助辊轮(4)由四根短柱(19)支撑，短柱(19)利用其上设置的第一滑槽通过六角紧固螺帽(20)固定在横梁(2)上，横梁(2)上设置的滑槽(22)通过六角紧固螺帽(20)固定连接有紧固杆(23)一端，紧固杆(23)另一端通过销柱(21)连接短柱(19)，彼此可转动。
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