Взвешивающая секция для конвейеров с ходовыми роликами
Владельцы патента RU 2293292:
Закрытое акционерное общество "Энерпром-Электроникс" (RU)
Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для взвешивания сыпучих материалов на конвейерах с ходовьми роликами. Устройство содержит два шарнирно закрепленных рычага второго рода, служащих направляющими и опирающихся своими свободными концами на два общих датчика веса, расположенные по разные стороны взвешивающей секции. Длина плеч рычагов равна единице или большему числу баз ходовых роликов. Технический результат заключается в повышении точности взвешивания и возможности градуировки и поверки весов статической нагрузкой, понижении металлоемкости и стоимости конструкции взвешивающей секции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к весоизмерительной технике, а именно к устройствам для взвешивания сыпучих материалов на конвейерах с ходовыми роликами (пластинчатых, ковшевых, тележечных и др.).
Известны весы фирмы MULTIBELT BMC Schenk Process GmbH, взвешивающая секция которых представляет собой платформу установленную на 4 датчика веса, имеющую длину, равную трем жестким базам ходовых роликов пластинчатого конвейера. Недостатками указанного устройства являются:
1. Статическая неопределимость конструкции, т.к. платформа опирается более чем на 3 датчика веса, что создает условия для возможной перегрузки отдельных датчиков, снижая надежность системы в целом.
2. Снижение точности измерения при изменении жесткой базы ходовых роликов из-за износа, растяжения тягового органа, приводящих к скачкообразному изменению нагрузки на датчики веса.
3. Усложнение конструкции и увеличение стоимости из-за применения 4-х датчиков веса.
Известны конвейерные весы по авт. свидетельству СССР №1027529, G 01 G 11/04, содержащие шарнирно закрепленные рычаги второго рода, установленные по разные стороны конвейера параллельно один другому, причем датчики веса расположены на концах диагонали прямоугольника, образованного рычагами.
Недостатками указанного устройства являются:
1. Снижение точности измерения при изменении жесткой базы ходовых роликов, приводящем к скачкообразному изменению нагрузки на датчики веса.
2. При неравномерной загрузке несущего органа конвейера по его ширине суммарная нагрузка на датчики веса соответствует истинному весу суммарной нагрузки при расположении осей ходовых роликов строго посредине рычагов взвешивающей секции.
Известна взвешивающая секция для пластинчатого конвейера по авт. свидетельству СССР №178131, кл. 42 f, 28, представляющая собой две платформы в виде встречных относительно опор рычагов второго рода, являющихся естественным продолжением неподвижных направляющих ходовых роликов. Платформы шарнирно закреплены в опорах и опираются своими свободными концами на датчики веса. Длина плеч рычагов L равна расстоянию между осями (жесткой базе) ходовых роликов l. При этом усилие, действующее на датчики веса для любого положения роликов, в общем виде будет
где k - переменное число, изменяющееся от 0 до 1 при передвижении ходовых рожков, qi - погонная нагрузка на каждый ходовой ролик.
Таким образом, усилие, воспринимаемое датчиком веса, будет равно величине нагрузки участка L, который в момент измерения находится над датчиком.
Недостатком указанного устройства является снижение точности измерения при жесткой базе ходовых роликов l<1 м (у современных конвейеров она составляет 0,315; 0,630 м). При этом начинают существенно влиять на точность взвешивания величина натяжения тягового (несущего) органа и просадка датчиков веса, определяемая величиной их жесткости, что приводит к превышению предела допускаемой погрешности конвейерных весов ±2,0%, регламентируемой ГОСТ 8.005-2002, ГОСТ 30124-94 и Рекомендацией №50 МОЗМ.
Задачей изобретения является разработка взвешивающей секции для конвейеров с ходовыми роликами, обеспечивающей повышение точности взвешивания, реализацию косвенного способа калибровки весов путем имитации реального материала образцовыми грузами и одновременно оптимизацию габаритов, металлоемкости и стоимости конструкции взвешивающей секции.
Это достигается тем, что взвешивающая секция содержит два шарнирно закрепленных рычага второго рода, служащих направляющими и опирающихся своими свободными концами на датчики веса, длина плеч рычагов равна единице или большему числу жестких баз ходовых роликов, ближайшее большее число жестких баз устанавливается зависимостью
где σ - натяжение тягового органа конвейера в месте установки взвешивающей секции;
δДОП - допускаемая погрешность взвешивания;
с - жесткость датчиков веса;
l - жесткая база ходовых роликов.
На равных расстояниях от свободных концов плеч рычагов расположены шпильки для установки при градуировке и поверке конвейерных весов образцовых грузов, причем шпильки рычагов расположены по разные стороны взвешивающей секции.
На чертеже изображена кинематическая схема взвешивающей секции. Секция содержит два рычага второго рода 1 и 2, закрепленных в шарнирах 3, 4, 5, 6. Рычаги служат направляющими ходовых роликов 7 тягового и несущего органов 8 конвейера и опираются свободными концами на датчики веса 9, 10. На равных расстояниях h от свободных концов рычагов расположены шпильки 11, 12 для установки образцовых грузов 13, 14. При такой кинематической схеме взвешивающей секции давление каждой ходовой опоры на рычаги равно весу груза, расположенного на участке несущего полотна конвейера, равном жесткой базе l ходовых роликов. При равенстве длины каждого рычага
,
где n - целое число (1, 2, 3,...) значений жестких баз ходовых роликов, и равномерной линейной плотности материала q на конвейере нагрузка на датчики веса
,
т.е. равна половине веса груза, расположенного над обоими рычагами, а функция погонной нагрузки на выходе датчиков
соответствует действительному характеру погонной нагрузки (линейной плотности). При неравномерной загрузке сигнал на выходе датчиков веса плавно изменяется и соответствует осредненной нагрузке, расположенной над обоими рычагами
.
Длина рычагов L устанавливается с учетом параметров конкретного конвейера. При этом критерием для определения значения n является погрешность взвешивания, зависящая от натяжения тягового органа σ и жесткости датчиков веса с.
Влияние других производственных факторов (сопротивление движению тягового (несущего) органа, динамические нагрузки и др.) взаимно компенсируются и минимизируются «встречным» расположением рычагов относительно их шарнирных опор.
Зависимость для определения значения n выведена следующим образом.
Сила реакции весов (датчиков веса)
,
где Р - измеряемая нагрузка;
σ - натяжение тягового органа;
L - длина рычага;
f - просадка датчиков веса;
с - жесткость датчиков веса.
Отсюда
.
Погрешность взвешивания
.
Если L=nl, то
Задаваясь допускаемым значением относительной погрешности δДОП, значение
.
При этом обеспечивается рациональный по технико-экономическим критериям параметр рычагов, исключающий интуитивное без основания увеличение их длины. Это позволяет установить оптимальные для конкретных условий габариты, металлоемкость и стоимость взвешивающей секции при обеспечении заданной точности взвешивания.
Применение двух датчиков веса и шпилек для установки образцовых грузов равной массы, расположенных на равных расстояниях от свободных концов рычагов по разные стороны конвейера, исключает
- методическую погрешность при калибровке (поверке) весов на холостом ходу конвейера, т.к. обеспечивает неизменность среднего значения коэффициента передачи 1-h/L единицы массы весам от образцовых грузов, имитирующих материал, при изменении угла наклона конвейера и различного при этом изменения коэффициентов передачи отдельных «встречных» относительно шарнирных опор рычагов;
- неоднозначность передачи нагрузки на направляющие (рельсы) колеи ходовых роликов и компенсирует погрешность из-за возможных перекосов конструкции рычагов, имеющих конечную жесткость.
Кроме того, усредняющие свойства взвешивающей секции повышает эффективность использования весов в АСУТП, САУ и CAP, когда требуется получение усредненных значений загрузки конвейера.
1. Взвешивающая секция для конвейеров с ходовыми роликами, содержащая два шарнирно закрепленных рычага второго рода, служащих направляющими и опирающихся своими свободными концами на датчики веса, отличающаяся тем, что свободные концы плеч рычагов опираются на два общих датчика веса, расположенные по разные стороны взвешивающей секции, длина плеч рычагов равна единице или целому большему числу жестких баз ходовых роликов, причем целое большее число жестких баз ходовых роликов определяется из соотношения:
,
где σ - натяжение тягового органа конвейера в месте установки весов;
δдоп - допускаемая погрешность взвешивания;
с - жесткость датчиков веса;
I - жесткая база ходовых роликов.
2. Взвешивающая секция по п.1, отличающаяся тем, что на равных расстояниях от свободных концов плеч рычагов расположены шпильки для установки при градуировке и поверке образцовых грузов, причем шпильки расположены по разные стороны взвешивающей секции.
