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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
摘 要
本畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是“帶式稱重給料機(jī)”，在設(shè)計(jì)說明書中，介紹了設(shè)備的各部分功能及完成其功能而進(jìn)行的特色各部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
帶式稱重給料機(jī)是對(duì)散狀物料進(jìn)行連續(xù)輸送和計(jì)量的設(shè)備。它具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、使用穩(wěn)定可靠、稱量準(zhǔn)確、維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)。被廣泛用于冶金、電力、礦山、煤炭、化工、建材、糧庫、港口等行業(yè)及部門。它可作為單機(jī)用于計(jì)量輸送（常習(xí)慣稱它為單機(jī)秤）又可多機(jī)組合進(jìn)行計(jì)量配料（習(xí)慣稱之為配料皮帶秤）。
帶式稱重給料機(jī)由帶式輸送機(jī)和電子計(jì)量兩部分組成。在設(shè)計(jì)說明書中詳細(xì)介紹了給料機(jī)的各部分組成及功能。因本設(shè)計(jì)著重于機(jī)械設(shè)計(jì)，故按照國家標(biāo)準(zhǔn)輔助于計(jì)算機(jī)繪出了總圖量相當(dāng)于2.5張的機(jī)械圖紙。有總裝配圖、主要的部件圖及零件圖等。最后本設(shè)計(jì)還給出了設(shè)計(jì)產(chǎn)品的安裝、調(diào)試及維護(hù)方面的要求與常識(shí)，供行業(yè)內(nèi)人士參考。
本著既繼承又發(fā)展的原則，本設(shè)計(jì)除了在結(jié)構(gòu)上有所創(chuàng)新外，同時(shí)參閱了有關(guān)專業(yè)論文及著作。
關(guān)鍵詞:稱重、帶式輸送機(jī)
ABSTRACT
The task of this graduation project is " The weighing belt feeder " , be living in the specification book , and introduced the detailed composition that the different part of meritorous service of installation be able to reach the distinguishing feature completees such meritorous service capacity but is underway every section .
Being living thoroughly to comprehend the style brought calls severely to give to anticipate that the wide-ranging use reaches such is living significant action queen in the middle national economy development to engine , unite specially having something to do with the teaching material , the design come out this task “weighing belt feeder ”.
The weighing belt feeder is used for continuous bulk material feeding and measurement. It is simple-structured, convenient to operate, reliable, and needs less maintenance. It is widely applied to industries such as metallurgy, power supply, chemistry, coal mining, warehousing, etc. It can be used independently or together with the others.
The style brought is called severely being anticipateed that the engine consists of that the style brought conveyer and the electron calculates two sections .
Being living in the specification book detailedly to introduce is anticipateed that engine every section is makeed up the meritorous service capacity .
As a result of native is designed to emphasize to machine designing , therefore in accordance the national standard assists to the calculating machine drawed the inflexible drawing that general drawing amount balancees 2.5 .
Components picture and part drawing and so on that possess the general assembly picture and main .
Finally native is designed still giving out design produce installation , debug and protection respect demand together with general knowledge , and feeies that public figure refers to inner place the profession .
Native is designed except for is living the somewhat innovation on the composition inheritance but also rule which developed in line with not only , and see also relevant specialized dissertation and the book moreover .
Keywords: weighting、belt conveyor
目 錄
1.緒論………………………………………………………………… 4
1.1總機(jī)簡介……………………………………………………………………… 4
1.2選題背景……………………………………………………………………… 5
1.3指導(dǎo)思想及主要工作………………………………………………………… 5
2.設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)……………………………………………………… 7
2.1原如數(shù)據(jù)及工作條件………………………………………………………… 7
2.2參數(shù)計(jì)算……………………………………………………………………… 7
3.主要部件的設(shè)計(jì)與選型…………………………………………… 9
3.1輸送系統(tǒng)……………………………………………………………………… 9
3.1.1機(jī)架總成…………………………………………………………………… 9
3.1.2傳動(dòng)滾筒…………………………………………………………………… 9
3.1.3改向滾筒…………………………………………………………………… 10
3.1.4平托輥……………………………………………………………………… 12
3.1.5輸送皮帶…………………………………………………………………… 13
3.1.6驅(qū)動(dòng)裝置…………………………………………………………………… 14
3.1.7附屬零部件………………………………………………………………… 16
3.2計(jì)量系統(tǒng)……………………………………………………………………… 20
3.2.1稱重橋架及系統(tǒng)標(biāo)定……………………………………………………… 20
3.2.2稱重傳感器………………………………………………………………… 25
3.2.3測(cè)速傳感器………………………………………………………………… 26
3.2.4稱重儀表…………………………………………………………………… 28
3.2.5電氣控制系統(tǒng)……………………………………………………………… 38
結(jié)束語……………………………………………………………… 40
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………… 41
1 緒論
1．1總機(jī)簡介
帶式稱重給料機(jī)是在帶式輸送機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。即在原來輸送機(jī)的基礎(chǔ)上加上了計(jì)量裝置，既輸送物料又對(duì)通過其上皮帶的物料的多少加以稱重，通過儀表可顯示物料的瞬時(shí)流量及累計(jì)量，以滿面足生產(chǎn)工藝的需要。它具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、使用穩(wěn)定可靠、稱量準(zhǔn)確、維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)。被廣泛用于冶金、電力、礦山、煤炭、化工、建材、糧庫、港口等行業(yè)及部門。它可作為單機(jī)用于計(jì)量輸送（常習(xí)慣稱它為單機(jī)秤）又可多機(jī)組合進(jìn)行計(jì)量配料（習(xí)慣稱之為配料皮帶秤）。
具體來說，帶式稱重給料機(jī)包括輸送系統(tǒng)及稱重系統(tǒng)兩部分。
輸送系統(tǒng)包括傳動(dòng)滾筒、改向滾筒、輸送皮帶、托輥、驅(qū)動(dòng)裝置及相關(guān)附屬的零部件如：物料整形斗、密封罩、頭部護(hù)罩、進(jìn)出接料管等。顧名思義，輸送系統(tǒng)的作用就是完成輸送物料的作用。物料來自于料倉或上一級(jí)的喂料設(shè)備，如帶式輸送機(jī)、振動(dòng)給料機(jī)、螺旋給料機(jī)等多種輸送設(shè)備，給料機(jī)通過輸送系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作，把物料輸送到下一級(jí)生產(chǎn)工藝設(shè)備中去。當(dāng)給料機(jī)接受來自上級(jí)料倉物時(shí)，給料機(jī)此時(shí)承擔(dān)將物料從倉的下料口拖出來的任務(wù)，稱之為“拖料給料機(jī)”，給料機(jī)則承受較大的倉壓，需要較大的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和功率。為了生產(chǎn)上的檢修維護(hù)方便，往往在料倉出口處設(shè)有手動(dòng)的插板閥，在給料機(jī)需要停機(jī)時(shí)，閘住料倉口，封鎖物料，以便下一步的設(shè)備檢修。當(dāng)上級(jí)有自動(dòng)喂料設(shè)備時(shí)，此時(shí)給料機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及運(yùn)行功率不需太大，且運(yùn)行時(shí)也較平穩(wěn)，有利于其上皮帶秤對(duì)物料的計(jì)量。輸送系統(tǒng)為了規(guī)范物料的流動(dòng)及合理的料層堆積高度，往往在給料機(jī)手動(dòng)插板閥下面設(shè)置物料整形斗，整形斗上配有調(diào)節(jié)閘門。有時(shí)考慮環(huán)保的要求，在給料機(jī)上加上密封防塵的護(hù)罩。在傳動(dòng)滾筒處即下料口的位置設(shè)有頭罩，使得物料規(guī)范、順利地進(jìn)入下一級(jí)工藝設(shè)置中去，而給料機(jī)上設(shè)置的進(jìn)出料管亦有此功能。因?yàn)樯a(chǎn)制造精度的影響，可能輸送機(jī)的皮帶在運(yùn)行時(shí)會(huì)跑偏，諸如蛇行等，故在設(shè)計(jì)時(shí)在機(jī)架上設(shè)置了跑偏報(bào)警開關(guān)，皮帶跑偏到一定程度時(shí)，開關(guān)便會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒設(shè)備維護(hù)人員及時(shí)調(diào)整給料機(jī)尾部的螺旋張緊裝置，使皮帶張力大小適當(dāng)，及時(shí)糾偏。此外在給料機(jī)的輸送皮帶內(nèi)、外側(cè)設(shè)計(jì)了內(nèi)、外清掃器，及時(shí)清掃掉粘在皮帶上附屬物料，穩(wěn)定皮重，提高稱重系統(tǒng)的計(jì)量精度。當(dāng)然作為整機(jī)，給料機(jī)必須有剛性很好的機(jī)架及支腿，支腿地腳板與現(xiàn)場(chǎng)安裝的預(yù)埋鋼板焊接，牢固可靠支承平穩(wěn)。
稱重系統(tǒng)包括稱重橋架、稱重傳感器、測(cè)速傳感器、稱重儀表及必要的電氣接線盒、電纜等。稱重系統(tǒng)的作用是對(duì)通過給料皮帶上的物料進(jìn)行檢測(cè)，通過電阻應(yīng)變式的稱重傳感器進(jìn)行力電轉(zhuǎn)換，信號(hào)送入稱重儀表進(jìn)行處理，同時(shí)儀表接收到來自測(cè)速傳感器發(fā)出胲沖信號(hào)，便可計(jì)算并顯示通過的物料的瞬時(shí)量及單位時(shí)間的累計(jì)總量。接合電氣控制系統(tǒng)，給料機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置電機(jī)配有變頻器，改變電機(jī)驅(qū)動(dòng)頻率則改變了給料機(jī)的皮帶速度，使之與人工設(shè)定的生產(chǎn)所需的工藝物料流量相適應(yīng)，恒定物料流量，即實(shí)現(xiàn)了PID調(diào)節(jié)功能?；虍?dāng)物料總量到達(dá)工藝需求時(shí)，根據(jù)人工設(shè)定量，使給料機(jī)達(dá)到停機(jī)功能。
總之帶式稱重給料機(jī)是機(jī)電緊密結(jié)合的現(xiàn)代化設(shè)備，它在各行各業(yè)的應(yīng)用前景十分看好。
1．2選題背景
在冶金、電力、礦山、煤炭、化工、建材、糧庫、港口等行業(yè)及部門，往往有大量的散狀物料被搬運(yùn)、輸送。然而在大多數(shù)情況下，需要知道所輸送物料總量是多少，或物料的瞬時(shí)流量是多少，以便進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算或滿足生產(chǎn)上工藝配料的需要。此種情況下，帶式輸送機(jī)與電子皮帶秤相結(jié)合的產(chǎn)物—帶式稱重給料機(jī)，既能輸送又能稱重，一舉兩得，滿足了結(jié)算與生產(chǎn)的需要。
帶式稱重給料機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、使用穩(wěn)定可靠、稱量準(zhǔn)確、維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)。它可作為單機(jī)用于計(jì)量輸送（常習(xí)慣稱它為單機(jī)秤）又可多機(jī)組合進(jìn)行計(jì)量配料（習(xí)慣稱之為配料皮帶秤）。它與現(xiàn)場(chǎng)需求的適應(yīng)性很強(qiáng)，整機(jī)水平或傾斜安裝均可，根據(jù)出力大小，可設(shè)計(jì)成不同的帶寬、帶速。其高度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝要求設(shè)計(jì)，機(jī)架為結(jié)構(gòu)件，成本低，使用壽命長，能耗低，效率高，具有很高的性價(jià)比。
另外給料機(jī)不需要制作復(fù)雜的安裝基礎(chǔ)，往往現(xiàn)場(chǎng)預(yù)埋鋼板即可，其安裝時(shí)支腿與埋板焊接，牢固而省時(shí)省力，投資費(fèi)用低廉，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
帶式稱重給料機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，市場(chǎng)巨大。如煤炭系統(tǒng)輸煤、水泥及鋼鐵行業(yè)配料、糧食部門計(jì)量、港口對(duì)外商貿(mào)結(jié)算等。它在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中占有重要位置。加之如今網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛躍發(fā)展，利用其先進(jìn)技術(shù)，可遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)及進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制，則更顯示出帶式稱重給料機(jī)的應(yīng)用發(fā)展前景，使其更具有競爭力。
1．3指導(dǎo)思想及主要工作
本設(shè)計(jì)課題以機(jī)械設(shè)計(jì)為主，電氣控制原理則作簡單描述，使得對(duì)其有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，又具有側(cè)重點(diǎn)。
主要工作為機(jī)械專業(yè)設(shè)計(jì)并計(jì)算機(jī)制圖（CAD），據(jù)本課題的要求及專業(yè)特點(diǎn)，繪制不少于相當(dāng)于2.5張零號(hào)圖量的圖紙，包括總裝配圖、主要零部件圖等。然后根據(jù)有關(guān)要求編寫設(shè)計(jì)說明書，詳細(xì)介紹本設(shè)計(jì)課題的內(nèi)容，即帶式稱重給料機(jī)的各部分組成、結(jié)構(gòu)、功能原理；各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算。在設(shè)計(jì)過程中，充分運(yùn)用了所學(xué)的有關(guān)專業(yè)知識(shí)，同時(shí)又參考了一些論文及專著。當(dāng)然并不是完全照搬書本上的知識(shí)，在原來的基礎(chǔ)有所創(chuàng)新，取其精華棄其糟粕，既繼承又發(fā)展。
2 設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)
2．1原如數(shù)據(jù)及工作條件
已知的原始參數(shù)：
物料—石灰石，密度1.3~1.4t/m3,粒度≤20mm
最大輸送能力—30.4t/h
給料距離—2026mm
輸送機(jī)布置形式—水平布置
計(jì)量精度—±%0.5,控制精度±%1
給料機(jī)的工況為：連續(xù)運(yùn)行，每天運(yùn)行12小時(shí)，給料機(jī)受料口要能承受一定的倉壓且能滿載起動(dòng)，均勻負(fù)載，慣性加速系數(shù)≤0.2。
2．2參數(shù)計(jì)算
根據(jù)公式:Q=3600v B2ρyck,
式中Q—輸送量，t/h
v—最高帶速，m/s
B—帶寬，m
ρ—密度，t/m3
y—斷面系數(shù)，0.046~0.071
c—傾角系數(shù),水平時(shí)為1
k—填充系數(shù),0.8~0.9
根據(jù)所輸送物料特性及考慮經(jīng)濟(jì)性，初選帶寬B=0.5m，則計(jì)算出最高皮帶速度v=0.39m/s。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用傳動(dòng)滾筒直徑為φ340mm,則根據(jù)公式n=60v/ΠD（D為滾筒直徑）算出滾筒轉(zhuǎn)速約為22r/m.
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算給料機(jī)軸功率，這要比以往的手冊(cè)上介紹的計(jì)算公式要簡便得多，該經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為：P0=19.4A2Lvρ
式中P0—軸功率，Kw
A—受料斗（或料倉）卸料口寬，m
L—受料斗（或料倉）卸料口長度，m
v—帶速，m/s
ρ—密度，t/m3
本設(shè)計(jì)課題中A=0.25m，L=0.5m，經(jīng)計(jì)算得P0=1.3Kw，則所需電動(dòng)機(jī)功率為：
P=KP0/η
其中電機(jī)選Y系列時(shí)K=1，η—效率，取0.95，則計(jì)算電機(jī)功率為：P=1.368Kw,另外考慮給料機(jī)起動(dòng)所需較大轉(zhuǎn)矩及給料機(jī)的工況：連續(xù)運(yùn)行，每天工作12小時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作系數(shù)不應(yīng)小于1.0,，則最終定為減速電機(jī)的功率為3Kw。
3主要部件的設(shè)計(jì)與選型
3.1輸送系統(tǒng)
3.1.1機(jī)架總成
輸送機(jī)架是給料機(jī)的主要結(jié)構(gòu)件，用來支承滾筒、托輥等。該機(jī)架設(shè)計(jì)為一剛性較強(qiáng)的框架，兩側(cè)為兩段平行的主槽鋼，內(nèi)側(cè)用稍小一號(hào)的槽鋼焊接相連成一整體。在焊接時(shí)應(yīng)注意使兩主槽鋼安裝面位于同一平面內(nèi)，高度誤差不超過0.5毫米，此外兩槽鋼的平行度還有適當(dāng)?shù)囊?。?dāng)機(jī)架過長不便運(yùn)輸時(shí)，可分成兩段。分段時(shí)用連接板連接，安裝好后，仍應(yīng)在連接處焊成整體，以保證連接處的剛度要求。一般支腿與機(jī)架的縱梁之間用螺栓連接，以便環(huán)形膠帶損壞后更換，而支腿的下部常與基礎(chǔ)預(yù)埋板焊接，安裝簡單且穩(wěn)定性好。
為保證傳動(dòng)滾筒與改向滾筒上母線高度一致，安裝兩滾筒的軸承座板及張緊導(dǎo)軌支承應(yīng)事先點(diǎn)焊于主槽鋼端部，在兩滾筒初裝配時(shí)，可用上面拉線的方式檢查高度一致性。
此外內(nèi)、外清掃的固定支架均焊接于機(jī)架上，支承平穩(wěn)而牢固。進(jìn)料斗支架用螺栓固定在機(jī)架主槽鋼外側(cè)?？紤]電氣走線的方便，在機(jī)架外側(cè)及內(nèi)側(cè)可焊接小的角鋼和穿線管，以備總裝時(shí)固定接盒及走線用。機(jī)架的總體外形如下圖示：
圖一 機(jī)架總成
1.張緊軸承座支承 2.內(nèi)清掃架 3.機(jī)架主槽鋼 4.傳動(dòng)滾筒軸承座
3.1.2傳動(dòng)滾筒
傳動(dòng)滾筒為給料機(jī)傳遞轉(zhuǎn)矩及軸功率的主要部件,因其是靠皮帶與滾筒之間的摩擦力傳遞動(dòng)力的,故在其表面覆有一層黑色的10毫米厚橡膠層,以增加其與皮帶這間的摩擦力,防止在電機(jī)起動(dòng)或突然增加物料負(fù)荷時(shí)而打滑。滾筒外圓車成腰鼓形，具有防止膠帶運(yùn)行中跑偏的作用。傳動(dòng)滾筒筒體用厚壁無縫鋼管制造，其鋼制筒體從筒體中間至兩端分別車出左右螺紋,螺距為1～2mm，這樣有利于包膠層與筒體粘牢,無起泡、破裂、邊緣起縫等缺陷。傳動(dòng)滾筒與傳動(dòng)軸接合采用焊接式結(jié)構(gòu)，并在筒體內(nèi)側(cè)靠外邊焊兩塊幅板，以增加筒體剛性。傳動(dòng)滾筒的詳細(xì)結(jié)構(gòu)見與圖：
圖二 傳動(dòng)滾筒
1.傳動(dòng)滾筒軸 2.幅板 3.筒體 4.包膠層
傳動(dòng)滾筒軸由于要受很大的扭矩和彎矩.故在選材方面優(yōu)先采有45號(hào)鋼,軸調(diào)質(zhì)處理硬度HB=220~250,以獲得較好的機(jī)械性能及加工性能。
另外在工藝方面，應(yīng)先把傳動(dòng)滾筒軸單獨(dú)加工好并熱處理后，整個(gè)滾筒體與軸及幅板焊后一起加工，即以加工后的軸為基準(zhǔn)，加工筒體外圓至外形尺寸。所有焊縫必須焊牢,不得有氣孔、夾渣、裂紋等缺陷,焊后清渣。加工后滾筒應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)靈活、無偏重,否則應(yīng)在幅板焊配重平衡。最后除包膠層及配合表面外,涂紅色油漆，其余涂防銹底漆。
3.1.3改向滾筒
改向滾筒主要起皮帶改向、張緊皮帶的作用，在給料機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，通過螺旋張緊裝置，拉動(dòng)或松開支承改向滾筒的軸承座，從而改變改向滾筒在張緊導(dǎo)軌內(nèi)的位置，這樣便改變了皮帶的松緊程度，起到即時(shí)糾偏的作用。
改向滾筒的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)滾筒的結(jié)構(gòu)類似，只是滾筒軸上沒有傳動(dòng)所需的鍵槽，筒體沒有包膠層，直接在鋼面滾筒體上車成腰豉形，以利于皮帶的糾偏。同樣地，滾筒軸由于要受很大的扭矩和彎矩.故在選材方面優(yōu)先采有45號(hào)鋼,軸調(diào)質(zhì)處理硬度HB=220~250,以獲得較好的機(jī)械性能及加工性能。
在工藝制造上如傳動(dòng)滾筒一樣，應(yīng)先把傳動(dòng)滾筒軸單獨(dú)加工好并熱處理后，整個(gè)滾筒體與軸及幅板焊后一起加工，即以加工后的軸為基準(zhǔn)，加工筒體外圓至外形尺寸。所有焊縫必須焊牢,不得有氣孔、夾渣、裂紋等缺陷,焊后清渣。加工后滾筒應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)靈活、無偏重,否則應(yīng)在幅板焊配重平衡。最后除軸承配合表面外,涂紅色油漆，其余涂防銹底漆。
改向滾筒的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖如示：
圖三 改向滾筒
1.改向滾筒軸 2.幅板 3.筒體
3.1.4平托輥
平托輥有上平托輥及下平托輥之分，上平輥主要用來承托輸送皮帶，或者說用來承載所輸送的物料。下平托輥用支承回程皮帶。
在給料機(jī)下料斗下面，因?yàn)榇颂巵砥б惺茌^大的倉壓，故在設(shè)計(jì)上為減少下料時(shí)對(duì)膠帶的沖擊，降低計(jì)量誤差，承載托輥分布得密些，托輥間距在200mm以中內(nèi)。在其它輸送段上為了有效計(jì)量輸送物料，則托輥布置得間距較大，距離為400mm,因?yàn)榻o料機(jī)的輸送距離短，所以稱重區(qū)域布置在機(jī)架中間位置，在稱重托輥 前后各留一組托輥，使得計(jì)量托輥受力均嚴(yán)格控制，尺寸誤差在正負(fù)一毫米以內(nèi)。
在結(jié)構(gòu)上，托輥采用厚壁無縫鋼管制勻，減少皮帶張力對(duì)其的不利影響。在安裝時(shí)，計(jì)量托輥及相鄰?fù)休佒g的距離應(yīng)造，其內(nèi)部嵌入深溝球軸承，軸承采用高精度D級(jí)迷宮式密封，保證不銹蝕，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。對(duì)于計(jì)量平托輥則要有較高的加工 精度要，保證徑向跳動(dòng)誤差±1mm。為了安裝方便，在設(shè)計(jì)上考慮托輥外圈轉(zhuǎn)動(dòng)，讓其軸卡在托輥安裝支架上不動(dòng)，即可完成。托輥支架有單支架及多支架兩種，單支架用于靠近傳動(dòng)滾筒處，而多托安裝時(shí)只需將在尾部下料斗處，這樣的布置可節(jié)省空間，使得整機(jī)看起來結(jié)構(gòu)緊湊而托輥軸頭放在支架槽中即可。托輥支架用角鋼改制，通過簡單的銑削加輥支架則用美觀。上平托輥的結(jié)構(gòu)簡圖如下所示：
圖四 上平托輥
另外，平托輥除上平托輥外，還有下平托輥，其結(jié)構(gòu)與上平托輥相同，只不過長度較上平托輥短，是因?yàn)楸荛_膠帶裙邊原因而改短。下平托輥的作用是承托回程膠帶，不致因?yàn)槟z帶的自重而下垂。本課題設(shè)計(jì)的給料機(jī)因給料距離很短而只設(shè)了一組下平托輥。下平托輥的安裝設(shè)計(jì)了安裝座，其安裝外形見如下所示圖：
圖五 下平托輥的安裝
3.1.5輸送皮皮帶
輸送皮帶為選用外購件。通常輸送機(jī)選用的輸送帶有橡膠帶、塑料帶、鋼帶、金屬網(wǎng)帶等。最常用的為橡膠帶，橡膠輸送帶有棉織芯、合成纖維芯、鋼絲繩芯等多種。不同的芯層及覆蓋膠可組成不同花紋的光面帶及花紋帶。根據(jù)物料性質(zhì)的不同，可選用不同類型的輸送帶。
另外在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)還要考慮輸送帶的安全系數(shù)，根據(jù)給料機(jī)的工作條件，確定合理的安全系數(shù)，經(jīng)濟(jì)合理地選擇輸送帶的帶芯材料及帶芯層數(shù)?？傮w來說，輸送帶的安全系數(shù)安全、可靠、壽命、制造質(zhì)量、制造成本、接頭效率、起動(dòng)系數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)條件、使用經(jīng)驗(yàn)等因素，使用時(shí)應(yīng)參照各個(gè)廠家的產(chǎn)品使用說明書按經(jīng)驗(yàn)選取。一此選用規(guī)則及安全系數(shù)參見相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)。注意在選型時(shí)應(yīng)考慮到覆蓋膠與帶芯壽命的結(jié)合。
本課題設(shè)計(jì)的給料機(jī)輸送的物料為小塊石灰石，且要對(duì)通過的物料進(jìn)行稱重，故所選的輸送帶應(yīng)不僅能滿足輸送物料的作用，還要求其有一定的柔軟度，以便于皮帶能與稱重托輥緊密貼合，稱重橋架能精確地檢測(cè)到稱重托輥所受的載荷力。故選用有一定的張緊強(qiáng)度又有一定的柔度的棉帆布芯橡膠輸送帶，帶芯層數(shù)為3層，覆蓋橡膠厚度為：上膠厚3毫米、下膠厚1.5毫米，整個(gè)輸送帶的厚度約為8毫米。又考慮到皮帶在跑偏時(shí)有可能物料外溢，故輸送帶還需要在其外側(cè)的兩邊加上擋邊，當(dāng)然直擋邊不行，因?yàn)橹睋踹吥茉黾宇~外的張力，所以擋邊為波浪形，在它通過滾筒時(shí)，波浪形擋邊能自由張開，塊狀形物料也能成擋邊夾縫中撒出，這些情況都是有利于給料機(jī)皮帶秤稱重的。通常此種膠帶稱之為裙邊膠帶。膠帶普通形式的接頭對(duì)稱重是有影響的，所以給料機(jī)采用環(huán)形膠帶且膠帶采用硫化、冷壓或熱壓膠接，接頭牢固可靠，厚薄均勻，拉力強(qiáng)度高，環(huán)形兩邊周長一致，排除膠帶物理性跑偏，其永久性沿伸率小于2%，壽命長。
在輸送帶訂貨時(shí)，應(yīng)給出其內(nèi)周長度、芯層材質(zhì)、覆蓋膠厚度及其它特殊要求，如：耐高溫、耐熱、耐酸堿等。本課題設(shè)計(jì)的給料機(jī)用膠帶為常溫使用的普通型。
輸送膠帶的參數(shù)主要有厚度和質(zhì)量，其中的知道質(zhì)量是重要的，因?yàn)樵诜Q重系統(tǒng)中計(jì)算稱重傳感器的量程時(shí)有用到。
膠帶厚度可按下式計(jì)算：
膠帶厚度（mm）=布層數(shù)X每層厚度（mm）+上膠厚（mm）+下膠厚（mm），其中每層厚度參考廠家樣本或查設(shè)計(jì)手冊(cè)中表格。
膠帶質(zhì)量參照各廠家樣本或按下式計(jì)算：
膠帶質(zhì)量（Kg）=[布層數(shù)X每層質(zhì)量（Kg/m2）+(上膠厚（mm）+下膠厚（mm）)X每毫米膠粒質(zhì)量（Kg/m2）]X帶寬（mm）X帶長（mm）
每層質(zhì)量和每毫米膠粒質(zhì)量參見各生產(chǎn)廠家樣本。
3.1.6驅(qū)動(dòng)裝置
驅(qū)動(dòng)裝置為選用外購件。本課題設(shè)計(jì)選用的為電機(jī)與減速機(jī)為二合一整體式，省去了傳統(tǒng)的中間聯(lián)軸器，節(jié)約了安裝空間。又考慮到場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)制作驅(qū)動(dòng)裝置安裝基礎(chǔ)工作的煩瑣，采用了空心軸裝垂直直交軸電機(jī)減速機(jī)，即電機(jī)減速機(jī)安裝時(shí)直接套在傳動(dòng)滾筒軸上，二者通過鍵傳遞轉(zhuǎn)矩。這樣在安裝現(xiàn)場(chǎng)就不需要專門的電機(jī)安裝基礎(chǔ)了。參照生產(chǎn)廠家的選型樣本，選用的電機(jī)減速機(jī)型號(hào)為MNAT77-3-M1型，功率為3KW，安裝形為M1型，使用系數(shù)1.2，在上述參數(shù)計(jì)算中，已驗(yàn)證電機(jī)減速機(jī)能滿足生產(chǎn)使用要求。此種類型的電機(jī)為OMT系列減速機(jī)與電機(jī)相結(jié)合的設(shè)計(jì)類型，其傳動(dòng)系統(tǒng)為圓柱蝸桿減速機(jī)，是斜齒輪級(jí)與蝸輪級(jí)的組合，單級(jí)傳動(dòng)效率最高達(dá)89%。
空心軸電機(jī)減速機(jī)很方便地安裝在傳動(dòng)滾筒軸上，但傳動(dòng)滾筒軸對(duì)其有一個(gè)相反的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，所以為了使電機(jī)減速機(jī)能可靠地工作，必須對(duì)其反轉(zhuǎn)力矩加以限制。利用電機(jī)減速機(jī)本身自帶的防轉(zhuǎn)臂即可實(shí)現(xiàn)這一功能。在技術(shù)上，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡單的防轉(zhuǎn)座，用螺栓把防轉(zhuǎn)座固定在上面即可。結(jié)構(gòu)形式詳見下面的安裝示意圖：
圖六 電機(jī)防轉(zhuǎn)臂的安裝
其中防轉(zhuǎn)座板是焊接在給料機(jī)機(jī)架上的?？傃b配時(shí)，事先把防轉(zhuǎn)臂和安裝座板都用螺栓固定好，電機(jī)減速機(jī)在軸上定好位置，然后再點(diǎn)焊上防轉(zhuǎn)座板，給料機(jī)試運(yùn)行后，如果電機(jī)減速機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)無別勁現(xiàn)象，則此時(shí)可把防轉(zhuǎn)座板焊接牢固。
電機(jī)減速機(jī)在出廠時(shí)加有足夠的潤滑油，初次運(yùn)行時(shí)只需檢查一下油面高度是否合適就行了。以后每隔三個(gè)月?lián)Q一次潤滑油，但在第一次加油后，運(yùn)行一周后，應(yīng)全部更換新油，減速機(jī)體內(nèi)儲(chǔ)油量必須保持規(guī)定的油面。根據(jù)環(huán)境溫度選用合適的潤滑油。具體參照下表選用：
表1 環(huán)境溫度及潤滑油
環(huán)境溫度
-10~0℃
0~40℃
潤滑油牌號(hào)
N46、N68
N68、N100、N150
又因?yàn)榻o料機(jī)適應(yīng)不同的運(yùn)量要求，所以其轉(zhuǎn)速不斷變化，這是用變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)減速機(jī)而實(shí)現(xiàn)的。通常普通類型的電機(jī)也可用于變速（變頻）控制，但長時(shí)間使用就會(huì)使電機(jī)發(fā)熱或過熱，導(dǎo)致電機(jī)可能的損壞。解決此問題的最好辦法是給電機(jī)加一個(gè)強(qiáng)冷風(fēng)扇，帶冷卻風(fēng)扇的電機(jī)市場(chǎng)上稱之為變頻電機(jī)。普通電機(jī)其實(shí)也有冷卻風(fēng)扇，但其風(fēng)扇是與機(jī)同軸的，在電機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速也跟著降低，同時(shí)風(fēng)扇風(fēng)量變小，當(dāng)然就起不到冷卻作用了。而變頻電機(jī)的冷卻風(fēng)扇是獨(dú)立的，并由獨(dú)立的電源為其供電，所以其轉(zhuǎn)速不受電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響，能起到很有效的冷卻的作用。只不過在電氣接線時(shí)要注意別漏掉了冷卻風(fēng)扇的電源接線。
電機(jī)減速機(jī)其它參數(shù)性能如：防護(hù)等級(jí)、絕緣溫度等級(jí)、堵轉(zhuǎn)電流等，可參考各廠家生產(chǎn)樣本及有關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)，在此不再累述。
3.1.7附屬零部件
給料機(jī)輸送系統(tǒng)的附屬零部件有如：膠帶內(nèi)清掃器、膠帶外清掃器、進(jìn)出料管、頭部護(hù)罩、螺旋張緊器、密封罩、跑偏報(bào)警裝置等，它們的功能及作用也很重要，下面把各部件的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及功能介紹如下。
膠帶內(nèi)清掃器指的是安裝在回程皮帶上的空段清掃裝置。它的安裝位置設(shè)計(jì)在靠近改向滾筒處，這樣可有效地清掃掉落在回程皮上的物料及其它粉塵顆粒，使它們不致于粘在皮帶內(nèi)側(cè)，減少了改向滾筒與皮帶間的傳動(dòng)摩擦力不足而打滑。在結(jié)構(gòu)上內(nèi)清掃器設(shè)計(jì)成一V形結(jié)構(gòu)，安裝時(shí)要注意使V形結(jié)構(gòu)的尖端迎著回程皮帶的運(yùn)行方向，在內(nèi)清掃器工作時(shí)物料便會(huì)順著其斜邊向皮帶兩邊流出皮帶，從而起到了清掃的作用。當(dāng)然，為了不刮傷皮帶，與回程皮帶相接觸的刮板采用工業(yè)橡膠板，既能清掃物料又不刮傷皮帶，在磨損到一定程度后，清掃刮板要給予更換。為了能定期的更換的方便，清掃刮板用螺栓固定在內(nèi)清掃架上，內(nèi)清掃架則用角鋼拼焊成形，使得整個(gè)結(jié)構(gòu)牢固，也有一定的重量施加在回程皮帶上，有利于清掃干凈。內(nèi)清掃器的結(jié)構(gòu)簡圖參見下圖：
圖七 內(nèi)清掃器
膠帶外清掃器指的是安裝在膠帶外側(cè)的清掃裝置，用來清掃掉粘在皮帶外側(cè)的物料等。所謂膠帶外側(cè)，是指與物料接觸的那一面，在它繞過傳動(dòng)滾筒后，即在滾筒的外面了。粘在膠帶外側(cè)的物料如果不清掃掉，會(huì)對(duì)稱重系統(tǒng)有很在的影響，例如稱重系統(tǒng)零點(diǎn)不穩(wěn)定，發(fā)生間隔性的躍變等，這樣會(huì)影響到整臺(tái)設(shè)備的使用性能。所以外清掃器的作用很重要，位置不可替代。清掃器在工作時(shí)，刮板需要有一定的預(yù)加力作用在膠帶上，這樣才能把粘在其上的物料有效地刮下來。為了達(dá)到這一要求，在設(shè)計(jì)上采用了張緊彈簧，即通過張緊彈簧緊拉住外清器，使其外清掃刮板緊壓在膠帶外側(cè)，另外張緊彈簧配置了安裝座及調(diào)整螺桿，能有效地調(diào)整張緊彈簧的拉力，不致于在設(shè)備運(yùn)行時(shí)外清掃刮板與膠帶接觸不好而影響清掃效果。在結(jié)構(gòu)上，外清掃架采用無縫鋼管及鋼板焊接而成，在鋼管兩端焊接軸頭，用于安裝帶座軸承而支承整個(gè)外清掃架，在一端的軸頭安裝有操作手柄，該操作手柄安裝在機(jī)架上電機(jī)相對(duì)的一側(cè)，通過調(diào)節(jié)螺桿上的螺母，就很方便地進(jìn)行外清掃裝置的張緊調(diào)整了。隨著設(shè)備的不斷運(yùn)行，外清掃刮板會(huì)有所磨損，所以為了不影響清掃效果，清掃刮板要及時(shí)更換。同樣地，為了不刮傷膠帶，刮板材質(zhì)選為工業(yè)用尼龍板，厚10毫米，耐磨耐用，且有一定的剛性，價(jià)格經(jīng)濟(jì)而實(shí)用。外清掃裝置的設(shè)計(jì)簡圖如下：
圖八 外清掃器
從上述簡圖中可見，外清掃器的張緊操作簡單而方便。有時(shí)考慮膠帶運(yùn)行時(shí)會(huì)有一定的跑偏量，外清掃刮板在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)讓出一定的距離，否則刮板便會(huì)與膠帶裙邊干涉了。因?yàn)槟z帶允許的跑偏量為帶寬的5%，給料機(jī)選用為帶寬500毫米，所以刮板兩側(cè)距膠帶邊的距離每邊設(shè)計(jì)為20毫米就足夠了。
給料機(jī)還必須有進(jìn)出料管、頭部護(hù)罩及密封罩等。進(jìn)料管的作用是用于承接來自于上一級(jí)設(shè)備的給料，而出料管則是規(guī)范物料的流出方向，準(zhǔn)確地把物料送入下一級(jí)設(shè)備中去。進(jìn)出料管的作用決定了在設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)中時(shí)必須考慮物料的安息角，就是說，進(jìn)出料管在折彎處的角度要能滿足使物料流動(dòng)順暢而不堆積在某個(gè)死角處，通常料管的傾角要比物料的動(dòng)安息角大10~15度就可以了。在設(shè)計(jì)上還可以在料管與物料接觸的部分襯耐磨的不銹鋼板或有機(jī)的塑料PE板，以增加物料的流動(dòng)性。內(nèi)襯板可用平頭螺栓固定在料管上，以便襯板磨損后可給予更換。因?yàn)榻o料機(jī)輸送的是散壯物料，所以不可避免地要產(chǎn)生一些揚(yáng)塵，這就會(huì)給環(huán)境帶來一定的污染。為了達(dá)到環(huán)保的要求，所以要在給料機(jī)上安裝封閉的護(hù)罩，以密封住飛揚(yáng)的灰塵，從而保護(hù)環(huán)境。另外，給料機(jī)的出料處即傳動(dòng)滾筒位置也易因?yàn)槲锪系目焖傧侣涠a(chǎn)生大量的灰塵，此時(shí)便要求設(shè)計(jì)一頭部護(hù)罩，既保護(hù)旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)滾筒與皮帶又能與落料管相連接，規(guī)范物料的走向及避免灰塵。在工藝設(shè)計(jì)上，頭罩及密封罩均采用冷軋薄鋼板制造，盡量用整張鋼板鈑金成形，局部折彎或凹槽特征，既美觀又增加了剛性，且輕便耐用。通常在進(jìn)料管下會(huì)設(shè)有進(jìn)料斗，進(jìn)料斗的作用是用來集中喂進(jìn)給料機(jī)的物料，在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)成斷面為梯形狀，這樣既能規(guī)范物料的流出方向又能減緩物料對(duì)進(jìn)料口處膠帶的沖擊。在進(jìn)料斗上還設(shè)有整形閘板，閘板安裝在斗體上的安裝槽內(nèi)，閘門的提高或降低便可調(diào)節(jié)流出給料機(jī)的料層厚度，從而起到調(diào)節(jié)物料流量的作用。另外進(jìn)料斗體不能與膠帶上面接觸，這樣是因?yàn)榉乐苟敷w的鋼面刮傷膠帶。為了防止斗體兩側(cè)及后部的漏料情況的發(fā)生，在設(shè)計(jì)上，斗體下面三邊用螺栓固定了工業(yè)橡膠制作的橡膠板，可與輸送膠帶緊密結(jié)合，達(dá)到防止灑料的目的，并且橡膠板是用螺栓固定在斗體上的，故在密布橡膠板磨損后，可予更換，檢修及維護(hù)非常方便。在調(diào)整閘門的設(shè)計(jì)上，是用一整塊鋼板彎成形，有足夠的強(qiáng)度及剛性，且工藝制作簡單。而閘門的操作是通過固定在其上螺桿的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的；用搬手轉(zhuǎn)動(dòng)固定在斗體上的調(diào)整螺母，螺母是固定不動(dòng)的，螺桿便會(huì)上下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了物料出料層厚度的調(diào)節(jié)。
給料機(jī)在運(yùn)行時(shí)有可能跑偏，這是由多種因素造成的，例如輸送帶不規(guī)則、平托輥安裝不正、滾筒制作形位公差過大、張緊裝置的兩邊張力大小不一等，均有可能造成膠帶跑偏，以致于物料拋灑，嚴(yán)重情況時(shí)會(huì)影響生產(chǎn)。為了避免出現(xiàn)跑偏的極限情況的產(chǎn)生，需要通過報(bào)警裝置的報(bào)警來知道這一情況，及時(shí)通知有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員應(yīng)立即采取相應(yīng)措施。在設(shè)計(jì)上，配備了一對(duì)行程開關(guān)用來起到這一作用。把行程開關(guān)安裝在其安裝支架上，它的動(dòng)作桿與膠帶側(cè)面垂直，當(dāng)膠帶跑偏到一定程度時(shí)，膠帶外側(cè)則會(huì)觸及行程開關(guān)的動(dòng)作桿，此時(shí)觸及行程開關(guān)內(nèi)部的微動(dòng)開關(guān)，便會(huì)發(fā)出報(bào)警的電信號(hào)，該信號(hào)被儀表進(jìn)行處理后可進(jìn)行光顯示，提醒操作人員注意，采取膠帶的糾偏措施。
在膠帶糾偏的措施中有一項(xiàng)在現(xiàn)場(chǎng)可操作性很強(qiáng)的辦法，就是調(diào)節(jié)螺旋張緊裝置的張緊程度，使得膠帶所受的張力兩邊均勻，膠帶運(yùn)行集中沿給料機(jī)縱向軸線方向，從而起到糾偏膠帶的作用。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，螺旋張緊裝置是成對(duì)使用的，每邊都可通過調(diào)整其中的張緊螺桿在導(dǎo)軌中伸縮的長度而改變膠帶的張緊程度。具體是因?yàn)檎{(diào)整螺桿與改向滾筒的軸承座連接在一起，調(diào)整螺桿的伸縮引起改向滾筒軸承座位置的前后變化，從而帶動(dòng)改向滾筒沿其自身軸線前后移動(dòng)，而傳動(dòng)滾筒是固定不動(dòng)的，所以這樣膠帶內(nèi)周長的長度變化了，或者說膠帶的張力變化了，故膠帶的運(yùn)動(dòng)便會(huì)跟著變化，這就起到了膠帶糾偏的作用。螺旋張緊器的另一個(gè)作用是當(dāng)膠帶與滾筒間摩擦力不夠而打滑時(shí)，可張緊兩邊的調(diào)整螺桿，增大膠帶與滾筒間的壓力及摩擦力，使膠帶重新獲得動(dòng)力，達(dá)到新的運(yùn)行平衡狀態(tài)。每一邊的螺旋張緊裝置包括導(dǎo)軌、帶座軸承、螺桿、鎖緊螺母等，其詳圖可參見下圖：
圖九 螺旋張緊裝置
給料機(jī)的安裝附件中，其中改向滾筒及傳動(dòng)滾筒用的帶座軸承是屬于外購選用件，帶座外球面軸承具有自動(dòng)調(diào)心，多次重復(fù)潤滑，防塵密封良好，安裝拆卸方便等優(yōu)點(diǎn)。被廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備及傳送裝置。在保證普通鉻鋼帶座軸承耐磨性能的同時(shí)，同樣具備耐腐蝕、清潔的優(yōu)點(diǎn)。軸承座采用AISISUS304材料，外球面軸承使用ASIAUS440C材料。因?yàn)閹ёS承有以上優(yōu)點(diǎn)，給料機(jī)的機(jī)架及支承導(dǎo)軌都不是加工件，所以在此場(chǎng)合選用能自動(dòng)調(diào)心的帶座軸承是非常合適的，改向滾筒及傳動(dòng)滾筒安裝在機(jī)架上后，也不會(huì)因?yàn)闈L筒安裝的高度位置不同而產(chǎn)生傳動(dòng)精度的偏差。
3.2計(jì)量系統(tǒng)
3.2.1稱重橋架及系統(tǒng)標(biāo)定
稱重橋架是計(jì)量系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)件，對(duì)它的剛度及強(qiáng)度均有較高的要求。在設(shè)計(jì)規(guī)范上，其撓度要求一般不大于0.5毫米，至于強(qiáng)度，一般情況下都能滿足，不需要單獨(dú)的校核了。稱重橋架的作用是傳遞物料對(duì)托輥的壓力，把此力傳遞到稱重傳感器內(nèi)，再由稱重傳感器進(jìn)行力電轉(zhuǎn)換。在結(jié)構(gòu)上稱重橋架包括支承耳軸、支承體、杠桿、支承橫梁、稱重傳感器拉桿和安裝附件等。下面詳細(xì)說明有關(guān)它們的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。
支承耳軸為杠桿的支承點(diǎn)，為關(guān)鍵受力點(diǎn)，此處要求既要強(qiáng)度高又要有一彈性，以便耳軸承受較在負(fù)載時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生永久性變形而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)無法計(jì)量。故在設(shè)計(jì)上采用了橡膠耳軸，結(jié)構(gòu)上是這樣的：內(nèi)圈支承為鋼套，中間層為工業(yè)專用橡膠，最外層又是鋼套，也就是說與安裝機(jī)構(gòu)相接觸的部分皆為鋼結(jié)構(gòu)件，而富有彈性的橡膠套則在二者之間，耳軸結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了彈性好及強(qiáng)度高的二者有機(jī)的統(tǒng)一。
支承套則是橡膠耳軸的支承結(jié)構(gòu)，它是全部用優(yōu)質(zhì)的碳鋼焊接加工而成。其中的支承套是關(guān)鍵零件，工藝上要求在焊前預(yù)制一定尺寸的孔，焊后處并經(jīng)理后再加工至所需尺寸，這樣避免了焊后最終加工孔變形的問題。因?yàn)橄鹉z耳軸與支承鋼套之間的配合間隙較小，所以在安裝時(shí)不能把耳軸硬砸進(jìn)鋼套，可事先在配合表面涂上些潤滑油脂，再試著輕輕旋轉(zhuǎn)往里安裝進(jìn)鋼套，直至安裝到位后，還要在支承套上擰上緊定螺栓，使軸與套位置相對(duì)固定。整個(gè)安裝好后的秤架外形及各部件的相對(duì)位置見下圖所示：
圖十 稱重橋架
稱重杠桿為鋼結(jié)構(gòu)件，如圖十所示，該杠桿用空心矩形材焊接，剛性好而質(zhì)量輕，又因?yàn)槠浔砻娣e很小，故影響稱重系統(tǒng)的皮重及零點(diǎn)變化的因素降至最低。皮重輕的好處是最大程度地利用稱重傳感器的有限量程，顯著提高了計(jì)量精度；秤架表面積灰較少，幾乎不需打掃及清理，便可維持稱重系統(tǒng)零點(diǎn)的穩(wěn)定。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，稱重杠桿為雙托輥型，較單托輥相比，它承受了較多稱量段的物料，即相當(dāng)于加長了計(jì)量稱重的長度，無疑提高了稱重精度。在焊結(jié)稱重杠桿時(shí)，可設(shè)計(jì)工簡單的工裝，用以保證杠桿必要的形位公差，在安裝時(shí)避免不必要的附加力，使得稱重傳感器只接受來至于物料的壓力而無不相關(guān)的干擾力的影響。另外，為了在運(yùn)輸時(shí)保護(hù)稱重傳感器不受力，可在杠桿上焊接安全限位裝置，在運(yùn)輸送時(shí)秤架的重量由它去承擔(dān)而避免外力過大或沖擊損壞了稱重傳感器。一般皮帶秤在運(yùn)行一段時(shí)間后，需要對(duì)其再校準(zhǔn)，不致稱重誤差過大，在杠桿上設(shè)計(jì)了一用于安裝掛碼裝置的持碼座，一共兩件，兩邊關(guān)于秤架縱軸對(duì)稱，這樣極大方便了秤的校驗(yàn)工作，而不再需額外投資其它的校驗(yàn)裝備，可以說既經(jīng)濟(jì)又簡單。
稱重系統(tǒng)的支承橫梁主要用來給稱重傳感器提供一個(gè)牢固穩(wěn)定的支承，主要結(jié)構(gòu)為空心矩形材，剛性好且質(zhì)量較輕。支承橫梁一端有出線孔，方便電氣接線，稱重信號(hào)引入現(xiàn)場(chǎng)接線盒。支承橫梁為了方便地安裝在給料機(jī)的機(jī)架上，在其兩端底部焊有安裝板，上面開有長孔，用螺栓固定在機(jī)架上即可。另外，支承橫梁的另一個(gè)重要作用是可以用來保護(hù)稱重傳感器，因?yàn)榉Q重傳感器是吊裝在支承橫梁的矩型材內(nèi)，所以免受了外力的干擾及其它粉塵的影響，也就是間接保證了稱重系統(tǒng)的計(jì)量精度。支承橫梁在給料機(jī)的機(jī)架上安裝時(shí)要求不是太高，因?yàn)榉Q重傳感器是通過可調(diào)節(jié)的關(guān)節(jié)軸承與吊蓋相連的，稱重傳感器能通過關(guān)節(jié)軸承的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能使得自身的受力通過聯(lián)接件的中心，保證了檢測(cè)力的準(zhǔn)確性。另外稱重傳感器多余的電纜不允許截?cái)?，則多余的部分可保留在支承橫梁內(nèi)。
稱重傳感器所用的拉桿是用45號(hào)鋼制造的，強(qiáng)度較高，能滿足大載荷或交變沖擊的受力要求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，外形很簡單，屬于圓鋼外形一類，兩端為聯(lián)結(jié)螺紋，一端與稱重傳感器相連，另一端與稱重杠桿相連，整體相連后；力的作用線應(yīng)為一直線。
稱重橋架的安裝附件主要有聯(lián)結(jié)緊固件、吊蓋、關(guān)節(jié)軸承、球面墊圈等。吊蓋在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上可以用鋼板焊接，在用量比較大的情況下，也可用鑄件代替，等待毛坯成形后，并經(jīng)過處理后，再進(jìn)行精加工，加工時(shí)注意安裝關(guān)節(jié)軸承的尺寸有公差要求，即在安裝好關(guān)節(jié)軸承后，它應(yīng)能調(diào)節(jié)自如而不影響系統(tǒng)受力。安裝附件中比較重要的是球面墊圈，它包括兩件零件，是由兩件以球面相接觸的即一凸一凹的兩部分組成，設(shè)計(jì)成這樣的結(jié)構(gòu)是可以用來調(diào)節(jié)傳遞力的方向，當(dāng)受力偏離理論中心線時(shí)，球面墊圈的球面作用便會(huì)使其恢復(fù)到理論位置，以確保稱重傳感器測(cè)力的準(zhǔn)確性。附件中的關(guān)節(jié)軸承為外購選用件，其作用也是與球面墊圈相同，它上端與吊蓋通過銷軸相連接，下端與稱重傳感器的內(nèi)螺紋相連，注意連接好后，必須用螺母緊固防松脫而出現(xiàn)意外，在拉桿與稱重杠桿相連接的下部，可用兩件螺母對(duì)頂鎖緊，防松效果良好。下面把球面墊圈的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)介紹一下。
圖十一 球面墊圈
從上圖簡圖中可看出，兩墊圈是通過球面幅相接觸的，故結(jié)合面的表面質(zhì)量相對(duì)要求較高，且表面必須經(jīng)過處理，鍍鋅或發(fā)蘭均可，避免表面銹蝕而影響兩墊圈的相對(duì)位置調(diào)節(jié)程度。
稱重系統(tǒng)在初次使用時(shí)及使用一段時(shí)間后應(yīng)進(jìn)行調(diào)試，這是因?yàn)榉Q重系統(tǒng)在使用一段時(shí)間后,會(huì)因?yàn)橥饨绲囊恍└蓴_因素秤的零點(diǎn)發(fā)生變化，如輸送帶張力變化了，輸送帶常時(shí)間使用后表面磨損了變得厚薄不均，膠帶上粘了一些物料，或是因?yàn)榉Q重傳感器內(nèi)部因素發(fā)生變化等。所以為稱重系統(tǒng)的正常工作而不影響到生產(chǎn)必須對(duì)稱重系統(tǒng)進(jìn)行定期的標(biāo)定，即要進(jìn)行誤差糾正。具體的調(diào)試方法及規(guī)程可參見有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之規(guī)定，必須按照標(biāo)準(zhǔn)的要求按一定步驟進(jìn)行調(diào)試。其中的稱重精度試驗(yàn)方法有多種，如用實(shí)物標(biāo)定，電子標(biāo)定，模擬物料法標(biāo)定等。其中用模擬物料法標(biāo)定簡單可行，且可節(jié)省大量的人力、物力。其中用掛碼標(biāo)定是常用的一種方法，其結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉；另外在稱重系統(tǒng)的稱重杠桿上也設(shè)計(jì)了可安裝掛碼的支座，標(biāo)定時(shí)只需把掛碼裝置放在稱重杠桿上，通過儀表顯示進(jìn)行校正稱重系統(tǒng)就可以了。另外在掛碼標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上十分簡單，該裝置由一根橫梁和兩個(gè)砝碼盤組成，橫梁用管鋼制作，砝碼盤用細(xì)的圓鋼及薄鋼板拼焊而成，標(biāo)準(zhǔn)砝碼則是外購的標(biāo)準(zhǔn)件，其外形簡圖如下圖所示：
圖十二 掛碼校驗(yàn)裝置
在具體的操作時(shí)要注意，砝碼不能一次全部加上去，要逐步一件件地加在掛碼盤上，且在給料機(jī)的兩邊的掛碼盤要同時(shí)加載，以防止偏載。根據(jù)國家檢定規(guī)程的的規(guī)定，皮帶秤用砝碼標(biāo)定時(shí)，其砝碼值可取最大流量的80%計(jì)算，有時(shí)要求滿量程校驗(yàn)，則此時(shí)須按給料量的100%計(jì)算砝。
計(jì)算砝碼的方法為：
QLL1
應(yīng)掛的砝碼質(zhì)量（總掛碼量）W碼= （kg）
3.6VL2
式中： Q——額定流量或最大流量的80%（t/h）
V——帶速（m/s）
L——計(jì)量段長度（m） L——e×n（m）
e——托輥間距（m）
n——秤上托輥組數(shù)量
L1——計(jì)量段中點(diǎn)到耳軸支點(diǎn)連線之距，一般為計(jì)量段長度之半（m）
L2——掛碼座連線到耳軸支點(diǎn)連線之距（m）
同時(shí)，也可以配以實(shí)物測(cè)試，就是說用一定量的實(shí)物代替實(shí)際的物料，來完成皮帶秤的標(biāo)定工作，具體是指用定量的實(shí)物或數(shù)個(gè)小砝碼均勻連續(xù)地加在膠帶上進(jìn)行測(cè)試，砝碼適用于流量小、帶速慢的情況，砝碼的質(zhì)量和間距可用下式計(jì)算：
W0/L0=Q/3600XV
式中：W0——每個(gè)砝碼的質(zhì)量（kg）
L0——在膠帶上砝碼的中心距（mm），一般取200~300mm
Q——額定流量或最大流量的80~100%（t/h）
V——帶速（m/s）
操作時(shí)，砝碼要輕放，輕取，遠(yuǎn)離稱重區(qū)，減小操作外力對(duì)稱重的影響。具體的時(shí)間為可控制為整機(jī)運(yùn)行3分鐘或運(yùn)行不小于皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)3整圈。
標(biāo)定后按照檢定規(guī)程做好記錄，以便以后的檢查及標(biāo)定參考。在給料機(jī)總機(jī)安裝時(shí)，正確安裝稱重系統(tǒng)是很重要的，這決定了將來整機(jī)性能的使用狀況。具體安裝時(shí)可按下述方法參照?qǐng)?zhí)行：
首先，按裝箱單清點(diǎn)各零件及資料，然后清理安裝現(xiàn)場(chǎng)，按基礎(chǔ)平面布置圖檢查預(yù)埋件尺寸，具體的安裝步驟是：
a.根據(jù)進(jìn)出料口的位置將機(jī)架吊裝到位，將機(jī)架找正墊平，將支腿焊在預(yù)埋板上。
b.若減速機(jī)與機(jī)架分開運(yùn)輸時(shí)，以聯(lián)軸器A、B兩件止口為基準(zhǔn)安裝電機(jī)減速機(jī),擰緊聯(lián)軸器連接螺母，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)檢查電機(jī)與滾筒同軸度，并將減速機(jī)座墊實(shí)、焊牢。
c.以傳動(dòng)滾筒和改向滾筒上母線為基準(zhǔn)拉線，找正找平上托輥。
d.安裝和調(diào)整稱重傳感器、測(cè)速裝置、安全保護(hù)裝置。
e.按電氣圖紙進(jìn)行電氣部分的安裝調(diào)整。
f.張緊輸送帶，空載試運(yùn)行，調(diào)整兩邊張緊螺母到膠帶不跑偏為止，空車運(yùn)行半小時(shí)。
試車成功后，則給料機(jī)便可進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)了。
3.2.2 稱重傳感器
計(jì)量系統(tǒng)用的稱重傳感器是電阻應(yīng)變式稱重傳感器，為外購選用件，優(yōu)選用進(jìn)
口企業(yè)或合資企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品。具體結(jié)構(gòu)為形式為S型，即其外形如同S型，受力方式為受拉或受壓，本課題設(shè)計(jì)的稱重系統(tǒng)為受拉方式，受力方向性較好，線性也較好。稱重傳感器具體采用美國威世世銓公司生產(chǎn)的S型稱重傳感器，材料為不銹鋼，性能穩(wěn)定，精度優(yōu)于0.3‰，具體參數(shù)如下：
· 非線性: 小于額定輸出的0.03%
· 重復(fù)性: 小于額定輸出的0.03%
· 滯 后: 小于額定輸出的0.03%
· 溫度靈敏度: 零值時(shí)為±0.0003%℃
· 激勵(lì)電壓: 由積算器提供10VDC
一般來說稱重傳感器的使用量程應(yīng)在其范圍的30%到70%之間，在此范圍內(nèi)稱重傳感器的線性較好，超出此范圍被稱量的物料重量則會(huì)有較大誤差，或是說被稱重量與稱重傳感器的輸出信號(hào)不成比例，自然給料機(jī)上所計(jì)量的物料就不準(zhǔn)確了，這當(dāng)然是不允許出現(xiàn)較大的誤差的。所以應(yīng)準(zhǔn)確地計(jì)算稱重傳感器的量程。本設(shè)計(jì)課題中用的是雙托輥的皮帶秤，稱重測(cè)力原理是利用的杠桿原理，并且用兩只S型稱重傳感器，所以在計(jì)算時(shí)的最終結(jié)果應(yīng)得出是單只稱重傳感器的理論量程。一般地，選用稱重傳感器時(shí)應(yīng)留出一定的余量，這是因?yàn)榉Q重傳感器在使用過程中有可能會(huì)突然受到外力沖擊而損壞或影響其繼續(xù)使用的性能，所以必須留出必要的安全系數(shù)，按經(jīng)驗(yàn)，安全系數(shù)一般取1.3到1.5之間,即在計(jì)算出稱重傳感器的量程后應(yīng)乘以安全系數(shù)后,再參考有關(guān)生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品樣本,選出合適量程的稱重傳感器。
常用稱重傳感器的外形如下圖所示：
稱重傳感器的電氣接線通常有六線制及四線制，其使用的電纜在要求均為屏蔽電纜。在稱重傳感器與稱重儀表距離較遠(yuǎn)時(shí)，例如二者距離超過60米以上時(shí)宜采用六線制稱重傳感器，因?yàn)榇藭r(shí)的六線制接線有防電信號(hào)衰減回路，不致于電信號(hào)傳至稱重儀表后失真或不能檢測(cè)使用。而距離在60米以內(nèi)時(shí)，則選用四線制的稱重傳感器即能滿足使用要求了。另外由于稱重信號(hào)為弱電信號(hào)，所以不能與一些強(qiáng)電電纜共用穿線管，必須單獨(dú)地使用具有屏蔽作用金屬鋼管。
3.2.3 測(cè)速傳感器
測(cè)速傳感器用來提供皮帶的的線速度，并把此信號(hào)發(fā)至稱重儀表，由儀表處理后，參與物料瞬時(shí)量與累計(jì)量的計(jì)算，并顯示出結(jié)果?？梢娝俣刃盘?hào)對(duì)計(jì)量結(jié)果的的影響舉足輕重。在安裝設(shè)計(jì)上，采用速度傳感器通過軟性材料制作的聯(lián)軸器直接連接在傳動(dòng)滾筒伸出軸頭上，這樣保證能準(zhǔn)確地測(cè)得傳動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)速，消除由皮帶打滑等因素對(duì)速度傳感器產(chǎn)生的不良影響。
速度傳感器內(nèi)置一進(jìn)口型光電編碼器，該編碼器為無碳刷式交流脈沖發(fā)生器，對(duì)應(yīng)電源電壓為DC24V（集電極開路輸出式），其伸出軸頭外徑為40毫米，備有2000P/R的高分辯率，搭載了使Z相對(duì)合簡單化的位置顯示功能，其伸出軸負(fù)重徑向30KN、軸向20KN，帶負(fù)載、反接短路保護(hù)回路，可靠性更高。使用時(shí)它發(fā)出一系列脈沖，每個(gè)脈沖代表皮帶行程的一個(gè)單位，脈沖頻率和皮帶速度成正比。這樣就可測(cè)出了傳動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)速或者轉(zhuǎn)化為膠帶的線速度。編碼器配有無碳刷式交流脈沖發(fā)生器，不需調(diào)整、校準(zhǔn)，免維修。通常測(cè)速傳感器與傳動(dòng)滾筒相聯(lián)接時(shí)采用的是最新的軟連接技術(shù)，以防止直接剛性連接而導(dǎo)致測(cè)速傳感器伸出軸與傳動(dòng)滾筒軸不同軸而別勁，也容易損壞測(cè)速傳感器內(nèi)部的一些零部件。采用了軟連接，則測(cè)速傳感器軸頭與傳動(dòng)滾筒軸不同軸也不會(huì)有太大的影響，此時(shí)的軟連接便會(huì)補(bǔ)償了這一不同軸誤差。這樣更有效地保證了測(cè)速精度，且大大提高了設(shè)備的使用壽命。
因?yàn)榻o料機(jī)有時(shí)安裝在戶外使用，即使安裝在室內(nèi)也有會(huì)有較在的粉塵，如果內(nèi)置的編碼器直接裸露在外面，則有可能會(huì)造成編碼器因外部環(huán)境的惡劣影響而不能使用。所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上必須為編碼器設(shè)計(jì)一個(gè)防護(hù)的外殼以適應(yīng)外部環(huán)境的要求?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的測(cè)速傳感器的外殼為鑄鋁外殼，具有良好的屏蔽性、封閉性，適用于戶外安裝及環(huán)境惡劣的室內(nèi)場(chǎng)合。該外殼結(jié)構(gòu)上分為兩部分，為的是便于安裝。其中后罩部分主要用來容納光電編碼器，前蓋則是安裝密封件及支承輸入軸的深溝球軸承。前后蓋之間用工業(yè)橡膠板密封，而輸入軸與外殼之間用緊密配合的油封密封。編碼器的電氣接線板設(shè)計(jì)在前蓋一側(cè)的小蓋板內(nèi)，且出線開孔在電氣接線完成后，噴涂工業(yè)用密封膠進(jìn)行密封，確保不進(jìn)水及微小的粉塵顆粒。整個(gè)測(cè)速傳感器的的部件裝配完成后，結(jié)構(gòu)小巧緊湊，適合現(xiàn)場(chǎng)狹小的安裝空間。
測(cè)速傳感器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡圖見下圖所示：
注意在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，測(cè)速裝置的固定安裝支架先用螺栓與測(cè)速裝置的外殼固定在一起后，然后另一端再與給料機(jī)的支架配焊在一起，這樣處理可使軟連接（聯(lián)軸器）安裝在恰當(dāng)?shù)奈恢?，達(dá)到最佳工作狀態(tài)。
與稱重傳感器的電接接線電纜穿線要求一樣，其接線電電纜必須使用單獨(dú)的穿線鋼管，以避免測(cè)速信號(hào)的損失。且在測(cè)速傳感器與稱重儀表的距離大于60米時(shí)要使用屏蔽電纜，以防信號(hào)的損失及被干擾。
3.2.4稱重儀表
給料