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本文詳細(xì)描述了皮帶秤儀表在過去100年的發(fā)展歷史，從古老的機(jī)械式皮帶秤儀表逐漸發(fā)展到加入稱重傳感器，電子技術(shù)元素的電子皮帶秤儀表....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(guó)在1888年就造出一臺(tái)100t的秤，用它來稱量過大炮和裝甲車。為了能快速自動(dòng)地稱量散狀物料，英國(guó)某就會(huì)想到是否可以在皮帶輸送機(jī)上直接安裝一臺(tái)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(guó)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(tái)根據(jù)皮帶速度和重量用機(jī)械方法進(jìn)行計(jì)算的動(dòng)態(tài)稱重設(shè)備，這一發(fā)明完全改變了原有測(cè)量固體物料流量的方法。這種根據(jù)重力測(cè)量固體物料流量的設(shè)備后來被稱為梅里克型機(jī)械式皮帶秤儀表。赫爾伯特·梅里克用這項(xiàng)發(fā)明成立了某公司，開始生產(chǎn)皮帶秤儀表。到目前為止，某公司仍然是世界上最著名的皮帶秤儀表生產(chǎn)廠商之一，在上世紀(jì)八十年代，國(guó)內(nèi)上海某電子儀器廠引進(jìn)的465型電子皮帶秤儀表即為該公司有代表性的產(chǎn)品之一。
我們?cè)诘聡?guó)某公司的歷史回顧資料中，曾看到“1902年，皮帶秤儀表”這一段產(chǎn)品編年史，表明該公司1902年就有皮帶秤儀表產(chǎn)品，但未看到更詳細(xì)的敘述。
某公司皮帶秤儀表產(chǎn)品演示文稿

　　如果我們以較為詳細(xì)的歷史資料作為第一臺(tái)皮帶秤儀表問世年份，那么皮帶秤儀表的發(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)械式皮帶秤儀表的結(jié)構(gòu)及原理，這樣可能更加深我們對(duì)皮帶秤儀表現(xiàn)狀的了解和未來的期望。

　梅里克型機(jī)械式皮帶秤儀表
赫爾伯特·梅里克發(fā)明的世界上第一臺(tái)皮帶秤儀表被稱為梅里克型機(jī)械式皮帶秤儀表，當(dāng)然我們現(xiàn)在找到的可能不是這第一臺(tái)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(dòng)的小皮帶的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)積分輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，積分輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其軸旋轉(zhuǎn)從而使計(jì)數(shù)器工作。帶動(dòng)小滾輪旋轉(zhuǎn)的小皮帶則由安裝在輸送機(jī)皮帶上的測(cè)速傳感器驅(qū)動(dòng)，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(dòng)下積分輪的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)下積分輪的轉(zhuǎn)動(dòng)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。中央就是積分輪，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(dòng)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(chǎng)，所以它是安裝在一個(gè)密封型的金屬外殼里的。是經(jīng)過改造的梅里克型機(jī)械式皮帶秤儀表，由圖可見，其機(jī)械部分應(yīng)該是基本保留了，但增加了電信號(hào)處理及輸出。

　　其他公司的機(jī)械式皮帶秤儀表

德國(guó)某公司的機(jī)械式皮帶秤儀表
     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(zhǎng)度，周期性地，例如每4 秒一次把傾斜杠桿止動(dòng)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(cè)量值累加，得到總的輸送量，傾斜杠桿的周期性止動(dòng)是由與皮帶輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置相連接的控制軸控制的。秤架長(zhǎng)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(guó)某公司的這種機(jī)械式皮帶秤儀表采用累計(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(zhǎng)達(dá)4秒，正好是上面列舉的秤架長(zhǎng)度（4~8m）與皮帶速度（1~2m/s）相除后得到的時(shí)間： 
秤架長(zhǎng)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(zhǎng)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(huì)漏掉物料，也不會(huì)重復(fù)計(jì)量。其設(shè)計(jì)思路來源于臺(tái)秤的計(jì)量方式，臺(tái)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)械皮帶秤儀表

　　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(dòng)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(dòng)的速度越快；圓球的旋轉(zhuǎn)同時(shí)帶動(dòng)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。

錐輪式機(jī)械皮帶秤儀表

　　皮帶輸送機(jī)秤架上物料盤的某個(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(dòng)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(dòng)的速度越快，圓盤的旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)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(guó)機(jī)械式皮帶秤儀表發(fā)展歷史

　　中國(guó)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(jiǎn)單的衡器制作，皮帶秤儀表這一塊完全是空白。解放以后，遼寧大連衡器廠、江蘇徐州衡器廠、山西長(zhǎng)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)滾輪式皮帶秤儀表。由于北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所、營(yíng)口儀器三廠從上世紀(jì)六十年代開始研制出DZCB型電子皮帶秤儀表并逐步取代機(jī)械式皮帶秤儀表，所以直到上世紀(jì)八十年代，國(guó)內(nèi)機(jī)械式皮帶秤儀表才基本淘汰。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(chǎng)，仍然看到了一臺(tái)機(jī)械式皮帶秤儀表的遺跡，他是剛剛被電子皮帶秤儀表取代，而其積分圓盤及其箱體仍保留在現(xiàn)場(chǎng)未拆走。
圖9是國(guó)產(chǎn)滾輪式皮帶秤儀表的工作原理圖，滾輪式皮帶秤儀表是由重力傳遞系統(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(dòng)輪及一系列傳動(dòng)齒輪的傳遞，速度盤以與皮帶速度成正比的速度轉(zhuǎn)動(dòng)；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(jí)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(dòng)的速度。滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)﹐因速度盤外緣處的線速度大，滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)加快，從而帶動(dòng)計(jì)數(shù)器跳字速度加快。國(guó)產(chǎn)滾輪式皮帶秤儀表的主要參數(shù)為：皮帶速度：0.1~1.6m/s，稱量段長(zhǎng)度：2.0m，皮帶寬度：500~1400mm。

皮帶秤儀表的未來發(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(hào)的速度傳感器及稱重傳感器迅速取代了機(jī)械式皮帶秤儀表的相應(yīng)機(jī)構(gòu)，而對(duì)速度、重量信號(hào)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(jiǎn)化了，因此電子皮帶秤儀表迅速全面地取代了機(jī)械式皮帶秤儀表。但機(jī)械式皮帶秤儀表在其長(zhǎng)達(dá)六十年左右的發(fā)展過程中也為皮帶秤儀表的使用積累了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，沒有機(jī)械式皮帶秤儀表的昨天，就沒有電子皮帶秤儀表的今天。
回顧已經(jīng)走過的一百年歷史，我們看到皮帶秤儀表的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，并且在各類涉及動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的衡器中占據(jù)主導(dǎo)地位。展望未來，皮帶秤儀表的發(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(cè)內(nèi)容的傳感器將加入到皮帶秤儀表的應(yīng)用中； 
二次儀表的智能化、總線化、無線傳輸化； 
皮帶秤儀表新型檢定方式的開發(fā)和實(shí)際應(yīng)用； 
皮帶秤儀表稱重理論的深入研究。

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