談斗輪機的角度補償

徐永南

摘 要：斗輪機是目前我國工業建設中的一種常用機械，是一種完成物料的運輸和放置的重要設備。為了使斗輪機更好的服務于工業發展，在斗輪機的實際建造和應用過程中，必須做好對其工作角度的精確把握，這樣才能有效的提高斗輪機的工作效率。本文即將針對斗輪機的角度補償進行探討，希望能夠得出合理的結論，促進斗輪機的精準工作。

關鍵詞：斗輪機；傳感器；角度補償

隨著科技的發展與時代的進步，目前我國的工業生產已經逐步實現了現代化。其中一個重要的表現便是對各項先進工業設備的不斷投入使用。就斗輪機而言，由于其自身的多重優點，目前已經在工業生產中廣泛使用。為了使斗輪機的性能進一步得到完善，其角度補償的相關技術必須得到科學化的發展。

1斗輪機概述及工作原理

斗輪機是電廠、礦山、碼頭等常用的堆料、取料設備，具有角度多變、時上時下的特征，利用斗輪連續取料，用機上的帶式輸送機連續堆料的有軌式裝卸機械。

它是散狀物料（散料）儲料場內的專用機械，是在斗輪挖掘機的基礎上演變而來的，可與卸車（船）機、帶式輸送機、裝船（車）機組成儲料場運輸機械化系統，生產能力每小時可達1萬多噸。斗輪堆取料機的作業有很強的規律性，易實現自動化。控制方式有手動、半自動和自動等。斗輪堆取料機按結構分臂架型和橋架型兩類。有的設備只具有取料一種功能，稱斗輪取料機。

2斗輪機的分類

2.1門式斗輪堆取料機

它有一個門形的金屬構架和一個可升降的橋架。取料時，由橫向運行的小車及其上旋轉的斗輪連續取料，物料在卸料區卸到橋架帶式輸送機上，最后轉卸到料場帶式輸送機運走。通過橋架的升降和門架的運行，可將料堆取盡。

2.2橋式斗輪取料機

與門式斗輪堆取料機在結構上的主要區別是：它沒有高大的門架，橋架是固定不升降的，而且處于較低位置；沒有堆料帶式輸送機和尾車。又稱為橋式斗輪混勻取料機。

3斗輪機傾角傳感器

斗輪機角度的變化范圍一般在-200到+200之間傾角傳感器，傾角傳感器又名傾斜儀，經常用于系統的水平測量，從工作原理上可分為固體擺式、液體擺式和氣體擺式三種，從輸出信號模式上可分為電壓型、電流型和數字型三種。傾角傳感器可以用來測量相對于水平面的傾角變化量，提供儀器級性能水平的應用，低溫度依賴性傾角傳感器的理論基礎就是牛頓第二定律，即物體的加速度跟物體所受的合外力F合成正比，跟物體的質量成反比，加速度的方向跟合外力方向相同。根據基本的物理原理，在一個系統內部，速度是無法測量的，但卻可以測量其加速度，如果初速度已知，就可以通過積分計算出線速度，進而可以計算出直線位移，所以它其實是運用慣性原理的一種加速度傳感器。

當傾角傳感器靜止時也就是側面和垂直方向沒有加速度作用，那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直軸與加速度傳感器靈敏軸之間的夾角就是傾斜角了。本文采用的傾角傳感器為電壓型，即輸出的電壓隨角度成線性變化。

基于斗輪機角度變化范圍及測量精度的考慮，選用測量范圍為-300到+300的傾角傳感器即可滿足要求。

4斗輪機角度補償原理

如圖1所示，重力為G的物體在傾斜角度為α的斜面（斗輪機）上產生兩個分力f1、f2，分別垂直和平行于斜面（斗輪機），則有

f1=G*cosα（式1） f2=G*sinα（式2）

對于斗輪機實際使用情況來說，當斗輪機傾斜角度為α時，稱重傳感器的受力為垂直于斗輪機的分力，即f1。儀表通過傳感器測量到的mV，值也對應這一分力。

由式1可知G=f1/cosα（式3）

其中f1由重傳感器測得，那么只要測得α角，即可計算得出實際重力G。

對于斗輪機的角度補償原理而言，其重要的結構即為傳感器，通過傳感器，進行信息的科學有效傳播，以更好的保障其數據的精準與有效。斗輪機上分別安裝速度傳感器、稱重傳感器和傾角傳感器，分別對斗輪機的運行速度、承載重力、傾斜角度進行測量。其中，速度傳感器輸出的為頻率信號，可以直接進CPU計數器，通過計算單位時間內獲取的脈沖數計算出皮帶運行速度；稱重感應器、傾角傳感器輸出的均為電壓信號，需先進行AD轉換，轉化成數字信號，然后傳入CPU進行運算。在CPU的運算過程中，首先要將轉化角度傳感器電壓得到的數值換算成傾斜角度，計算出余弦值，然后使用此余弦值對稱重傳感器信號轉化得到的數值進行補償，計算出單位長度載荷，此時，即可以將單位長度載荷與皮帶運行速度進行計算，得到流量和累積量，并和前面得到的角度值一起顯示出來。

5傾角傳感器對角度的測量

由手冊中傾角傳感器的靈敏度70mV/o這一參數，那么測得斗輪機傾斜為α時的電壓V1和水平狀態的電壓V2，即可計算出α角，公式α=（V1-V2）/70mV/o。

傾角傳感器與AD轉換集成電路及CPU的連接（如圖4所示）

6結語

隨著我國工業發展規模的不斷增大，相關的技術和設備必須得到持續的改進和完善，才能適應工業發展的步伐，而對工業發展起到促進作用。斗輪機是工業生產中的一項重要的機械，雖然目前我國所制造出的斗輪機已經能夠滿足工業建設過程中的基本需要，但是其基本性能還有提高的空間。斗輪機在工作中的角度是否精確，會直接影響到其工作質量，因此在設計和使用過程中，必須要使其角度盡可能的完善。進而存進我國工業的進一步發展。

參考文獻：

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