电子皮带秤秤架的设计
1 秤架的种类
秤架可以分为非接触式和接触式两类。非接触式的典型例子是核子皮带秤。接触式有多种类型，若按托辊数量来分，则分为单托辊和多托辊式；若按支点种类来分，可分为簧片支点式和刀刃刀承式；若按秤架方式分，则可分为杠杆式、悬浮式和杠杆悬浮式三种；若按杠杆数量分，则可分为单杠杆旋臂式和双杠杆式两种秤架。接触式目前常以托辊数量区分居多，下面从托辊角度对其结构和受力进行分析。
2 秤架结构
皮带秤的秤架结构，要求必须确保皮带上物料产生的力能真实地传递给称重传感器而不带任何附加力，如图3.1所示。在单托辊情况下，不得把皮带行进方向的附加力或侧向运动的附加力（垂直于纸面图中未画出）作用到称重传感器上，秤架必须只传递物料产生的垂直力。为此，秤架结构应满足如下要求：刚性大，挠度小，抗扭转性能好，能消除侧向力的影响，能减小皮带偏载影响，备有准直装置，作用于称重传感器上的皮重部分尽量小而皮带负荷部分尽量大，支点或转轴应无摩擦，具有能承受大而短暂过载又无需校准漂移的装置，整体结构应便于安装等。从受力分析可知，采用多托辊双杠杆结构秤架，即使在秤架杠杆支点与称量托辊的中心不在同一水平线上时，由于水平分力产生大小相等、方向相反的力矩能使水平力相互抵消，使称重传感器免受水平力的影响，所以这种秤架结构较为合理。
3 受力分析
实验表明，皮带本身如同一根被等间距支承的、连续而水平的弹性梁，特别是当不准直时，张力和弯曲刚度的综合作用会使皮带秤产生错误的加荷信号。美国的F.S.Hyer博士，根据应变能量法，推导出了全浮式多托辊秤架中物料垂直于皮带作用到秤上的力为：
3.1确定使用条件及要求
设计过程中，首先要根据使用现场的情况，确定基本参数，包括需要运送的介质、运输量以及皮带能够安装的角度。基本参数确定后，要选择皮带的宽度、运行速度等参数，为秤架的设计提供基本信息，下面分别加以介绍。运送介质、皮带安装角度以及运输量，这些基本参数是设计的依据，一般由用户提出，或到现场亲自测量了解，下面给出一些常用数据（摘自相关的设计手册），供设计中参考。
由于带式输送机是一种国家标准产品，根据用户要求确定了运送介质、皮带安装角度以及运输量以后，要选择各种参数均能满足要求的带式输送机，并确定带式输送机的宽度和速度。完成了基本数据收集后，此时需要根据使用环境条件和运输的介质，并综合考虑其他条件，提出对称量精度的要求。
3.2 秤架的结构形式
根据用户对称量精度的要求，来选择秤架的具体结构，表3?4列出了目前经常使用的秤架结构形式。秤架托辊数量的多少决定了称重区域的长短，总的来说称重区域越大，测量精度越高（动态累积误差越小）。
3.3 称重和速度传感器的选择
A 称重传感器
电子皮带秤用的称重传感器，可选用电阻应变式、差动变压器式或压电式等多种。但常见的仍以电阻应变式为多，这是由于这种传感器在非线性、滞后及准确度三方面均优于其他形式的传感器，而且其结构简单、便于应用。由于电子皮带秤的使用环境往往比较恶劣，通常使用现场湿度大、温差大、尘埃多、易受机械振动和冲击、常伴有腐蚀性的介质等。因此要求传感器除刚性好、温度稳定性好、能抗冲击外，最好是全密封的、获本质安全体系批准的。称重传感器量程的选择取决于皮带秤的线分度密度q（kg/m）、称量段的有效长度L（m）、皮带的速度v（m/s）、最大瞬时流量Wmax（t）（t/h）、秤框结构系数η和过载系数K；当秤架安装成有一定斜角α时，则还要与 cosα有关。具体量程 P（kg）的选择可按下式计算：
P=q×L×ηΧKΧcosα=（Wmax（t）/3.6v）×L×ηΧKΧcosα（3?4）
秤框结构系数η通常是承重托辊至杠杆支点距离n1与传感器的力作用点至杠杆支点距离n2之比，过载系数K通常取1.2左右。
B 速度传感器
速度传感器常用形式有接触式和非接触式两类。接触式以测速发电机为典型代表，它靠摩擦轮与传输皮带之间的接触使直流发电机或交流发电机产生与滚轮转速成正比的模拟电压；也可采用由磁电式测速传感器产生的数字脉冲方式进行测速；但是目前最常用的是旋转式编码器，因其具有较高精度、较高分辨力和可靠性好而广泛应用于各种角度和转速的测量场合，它是最有效和最直接的数字式传感器。非接触式速度传感器以光电形式的居多，但实际应用较少。
有了速度传感器，传感器的安装方式也会直接影响测量精度，由于皮带机的滚轮（主动轮）与皮带之间可能出现打滑现象，所以，在测速方法中直接测量滚轮的转速再转换成皮带的带速，虽然比较简单，但容易引起测量误差，为此，皮带测速时，通常直接测皮带速度，但由于皮带在张力的作用下会伸长，并随张力不同而变化，所以通常将测速传感器安装在回向皮带上，并连接到皮带机的尾轮（从动轮上）或大直径的托辊上，消除皮带的任何打滑机会，并且保证能和皮带可靠地接触。
4 秤架设计实例
4.1 设计要求
某工厂为了科学管理，节约能源，保护环境，降低成本，将锅炉房用于输送燃煤的皮带输送机进行改造，增加一台电子皮带秤，需要进行秤架设计。
基本数据如下：
皮带输送机皮带宽度：500mm；
皮带倾角：0°；
皮带额定输送量：max80t/h；
皮带运转速度：1m/s；
动态累积误差：≤±0.5%。
4.2 秤架结构形式的确定
根据用户对精度（动态累积误差）的要求，参考有关资料，决定采用单杠杆双托辊结构，即两组托辊、一只拉式称重传感器。
4.3 称重和转速传感器的选择
（1）称重传感器。根据公式（3?4）：
P=q×L×ηΧKΧcosα=（Wmax（t）/3.6v）×L×ηΧKΧcosα式中，Wmax=80t/h；v=1m/s；K=1.2；α=0°；L=2.6m。
参照带式输送机的标准，500mm宽皮带机两托辊之间的间距为1200mm，杠杆支点与称重托辊之间的间距为n1=1800mm，杠杆支点与称重传感器之间的间为
n2=2200mm，则η =0.82。求得：P=56.85kg按前述，称重传感器选用S型拉压传感器，量程为0～80kg。
（2）转速传感器。转速传感器采用旋转编码器，型号为LBM05?4067?400BZ/05F。
4.4 秤架的支撑结构
秤架的主梁采用型钢结构，可以使用角钢、槽钢和矩形钢管，通过焊接进行连接。秤架直接安装于皮带输送机内位于上下皮带之间，将原两组托辊去掉即可，安装简单方便。
