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电子皮带秤
概述
电子皮带秤主要由传感器、秤架、二次仪表三大部分组成，秤架是将皮带上物料的重量传递给称重传感器的荷重承受和传递装置，也是物料称量过程中第一个转换环节，所以它是电子皮带秤最重要的组成部分。这个环节的精确度和稳定性对电子皮带秤的性能优劣起着决定性的作用。
秤架的结构形式有单杠杆式、双杠杆式、悬臂式、悬浮式等多种结构形式。从目前国内外秤架的发展趋势上看，悬臂式结构越来越少见了，似乎已经退出秤架结构形式竞争行列了，单杠杆式还保留了一些，双杠杆式择优较多的应用，而风头最劲的是悬浮式皮带秤。本文将对这三类秤架的动态分别进行评述，其中悬浮式秤架中的单托辊秤架有较多特色，故单独列出一节，与此同时，还重点介绍作者感受到的一些新看点。
图1：SCI-Tronics公司的单杠杆式秤架。
单杠杆式秤架
单杠杆式秤架只有一组称量杠杆，其上支承了一组或几组称量托辊（即单托辊秤架或单杠杆多托辊秤架），秤架通常由称量杠杆、支点、平衡重物等组成，结构较为简单，但称量精确度不高（特别是单托辊秤架）。
以往市场上常见的带平衡重的单杠杆式秤架已经很少了，代替它们的是如图1所示的不带平衡重的单杠杆式秤架。美国SCI-Tronics公司的CS-1000型秤架只有一组称量托辊，照片中部为称量托辊，称量托辊支承在扁钢组成的框架上，框架一端与支点相连，另一端吊挂在“S”型称重传感器的下方。图中左斜下方有一个外罩，罩下即为秤的耳轴型 (Truning) 无摩擦密封支点，右斜上方外罩内为称重传感器，秤架部分有一个相当于三点式悬挂系统支撑。耳轴型无摩擦密封支点采用橡胶材料，它可吸收震动，又不受灰尘、湿气的影响，因而其传力特性明显优于其它类轴承支承、刀口支承或簧片支承。由图1还可以看到，组成杠杆式框架的材料外形为扁钢，因而可减少秤架的积灰面积，相应减少维护量和秤架零点的漂移量。这种秤架最大的特点是无平衡重，也就是说，称重传感器测量到的力既包括物料重，也包括称量托辊框架及杠杆重量所带来的皮重，其优点是大大减轻了秤架的重量，也使秤架动作更灵敏了。
图2：赛摩· 拉姆齐公司的10-17型双杠杆式秤架。
图3：美国梅里克公司475型直接承重式单托辊秤架。
图4：德国申克公司BEMP直接承重式单托辊秤架。
图5：瑞士FMS 公司的BMGZ型皮带秤直接承重式单托辊秤架。
图6：赛摩·拉姆齐公司的10-14型悬浮式秤架。
美国赛摩· 拉姆齐公司的10-17型秤架中有2托辊选型，他采用就是单杠杆式秤架，其结构是图2所示的一半，江苏南京天秤计控设备公司的普通计量秤LB-JP-2也是一种单杠杆式双托辊秤架。
双杠杆式秤架
双杠杆式秤架由互为对称的两组称量杠杆组成，每组称量杠杆上支承了一组或几组称量托辊，秤架结构复杂，秤体庞大，但它的互为对称的两组称量杠杆在称量过程中可以抵消一些水平分力（如皮带张力、皮带跑偏引起的侧向力）对称量精确度的影响，所以秤架性能稳定，称量精确度较高。
图2所示为美国赛摩·拉姆齐公司的10-17型双杠杆式秤架，照片中左下方和右上方有四个耳轴型无摩擦密封支点，支点座固定在皮带机纵梁上，上部的支点轴则以吊挂方式分别与上下两组杠杆相连，在秤架的中部有一个支撑梁，两个“S”型称重传感器上端固定在支撑梁上，下部与两根杠杆相连。秤架设计的刚性很好，据介绍，秤架的变形垂度小于0 .127mm。10-17型双杠杆式秤架中，如图所示有4个称量托辊的为标准型，称量精确度是0.25%，另有2个称量托辊的可供选用，称量精确度是0.5%。
南京天秤计控设备公司的LB-JP-C侧箱式计量秤为双杠杆式多托辊秤，他具有以下特点：有2、4、6组称量托辊方案可供选用；称重桥架采用三点悬挂方式，消除了秤架上的扭力；称重传感器放在侧箱内，方便在线维护。
它们的特点都是无平衡重，因此我们可以说，无平衡重杠杆式秤架结构代表了杠杆式秤架发展的方向。
直接承重式单托辊秤架
直接承重式单托辊秤架是一种悬浮式秤架，近年来得到较多的应用，其特点是称重托辊组直接与称重传感器相连，秤架部分是“三无”，即无杠杆、无支点、无平衡重。秤架结构简单，安装方便。图3 为美国梅里克公司475型直接承重式秤架，又参加提供的称重托辊组的三节槽形托辊固定夹固定在专用的托辊支座上，支座两侧倾角可变（10u-45u）,因个人可适应20u,30u,45u等多种倾角的托辊组。托辊支座与悬臂梁式称重传感器的受力端相连，称重传感器的固定座则焊接在底座上，称重传感器只有一个。
图5所示瑞士FMS 力测量装置公司的BMGZ型皮带秤与传统的皮带秤有很多不同，该公司用于平托辊的秤架与普通皮带秤较为近似，但如图5所示的槽形托辊秤架则大相径庭，皮带输送机槽形托辊中间的平托辊与图5秤架上的平托辊相对应，而皮带输送机槽形托辊两侧的斜托辊与图5秤架上的锥形滑动盘相对应。锥形滑动盘可根据用户的要求适配20u-45u 槽形角，锥形滑动盘可以在中心轴上滑动，从而更好地适配输送机。皮带的侧向力通过锥形滑动盘精确地传递到中心轴上，而中心轴上安装有称重传感器，这个称重传感器实际上是一个力测量轴承，它安装在轴端上，因而可不受任何皮带方向上的水平力干扰。力测量轴承有一个内环和外环组成，内环与轴相连，外环与秤架相连，内外环则是依靠网膜（web）塑性连接。网膜就是一个力传递元件，当轴承受力时，网膜承受轴承的张力，这个张力由与轴承根部相连的电阻应变式传感器检测。这样的秤架已经在国外矿石破碎机前皮带输送机、堆取料机上应用。
悬浮式秤架 悬浮式秤架类似静态称重的称重平台，称重平台上支撑了一组或几组称量托辊，制成一组称量托辊的秤架称为直接承重式单托辊秤架，本节主要介绍多组称量托辊的悬浮式秤架。
图6为赛摩· 拉姆齐公司的10-14型双杠杆式秤架，在一个类似静态称重平台的长方形框架上有4组（或3组）称量托辊，在长方形框架上1、2组和3、4组称量托辊之间，各有一根横跨在长方形框架上方的固定梁，梁的两端固定在皮带机的纵梁上，每根固定梁内安装有2个“S”型称重传感器，4个称重传感器又构成一个比长方形框架稍小一点的另一个长方形4个角，长方形框架就吊挂在这4个称重传感器上，这种秤架较为简单，只有一个框架，没有杠杆，没有平衡重。
图7：山西新元公司同时并装的ICS-SXF系列双悬浮式秤架。
山西新元公司ICS-SXF系列双悬浮式秤架由两台独立的4托辊悬浮式秤架组成（见图7），本身的每一个秤架与图6基本一致，但是它在某些应用里为同一台皮带机安装了两台秤架，随时比对两台秤架的检测数据可以判断称量结果是否正常，一旦两台秤架的检测数据差值超过允许误差，即提醒操作人员去现场检查误差原因。这种结构形式可以用于要求高精确度、高可靠性称重生产现场。
湖南计算机厂是国内较早使用双杠杆式秤架的厂家，最先使用的是带上称架、带平衡重的结构形式，因为秤架过于庞大，结构复杂，每台秤架的重量都超过1吨，所以最终选择了不带平衡重悬浮式秤架。该公司用于大块物料计量的悬浮式秤架（见图8）的基本结构也与图6相似，但因用于大块物料计量，又增加了以下两个特点：托棍间距缩短，由常规的1000~1200mm 缩短为800mm；在秤架的横向和纵向用直径约8mm的限位杆连接秤架和皮带机纵梁。
图8：湖南计算机厂用于大块物料计量的悬浮式秤架。
前面介绍过直接承重式单托辊秤架，其特点是秤架结构简单、安装方便，但缺点是秤量精确度不够高，为了发挥其特点，克服缺点，国外越来越多的厂家不约而同地采用了用直接承重式单托辊秤架构成组合悬浮式多托辊秤架。
图9：美国输送称重公司3组托辊组成的组合悬浮式多托辊秤架。
美国输送称重（CONVEY WEIGH）公司的组件式皮带秤，可根据用户对测量精确度的要求和现场运行条件选用1、2、3、4组托辊组成悬浮式单托辊秤或多托辊秤。德国西门子公司MMI双托辊悬浮式秤架、瑞士哈斯勒公司VHRS双托辊悬浮式秤架都是由两台单托辊悬浮式秤架组合而成。
加拿大TDMICRONIC公司可提供2~8组单托辊秤架组成的多托辊组合悬浮式秤架，称量精确度的最高指标可达0.1%。
小结 综上所述，电子皮带秤秤架的发展趋势可以归纳为以下几点：杠杆式秤架因抗干扰能力差，精确度低，使用越来越少；悬臂式秤架仅局限于部分称重给料机使用，使用量很少；双杠杆式秤架虽然使用还多，但似乎已经风光不再；直接承重式单托辊秤架已经大量应用在计量精确度要求不高的场合，其优点也为广大用户逐渐接受；悬浮式秤架结构简单、安装方便、精确度最高、稳定性最好，成为电子皮带秤秤架发展的热点，而由直接承重式单托辊秤架构成的多托辊组合悬浮式秤架似乎成为热点中的亮点。
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