单托辊秤架的发展

1  概述

电子皮带秤有多种结构形式的秤架，按秤架结构的传统分类方法，可将电子皮带秤秤架分成单托辊式、多托辊式和悬臂式三种。作者曾采用秤架响应特性曲线（Response  curve）分析方法，对秤架进行新的分类，将现有的秤架分成四类：单杠杆式、悬臂式、双杠杆式、悬浮式^[1]。也就是说，按新的分类方法，单托辊秤架也需要按其结构类型分别归入单杠杆式和悬浮式两类秤架中。

所谓单托辊秤架，指的就是秤架上只有一组称量托辊的秤架，较其它形式的秤架来说，只有一组称量托辊无疑结构简单、制作方便、重量轻，所以在实际生产过程中，单托辊秤架的应用面是相当广泛的。

早期的单托辊电子皮带秤的秤架结构大都采用杠杆式带平衡重的秤架结构，目的是让平衡重抵消空皮带时秤架的皮重，从而使称重传感器的量程得到有效利用。我们知道，在通常情况下，电子皮带秤秤架的受力中，皮重和料重是同一数量级的，更多的时候皮重还要稍重一些，所以采用杠杆式带平衡重的秤架结构的确实有一些好处，特别是在上世纪六七十年代称重传感器精确度不高的时候是必须的。所以，我国在上世纪七八十年代甚至到九十年代，单托辊电子皮带秤的秤架结构大都还采用杠杆式带平衡重的秤架结构。随着称重传感器精确度的提高，一部分国外厂家尝试采用杠杆式不带平衡重的秤架结构，与原有结构相比，杠杆系统仍然存在，只是不带平衡重即无法去皮重，皮重和料重是一起称量的。而另一部分厂家走得就更远一点，干脆连杠杆系统也去掉了，这就是直接承重式单托辊秤架，笔者早在1981年的论文中和1982年的论文中就介绍过瑞典通用电气公司（ASEA）的直接承重式单托辊秤架^{[2] [3]} 。而就目前了解的情况看，国外一些知名的电子皮带秤生产厂家大多数均有直接承重式单托辊秤架产品，国内也有一些厂家开始推出自己的直接承重式单托辊秤架产品。本文将就单杠杆式秤架的三种类型逐一介绍，以从中了解单托辊秤架发展的历史和现状。

2 单杠杆式带平衡重的秤架

皮带秤的精确度如要求1%，则要求称重传感器在有效量程的使用精确度至少在0.1~0.2%。早期称重传感器的精确度大体也就0.1%或更差，如皮重和料重是一起称量，有效量程可能只有1/3或更小，那么称重传感器的使用精确度就只能达到0.5%左右，则显然难以满足1%皮带秤精确度的要求。所以早期皮带秤采用单杠杆式带平衡重秤架的结构是合理的。图1是单杠杆式带平衡重秤架的结构示意图，由图可见，秤架部分包括杠杆、支点、平衡重、传感器及安装件这四个重要部件，称量托辊3是支承在杠杆5上，杠杆由支点4、称重传感器6支承，依靠增减平衡重的重量或改变平衡重在杠杆长度方向的位置，使皮带输送机空载时称重传感器受力基本为零（仅10%左右的预压力）。

图1  单杠杆式带平衡重秤架的结构示意图

1—过渡托辊；2—平衡重；3—称量托辊；4—支点；5—杠杆；6—称重传感器

德国飞利浦（PHILIPS）公司的七十年代产品单托辊秤架采用的是单杠杆式带平衡重秤架，国内最早的电子皮带秤产品基本都是这种结构形式，如营口仪器三厂的DZCB-2A( 后改为GGP-02)、上海衡器厂的DBC-1、成都科学仪器厂的GGP-01等等。在实际使用过程中发现，杠杆系统虽然有去皮重的优点，但也存在动作不灵敏、滞后、变差等缺陷，再加上单托辊秤本身的问题，所以称量精确度较低。而且因有平衡重和杠杆，秤架构件较多、体积较大、总重量也稍大。

3 单杠杆式不带平衡重的秤架

在称重传感器的精确度由千分之几提高到万分之几的产业背景条件下，电子皮带秤产品生产厂家总结了单杠杆式带平衡重秤架的缺点，开发了单杠杆式不带平衡重的秤架。因为当称重传感器的精确度提高到0.02~0.05%时，称重传感器的使用量程即使只有1/3~1/5，也大体能满足秤架对称重传感器精确度的要求了，再坚持采用杠杆式带平衡重的秤架结构就不一定合理。

美国拉姆齐公司七十年代末期就推出了这种类型的秤架。图2所示为该公司（目前该公司名称为赛摩·拉姆齐）10-20单托辊单杠杆式不带平衡重的秤架，其支点采用无摩擦的耳轴型(Truning)橡胶密封支点，杠杆悬臂端采用1个S型拉式称重传感器吊挂支承。据该产品技术资料介绍，对于皮重特别大或荷重特别轻的称重场合，目前仍可提供带平衡重的秤架。

图2 赛摩·拉姆齐公司单杠杆式不带平衡重的秤架

美国SCI  TRONICS公司的CS 1000秤架如图3所示，照片中部为称量托辊，称量托辊支承在扁钢组成的框架上，框架一端与支点相连，另一端吊挂在S型称重传感器的下方。图中左斜下方有一个外罩，罩下即为秤的无摩擦耳轴型橡胶密封支点，右斜上方外罩内为称重传感器，秤架部分有一个相当于三点式悬挂系统支撑。由图3还可以看到，组成杠杆式框架的材料外形为扁钢，因而可减少秤架的积灰面积，相应减少维护量和秤架零点的漂移量。

图3  SCI-TRONICS公司的单杠杆式不带平衡重的秤架

与单杠杆式带平衡重的秤架相比，组成秤架的四个重要部件中已经省掉了平衡重和一部分杠杆（即支点与平衡重之间的那部分杠杆）。所以，其秤架构件减少、体积减小、总重量减轻。

4 直接承重式秤架

早期的直接承重式秤架还保留支点，如作者前面提到过的瑞典通用电气公司（ASEA）的直接承重式单托辊秤架旧保留了X形簧片支点。但随后出现的直接承重式单托辊秤架将杠杆系统这最后的一点象征也省掉了。所以现在的直接承重式秤架特点是称量托辊组直接与称重传感器相连，秤架部分是“三无”，即无杠杆、无支点、无平衡重。

美国梅里克公司475-1型直接承重式秤架，其结构非常简单，通常由该公司提供包括托辊组在内的整个秤架。与普通槽形托辊组不同的是，支承托辊组的不是平直的角钢或槽钢，而是一个由扁钢焊接而成的槽形托辊支架，支架的槽形角可在10º~45º之间按要求调整。在槽形托辊支架的下方通过传力件将重力传递给悬臂梁剪切式称重传感器，由于是在中部传力，所以只有一个称重传感器（见图4）。这种秤架因为省掉了杠杠系统、支点和平衡重，秤架结构就大大简化，由杠杠系统、支点和平衡重在力转换过程中所造成的称量误差也相应减少了。

图4 梅里克公司475-1型直接承重式秤架

在西门子妙声力公司的电子皮带秤中，作者在本刊曾详细介绍过MSI单托辊皮带秤，这是一种典型的直接承重式秤架^[4]、而MUS通用皮带秤、MLC小量程皮带秤采用的也是直接承重式秤架。MUS通用皮带秤秤架为双称重传感器直接承重式（见图5），所用传感器为

图5  西门子妙声力公司的MUS直接承重式秤架

铝制平行四边形结构。MLC小量程皮带秤，适用于烟草、饲料、糖等轻物料的计量，秤架仍为双称重传感器直接承重式，但称重传感器的量程仅有4.5kg(10磅)、9kg(20磅)两种，所以对皮重特别大或荷重特别轻的称重场合，有的厂家也放弃了单杠杆式带平衡重的秤架结构。两个