皮帶秤稱重傳感器振動能吸收裝置的研究與開發

王小磊 黃 剛 席建中

(徐州工程學院信電學院，江蘇 徐州 221111)

0 引言

目前，電子皮帶秤作為輸送物料稱量設備廣泛應用于煤礦、碼頭、倉儲、物流輸送等領域。但實際應用過程中，由于皮帶扣、皮帶、托輥失圓、稱架的磨損和松動等自然因素的存在，使皮帶秤正常工作時產生振動。這種振動將給稱重傳感器帶來稱量誤差的同時，也會給稱重傳感器帶來沖擊而降低使用壽命。在現有技術中，由于不能采用儲能式減振，而大多采用維修和頻繁校驗來解決稱重傳感器的稱量誤差，因此有效地降低和消除振動是目前電子皮帶秤亟待解決的關鍵問題之一[1－4]。

本文所設計的皮帶秤稱重傳感器振動能吸收裝置，是利用安裝在承載架與稱重傳感器之間的新型能量吸收器，能有效地降低和消除各種振動對稱量精度的影響，在提高皮帶秤稱重傳感器的稱量精度的同時，還能降低和消除振動對稱重傳感器的破壞力，并延長電子皮帶秤使用壽命[5－7]。

1 振動能吸收裝置的基本組成

皮帶秤稱重傳感器的振動能吸收裝置是由承載架、振動能吸收器、稱重傳感器和機架組成，其中振動能吸收器的活塞桿與承載架連接，振動能吸收器的底面與稱重傳感器連接。

振動能吸收器是由缸體、吸收式活塞、活塞桿、復位彈簧和螺母組件組成[8－9]，如圖1所示。其中吸收式活塞位于缸體的內腔并與內腔壁密封配合，吸收式活塞的端蓋與活塞桿連接，活塞桿與缸體端面密封，活塞桿端部有螺母組件與承載架連接，缸體底端面與稱重傳感器連接。

圖1 振動能吸收器結構圖Fig.1 Structure of the vibration absorber

圖1中，吸收式活塞是由阻尼殼體、滑塊、平衡彈簧、調整片和端蓋組成，其結構如圖2所示。其中滑塊位于阻尼殼體內腔并與內腔壁密封配合，滑塊一側與平衡彈簧一端連接，平衡彈簧另一端與端蓋連接，端蓋的中心有回油孔，端蓋和阻尼殼體之間有調整片。

圖2 吸收式活塞結構圖Fig.2 Structure of absorption type piston

由于采用了上述結構，滑塊在缸體內運動具有導向強度高、壽命長的特點，并可以利用能量吸收器將振動能通過流體流動阻尼轉換為熱能，消除各種振動對稱量精度的影響，有效提高了傳感器的稱量精度。

2 振動能吸收裝置的工作原理

當輸送帶輸送物料時，承載架受到物料的作用并隨著物料帶動活塞桿上下運動，活塞桿帶動吸收式活塞運動。由于滑塊具有足夠的導向長度和精度，因此承載架會在很小的摩擦力下進行精確的上下運動，同時將機構產生的振動能轉換為熱能。

由前文可知，當振動能被活塞桿接收轉換為振動力Fz時，吸收式活塞向上振動，油液接收振動能，振動能通過無桿腔的有效面積，將外界振動力Fz轉換成壓強信號，分為兩路進入吸收式活塞:一路P1z通過阻尼殼體的第1進液口進入滑塊的S1，根據S1的有效面積測定出振動力的大小;另一路壓力信號P1及流量Q1同時進入阻尼殼體的第2進液口，流經液阻螺旋槽壓降通道和穩流室返回滑塊的S2，形成流量的內循環。通過滑塊的S1、S2進行比較，其差值與壓差平衡器再進行平衡處理，最終確定滑塊在這一時刻的最佳位置，達到由液壓阻力完全消除振動力的目的。

3 振動能吸收裝置的工作效果

現有技術中由于每個閥孔徑是恒定的，對振動能適應慢，油液由于受活塞沖擊、阻尼和卸荷時產生的振動波的作用，因此在油液內竄動，并直接作用在振源上，影響減振效果[10]。為此本文利用振動能吸收式活塞，將振動所產生的活塞移動擠壓油液通過液阻螺旋壓降通道，形成液體阻尼和壓力降，以此吸收振動能，從而達到減振的目的，避免了振動對稱重傳感器的影響。引入振動能吸收裝置前后的振動波形變化如圖3所示。

圖3 引入振動能吸收裝置前后的振動波形變化Fig.3 Changes of vibration waveforms before and after introducing vibration energy absorbing device

由圖3可知，本文所設計的振動能吸收裝置，有效地消除和降低振動對稱重傳感器的影響。

4 結束語

本文所設計的皮帶秤稱重傳感器振動能吸收裝置，通過能量吸收器的吸收式活塞的液體流動阻尼通道，有效地把不斷變化的振動能轉換為熱能，以此降低了各種振動對稱重傳感器的影響。該裝置既提高了稱重傳感器的稱量精度，又消除了振動對稱重傳感器的破壞力，提高了稱重傳感器的使用壽命。

[1] 范韶辰，李文剛.振動對皮帶秤用稱重傳感器性能的影響[C]∥第十一屆稱重技術研討會論文集:稱重傳感器與稱重儀表篇，2012:1－6.

[2] 謝光輝.電子皮帶秤計量誤差的動態分析[J].計量與測試技術，2010，37(4):31 －32.

[3] 馬華旭，潘宏俠.提高電子皮帶秤應用準確度的技術措施[J].礦上機械，2009，37(7):77 －80.

[4] 胡夕嵐.提高電子皮帶秤實用精度的方法[J].華中電力，2007，20(2):51－54.

[5] 謝琥.新型電子皮帶秤[J].自動化儀表，2002，23(3):33 －35.

[6] 黃剛，韓成春，席建中.皮帶秤稱重傳感器振動能吸收裝置:中國，ZL201120295197.8[P].2012 －03 －20.

[7] 韓成春，席建中，范慶益.自整定式皮帶秤稱重裝置:中國，ZL201110232817.8[P].2012 －07 －08.

[8] 韓成春，席建中，孫榮軍.自整定式液壓震動波能量吸收裝置:中國，ZL201120142614.5[P].2011 －11 －15.

[9] 席建中，范慶益，韓成春.自整定式液壓震動波能量吸收的方法與裝置:中國，201110117133.3[P].2011 －08 －03.

[10] 黃為勇，韓成春，席建中.一種液壓減震器:中國，ZL201120142624.9[P].2012－01－29.