皮带秤称重传感器振动能吸收装置的研究与开发

2013-09-20王小磊席建中

自动化仪表 2013年8期

王小磊黄刚席建中

(徐州工程学院信电学院，江苏徐州 221111)

0 引言

目前，电子皮带秤作为输送物料称量设备广泛应用于煤矿、码头、仓储、物流输送等领域。但实际应用过程中，由于皮带扣、皮带、托辊失圆、称架的磨损和松动等自然因素的存在，使皮带秤正常工作时产生振动。这种振动将给称重传感器带来称量误差的同时，也会给称重传感器带来冲击而降低使用寿命。在现有技术中，由于不能采用储能式减振，而大多采用维修和频繁校验来解决称重传感器的称量误差，因此有效地降低和消除振动是目前电子皮带秤亟待解决的关键问题之一[1－4]。

本文所设计的皮带秤称重传感器振动能吸收装置，是利用安装在承载架与称重传感器之间的新型能量吸收器，能有效地降低和消除各种振动对称量精度的影响，在提高皮带秤称重传感器的称量精度的同时，还能降低和消除振动对称重传感器的破坏力，并延长电子皮带秤使用寿命[5－7]。

1 振动能吸收装置的基本组成

皮带秤称重传感器的振动能吸收装置是由承载架、振动能吸收器、称重传感器和机架组成，其中振动能吸收器的活塞杆与承载架连接，振动能吸收器的底面与称重传感器连接。

振动能吸收器是由缸体、吸收式活塞、活塞杆、复位弹簧和螺母组件组成[8－9]，如图1所示。其中吸收式活塞位于缸体的内腔并与内腔壁密封配合，吸收式活塞的端盖与活塞杆连接，活塞杆与缸体端面密封，活塞杆端部有螺母组件与承载架连接，缸体底端面与称重传感器连接。

图1 振动能吸收器结构图Fig.1 Structure of the vibration absorber

图1中，吸收式活塞是由阻尼壳体、滑块、平衡弹簧、调整片和端盖组成，其结构如图2所示。其中滑块位于阻尼壳体内腔并与内腔壁密封配合，滑块一侧与平衡弹簧一端连接，平衡弹簧另一端与端盖连接，端盖的中心有回油孔，端盖和阻尼壳体之间有调整片。

图2 吸收式活塞结构图Fig.2 Structure of absorption type piston

由于采用了上述结构，滑块在缸体内运动具有导向强度高、寿命长的特点，并可以利用能量吸收器将振动能通过流体流动阻尼转换为热能，消除各种振动对称量精度的影响，有效提高了传感器的称量精度。

2 振动能吸收装置的工作原理

当输送带输送物料时，承载架受到物料的作用并随着物料带动活塞杆上下运动，活塞杆带动吸收式活塞运动。由于滑块具有足够的导向长度和精度，因此承载架会在很小的摩擦力下进行精确的上下运动，同时将机构产生的振动能转换为热能。

由前文可知，当振动能被活塞杆接收转换为振动力Fz时，吸收式活塞向上振动，油液接收振动能，振动能通过无杆腔的有效面积，将外界振动力Fz转换成压强信号，分为两路进入吸收式活塞:一路P1z通过阻尼壳体的第1进液口进入滑块的S1，根据S1的有效面积测定出振动力的大小;另一路压力信号P1及流量Q1同时进入阻尼壳体的第2进液口，流经液阻螺旋槽压降通道和稳流室返回滑块的S2，形成流量的内循环。通过滑块的S1、S2进行比较，其差值与压差平衡器再进行平衡处理，最终确定滑块在这一时刻的最佳位置，达到由液压阻力完全消除振动力的目的。

3 振动能吸收装置的工作效果

现有技术中由于每个阀孔径是恒定的，对振动能适应慢，油液由于受活塞冲击、阻尼和卸荷时产生的振动波的作用，因此在油液内窜动，并直接作用在振源上，影响减振效果[10]。为此本文利用振动能吸收式活塞，将振动所产生的活塞移动挤压油液通过液阻螺旋压降通道，形成液体阻尼和压力降，以此吸收振动能，从而达到减振的目的，避免了振动对称重传感器的影响。引入振动能吸收装置前后的振动波形变化如图3所示。