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本文詳細(xì)描述了皮帶秤在過去100年的發(fā)展歷史，從古老的機(jī)械式皮帶秤逐漸發(fā)展到加入稱重傳感器，電子技術(shù)元素的電子皮帶秤....

據(jù)說最古老的稱重儀器是在上埃及的拿嘎達(dá)（Nagada）發(fā)現(xiàn)的圓柱形砝碼，估計(jì)距今約5000年歷史，大約到了19世紀(jì)，才出現(xiàn)了基于杠桿原理發(fā)展起來的等臂橋秤、不等臂橋秤、地秤，例如德國在1888年就造出一臺100t的秤，用它來稱量過大炮和裝甲車。
為了能快速自動地稱量散狀物料，英國艾弗里（Avery）公司生產(chǎn)了利用可多次定量稱量自動料斗秤（稱為計(jì)數(shù)秤），并在1880年獲得型式批準(zhǔn)，他是用于整船裝貨計(jì)量。
而類似用于整船裝貨的輸送設(shè)備中，常常要用到皮帶輸送機(jī)，人們自然就會想到是否可以在皮帶輸送機(jī)上直接安裝一臺秤，讓他在皮帶輸送機(jī)一邊輸送物料一邊進(jìn)行計(jì)量。
1908年，美國一個(gè)年輕人赫爾伯特·梅里克（Herbert·Merrick）發(fā)明了一種皮帶輸送機(jī)使用的稱重設(shè)備，那是世界上第一臺根據(jù)皮帶速度和重量用機(jī)械方法進(jìn)行計(jì)算的動態(tài)稱重設(shè)備，這一發(fā)明完全改變了原有測量固體物料流量的方法。這種根據(jù)重力測量固體物料流量的設(shè)備后來被稱為梅里克型機(jī)械式皮帶秤。赫爾伯特·梅里克用這項(xiàng)發(fā)明成立了梅里克（Merrick）公司，開始生產(chǎn)皮帶秤。到目前為止，梅里克公司仍然是世界上最著名的皮帶秤生產(chǎn)廠商之一，在上世紀(jì)八十年代，國內(nèi)上海華東電子儀器廠引進(jìn)的465型電子皮帶秤即為該公司有代表性的產(chǎn)品之一。
我們在德國申克 (SCHENCK) 公司的歷史回顧資料中，曾看到“1902年，皮帶秤”這一段產(chǎn)品編年史，表明該公司1902年就有皮帶秤產(chǎn)品，但未看到更詳細(xì)的敘述。
如果我們以較為詳細(xì)的歷史資料作為第一臺皮帶秤問世年份，那么皮帶秤的發(fā)展歷史到今天就整整一百年了。本文將借助一些資料了解一下機(jī)械式皮帶秤的結(jié)構(gòu)及原理，這樣可能更加深我們對皮帶秤現(xiàn)狀的了解和未來的期望。
梅里克型機(jī)械式皮帶秤
赫爾伯特·梅里克發(fā)明的世界上第一臺皮帶秤被稱為梅里克型機(jī)械式皮帶秤，當(dāng)然我們現(xiàn)在找到的可能不是這第一臺的資料和圖片，但是其基本原理和結(jié)構(gòu)應(yīng)該是差不多的。關(guān)鍵的設(shè)備是一個(gè)積分輪，秤架上的物料荷重通過機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成積分輪轉(zhuǎn)軸的傾斜角度q，在積分輪的輪子外緣的圓周上裝有多個(gè)小滾輪，小滾輪可在一根轉(zhuǎn)動的小皮帶的帶動下旋轉(zhuǎn)，從而帶動積分輪的轉(zhuǎn)動，積分輪轉(zhuǎn)動時(shí)，其軸旋轉(zhuǎn)從而使計(jì)數(shù)器工作。帶動小滾輪旋轉(zhuǎn)的小皮帶則由安裝在輸送機(jī)皮帶上的測速傳感器驅(qū)動，所以輸送機(jī)皮帶速度越快，小皮帶的速度也越快。但是積分輪轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的速度取決于兩個(gè)因素，一個(gè)是小皮帶的速度，另一個(gè)是積分輪傾斜的角度（根據(jù)原理我們可以分析：當(dāng)秤架上的物料荷重越大時(shí)，積分輪傾斜的角度q越大，在小皮帶同樣速度帶動下積分輪的轉(zhuǎn)動速度越快；當(dāng)秤架上的物料荷重為零時(shí)，q成0°，在小皮帶同樣速度帶動下積分輪的轉(zhuǎn)動速度也為零），所以積分輪轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的速度代表了秤架上的物料荷重與輸送機(jī)皮帶速度的乘積。在積分輪的輪子外緣的圓周上可以看到裝有多個(gè)小滾輪，帶動小滾輪旋轉(zhuǎn)的小皮帶應(yīng)該是圍繞積分輪四周豎向安裝，而在積分輪的正前方的一根橫桿上裝有5位數(shù)的計(jì)數(shù)器，其顯示值代表了積分輪轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的累計(jì)圈數(shù)。由于完成積分運(yùn)算的整套裝置是安放在生產(chǎn)現(xiàn)場，所以它是安裝在一個(gè)密封型的金屬外殼里的。
經(jīng)過改造的梅里克型機(jī)械式皮帶秤，其機(jī)械部分應(yīng)該是基本保留了，但增加了電信號處理及輸出。
德國申克公司的機(jī)械式皮帶秤
德國申克公司的機(jī)械式皮帶秤工作原理，秤架系統(tǒng)為5托輥單杠桿式，秤架上的物料荷重經(jīng)過杠桿系統(tǒng)傳遞到擺鉈裝置上，根據(jù)皮帶速度和秤架的長度，周期性地，例如每4 秒一次把傾斜杠桿止動固定住，固定下來的偏轉(zhuǎn)量通過掃描裝置，再經(jīng)齒輪機(jī)構(gòu)傳遞給具有數(shù)字顯示的計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器把每次的測量值累加，得到總的輸送量，傾斜杠桿的周期性止動是由與皮帶輸送機(jī)的驅(qū)動裝置相連接的控制軸控制的。秤架長度為4~8m，皮帶速度為1~2m/s，據(jù)稱該秤的最大稱量偏差為0.5%~1.0%。 
從上面的介紹可以分析出德國申克公司的這種機(jī)械式皮帶秤采用累計(jì)方式不是積分法，而是累加法，與我們今天每秒鐘累加成百上千次的微處理機(jī)式累加法不同的是，其累加周期長達(dá)4秒，正好是上面列舉的秤架長度（4~8m）與皮帶速度（1~2m/s）相除后得到的時(shí)間： 
秤架長度/皮帶速度=（4~8m）/（1~2m/s）=4 s 
據(jù)此，我們可以判斷該秤累加運(yùn)算的思路是將皮帶輸送機(jī)上的物料按秤架長度分成多個(gè)物料段，例如AB段、BC段、CD段、DE段……第1次累加AB段上的物料重量，第2次累加BC段上的物料重量，第3次累加CD段上的物料重量，第4次累加DE段上的物料重量……累加的周期4秒正好可以保證AB段物料完成稱重后BC段上的物料又進(jìn)入稱量段。這樣，既不會漏掉物料，也不會重復(fù)計(jì)量。其設(shè)計(jì)思路來源于臺秤的計(jì)量方式，臺秤每次計(jì)量一批物料，卸完這批物料后，再裝另一批物料，計(jì)量后與前面多次計(jì)量數(shù)據(jù)累加。
球盤式機(jī)械皮帶秤
皮帶輸送機(jī)秤架上物料的荷重轉(zhuǎn)換成圓盤上圓球的某個(gè)位置，物料的荷重越大，圓球的位置越遠(yuǎn)離圓盤的圓心，圓盤的軸是由皮帶速度驅(qū)動的，所以圓球的旋轉(zhuǎn)速度是由圓盤的角速度（即皮帶速度）和圓盤上圓球的位置決定的。皮帶速度越快，圓盤的角速度就越大；物料的荷重越大，圓球的位置越遠(yuǎn)離圓盤的圓心，使球旋轉(zhuǎn)的線速度越大，圓球轉(zhuǎn)動的速度越快；圓球的旋轉(zhuǎn)同時(shí)帶動了圓柱體旋轉(zhuǎn)，圓柱體又通過一套齒輪機(jī)構(gòu)與計(jì)數(shù)器相連，因此，計(jì)數(shù)器跳字的速度與物料的荷重及皮帶速度的乘積成正比?！　?br /> 錐輪式機(jī)械皮帶秤
皮帶輸送機(jī)秤架上物料的荷重轉(zhuǎn)換成圓錐體上圓盤的某個(gè)位置，物料的荷重越大，圓盤的位置越向右，即越靠近圓錐體直徑較大的下部，圓錐體的軸是由皮帶速度驅(qū)動的，所以圓盤的旋轉(zhuǎn)速度是由圓錐體的角速度（即皮帶速度）和圓錐體上圓盤的位置決定的。皮帶速度越快，圓錐體的角速度就越大；物料的荷重越大，圓球的位置越靠近圓錐體直徑較大的下部，使圓盤旋轉(zhuǎn)的線速度越大，圓盤轉(zhuǎn)動的速度越快，圓盤的旋轉(zhuǎn)軸帶動計(jì)數(shù)器跳字也越快，因此，計(jì)數(shù)器跳字的速度與物料的荷重及皮帶速度的乘積成正比的。
中國機(jī)械式皮帶秤發(fā)展歷史
中國的衡器業(yè)在解放以前雖然也有少數(shù)幾個(gè)工廠，但主要從事衡器維修和最簡單的衡器制作，皮帶秤這一塊完全是空白。解放以后，遼寧大連衡器廠、江蘇徐州衡器廠、山西長治衡器廠先后從上世紀(jì)五十年代到七十年代開始生產(chǎn)滾輪式皮帶秤。由于北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所、營口儀器三廠從上世紀(jì)六十年代開始研制出DZCB型電子皮帶秤并逐步取代機(jī)械式皮帶秤，所以直到上世紀(jì)八十年代，國內(nèi)機(jī)械式皮帶秤才基本淘汰。但作者2007年在云南邊遠(yuǎn)山區(qū)的中型銅礦山的生產(chǎn)現(xiàn)場，仍然看到了一臺機(jī)械式皮帶秤的遺跡，他是剛剛被電子皮帶秤取代，而其積分圓盤及其箱體仍保留在現(xiàn)場未拆走。
滾輪式皮帶秤是由重力傳遞系統(tǒng)、滾輪、計(jì)數(shù)器和速度盤等組成。通過安裝于回程皮帶上方的傳動輪及一系列傳動齒輪的傳遞，速度盤以與皮帶速度成正比的速度轉(zhuǎn)動；將皮帶運(yùn)輸機(jī)的兩組托輥取下并安裝在秤架上，經(jīng)過幾級杠桿的傳力，再通過象限桿、拉桿的傳遞，改變了滾輪在速度盤上的位置，也就改變了滾輪轉(zhuǎn)動的速度。滾輪轉(zhuǎn)動時(shí)，又通過齒輪的傳遞使計(jì)數(shù)器跳字，記下皮帶上通過的物料總量。當(dāng)皮帶上沒有物料時(shí)﹐滾輪靠近速度盤中心﹐滾輪轉(zhuǎn)速為零﹐計(jì)數(shù)器不累計(jì)﹔當(dāng)皮帶上有物料時(shí)﹐滾輪隨著重力變大向速度盤外緣移動﹐因速度盤外緣處的線速度大，滾輪轉(zhuǎn)動加快，從而帶動計(jì)數(shù)器跳字速度加快。國產(chǎn)滾輪式皮帶秤的主要參數(shù)為：皮帶速度：0.1~1.6m/s，稱量段長度：2.0m，皮帶寬度：500~1400mm。
皮帶秤的未來發(fā)展展望
隨著傳感器技術(shù)、電子儀表技術(shù)的發(fā)展，可以輸出電信號的速度傳感器及稱重傳感器迅速取代了機(jī)械式皮帶秤的相應(yīng)機(jī)構(gòu)，而對速度、重量信號進(jìn)行放大處理及實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算都可以放在電子儀表中完成，稱量精確度提高了，秤架結(jié)構(gòu)簡化了，因此電子皮帶秤迅速全面地取代了機(jī)械式皮帶秤。但機(jī)械式皮帶秤在其長達(dá)六十年左右的發(fā)展過程中也為皮帶秤的使用積累了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，沒有機(jī)械式皮帶秤的昨天，就沒有電子皮帶秤的今天。
回顧已經(jīng)走過的一百年歷史，我們看到皮帶秤的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，并且在各類涉及動態(tài)稱重系統(tǒng)的衡器中占據(jù)主導(dǎo)地位。展望未來，皮帶秤的發(fā)展應(yīng)該集中體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 
高精確度、高可靠性的新型速度傳感器及稱重傳感器的應(yīng)用；類似傾角傳感器、位置傳感器等新檢測內(nèi)容的傳感器將加入到皮帶秤的應(yīng)用中；二次儀表的智能化、總線化、無線傳輸化； 
皮帶秤新型檢定方式的開發(fā)和實(shí)際應(yīng)用；皮帶秤稱重理論的深入研究。

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