“仪表客厅”：机械式皮带秤是如何工作的？（面向皮带秤从业者赠书）

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1908年,美国一个年轻人赫尔伯特·梅里克发明了一种皮带秤用称重设备，那是世界上第一台根据皮带速度和重量用机械方法进行计算的动态连续称重设备，这一发明完全改变了原有测量固体物料流量的方法。这种根据重力测量固体物料流量的设备后来被称为梅里克型机械式皮带秤。一直到上世纪50年代末期，才出现了采用电信号的机电式、电子式皮带秤。

我常常好奇，电子皮带秤要在累积器这样的电子仪器里进行称重传感器、速度传感器的乘法运算以得到物料的瞬时流量，而瞬时流量要进行累积运算才能得到累积流量。这些运算在机械式皮带秤里是怎样实现的？

我仔细研究了早已过时的机械式皮带秤的工作原理，比如国产滚轮式皮带秤。下图是国产滚轮式皮带秤的工作原理图，它由重力传递系统、滚轮、计数器和速度盘等组成。通过安装于回程皮带上方的传动轮及一系列传动齿轮的传递，速度盘以与皮带速度成正比的速度转动，这相当于能得到皮带输送机的速度信号；将皮带运输机的两组托辊取下并安装在秤架上，物料重量导致连秤架一端的连接钩位移，经过几级杠杆的传力，再通过象限杆、拉杆的传递，改变了在速度盘上的滚轮位置，滚轮如果离速度盘轴心越近，表示秤架上的物料越少，滚轮如果离速度盘轴心越远，表示秤架上的物料越多，这相当于能得到秤架上物料的重量信号。 

国产滚轮式皮带秤的工作原理图

在滚轮的轴心链接有一个齿轮系，滚轮转动时，可通过齿轮系的传递使计数器跳字，计数器的跳字数代表了皮带输送机上通过的物料总量。当皮带上没有物料时﹐滚轮靠近速度盘轴心﹐滚轮转速为零﹐计数器不累计﹔当皮带上有物料时﹐滚轮随着重力变大向速度盘外缘移动﹐因速度盘外缘处的线速度大，滚轮转动加快，从而带动计数器跳字速度加快。

在速度盘上，滚轮的转速既与滚轮在速度盘上离轴心的距离（这代表物料量的多少）有关，又与速度盘的转速（代表输送机的速度）有关，也就是说，在速度盘上实现了物料量的多少信号与输送机的速度信号的相乘运算，这时滚轮的转速代表了瞬时流量。再通过滚轮的转动带动计数器跳字，滚轮转动快，计数器跳字就快，滚轮转动慢，计数器跳字慢，这就实现了累积运算（这同机械水表的跳字是一个道理）。

当然，这只是解决方案的一种，还有很多奇思妙想用来实现机械式皮带秤的乘法运算和累积运算的。研究完机械式皮带秤的结构，我不由得发出感叹！前人们真有才！

方原柏

2023年3月

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