悬浮整机式电子皮带秤纵向振动特性研究

姜宇杭; 徐旭松; 邱东杰

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2026.06.010

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悬浮整机式电子皮带秤纵向振动特性研究

·振动·噪声·监测·诊断· | 更新时间：2026-06-16

- 悬浮整机式电子皮带秤纵向振动特性研究
- Research on longitudinal vibration characteristics of suspended whole-set electronic belt scales
- 机械强度 2026年48卷第6期页码：91-98
- 作者机构：
  
  1.江苏理工学院机械工程学院，常州 213001
  2.梅特勒-托利多（常州）测量技术有限公司，常州 213125］
- 作者简介：
  
  姜宇杭，男，2000年生，浙江绍兴人，硕士研究生；主要研究方向为机械工程；E-mail：1968252305@qq.com。
- 基金信息：
  
  江苏高校“青蓝工程”项目;江苏理工学院研究生实践创新项目(XSJCX23_69)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.06.010
  中图分类号： TH113.1
- 收稿：2024-09-17，
  
  纸质出版：2026-06-15
- 稿件说明：
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姜宇杭，徐旭松，邱东杰. 悬浮整机式电子皮带秤纵向振动特性研究［J］. 机械强度，2026，48（6）：91-98.

JIANG Yuhang，XU Xusong，QIU Dongjie. Research on longitudinal vibration characteristics of suspended whole-set electronic belt scales［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（6）：91-98.
姜宇杭，徐旭松，邱东杰. 悬浮整机式电子皮带秤纵向振动特性研究［J］. 机械强度，2026，48（6）：91-98. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.06.010.

JIANG Yuhang，XU Xusong，QIU Dongjie. Research on longitudinal vibration characteristics of suspended whole-set electronic belt scales［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（6）：91-98. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.06.010.

摘要

目的

针对悬浮整机式电子皮带秤在物料上秤冲击下，称重稳定性受干扰的问题，以TLW-155电子皮带秤为研究对象，深入开展秤体纵向耦合振动特性研究，以提升其动态称重精度与系统运动稳定性。

方法

首先，采用分数阶Kelvin-Voigt黏弹性模型描述了输送带对应力、应变的真实响应，结合弹性波波动分析法，建立了物料冲击激励下输送台面的局部分数阶纵向振动连续模型，并基于分数阶复变换法求解，得到了动位移解析解；其次，根据定曲率球碗式承载装置在冲击载荷下的受力情况，建立了承载器纵向振动微分方程并采用4阶龙格-库塔法进行动态数值求解；最后，实现了输送台面与承载装置耦合的纵向振动特性分析，并辅以三维加速度测试平台进行了试验验证。

结果

研究表明，在物料冲击激励下，全悬浮整机式秤体受迫响应时间约为0.3 s。其中，输送带引起的最大动位移为4.5 mm，呈典型的阻尼波衰减特征，且选用0.6~0.8的分数阶阶数能够最真实地反映其黏滞蠕变特性。球碗式承载器在偏心冲击下产生的最大纵向振幅达12 mm，晃动持续约0.7 s后，依靠输送台面自重产生的恢复力返回原平衡位置，是影响称重稳定性的主导因素。试验采集的加速度曲线与分数阶耦合模型仿真结果高度吻合，最大误差不超过10.7%。

Abstract

Objective

To address the issue of weighing instability caused by material loading impact on suspended whole-set electronic belt scales

a coupled longitudinal vibration model was established for the TLW-155 belt scale to investigate its dynamic vibration characteristics and optimize system structural parameters.

Methods

Firstly

the viscoelastic behavior of the conveyor belt was characterized utilizing a fractional-order Kelvin-Voigt model combined with wave fluctuation analysis. The resulting local fractional differential equations for the conveyor table were solved analytically via the fractional complex transform method. Secondly

a mechanics model for the ball-bowl loader under eccentric impact load was derived and solved numerically using the fourth-order Runge-Kutta method. Finally

dynamic longitudinal coupling profiles were simulated across different fractional orders and belt speeds

which were then validated through empirical measurements using a six-axis acceleration sensor.

Results

The forced response duration of the suspended scale body under material impact excitation is approximately 0.3 s. The maximum dynamic displacement of the conveyor belt is 4.5 mm

exhibiting typical damped attenuation

with fractional orders of 0.6-0.8 yielding the best agreement with actual viscoelastic features. The ball-bowl loader tests a larger maximum longitudinal displacement amplitude of 12 mm

lasting for about 0.7 s before returning to its equilibrium position under gravity

which serves as the dominant disturbing factor for weighing stability. The measured longitudinal acceleration curves correlate strongly with the fractional-order simulation model

with a maximum error below 10.7%.

关键词

Keywords

references

黄光玉 . 全悬浮整机式电子皮带秤动力特性研究与数值模拟［D］. 昆明：昆明理工大学， 2005 ： 46 - 70 .

HUANG Guangyu . Dynamic characteristic research and numerical simulation of full suspended whole set electronic belt weighing conveyor ［D］. Kunming ： Kunming University of Science and Technology ， 2005 ： 46 - 70 . （In Chinese）

BORTNOWSKI P ， GŁADYSIEWICZ L ， KRÓL R ， et al . Models of transverse vibration in conveyor belt—investigation and analysis ［J］. Energies ， 2021 ， 14 （ 14 ）： 4153 .

乐章丝 . 带式输送机动力学特性分析及仿真研究［D］. 武汉：武汉理工大学， 2016 ： 24 - 50 .

LE Zhangsi . Study on dynamics analysis and simulation of belt conveyor ［D］. Wuhan ： Wuhan University of Technology ， 2016 ： 24 - 50 . （In Chinese）

王繁生 . 输送带柔性多体动力学建模方法研究［J］. 机械传动， 2018 ， 42 （ 4 ）： 43 - 46 .

WANG Fansheng . Research of flexible multibody dynamics modeling of conveyor belt ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2018 ， 42 （ 4 ）： 43 - 46 . （In Chinese）

王繁生 . 带式输送机柔性多体动力学分析方法研究［D］. 徐州：中国矿业大学， 2010 ： 24 - 50 .

WANG Fansheng . Study on the flexible multi-body dynamics analysis method of belt conveyor ［D］. Xuzhou ： China University of Mining and Technology ， 2010 ： 24 - 50 . （In Chinese）

SUN X X ， XIAO H ， MENG W J . Research on the tension of steel cord conveyor belts based on transverse vibration modelling ［J］. Measurement Science and Technology ， 2024 ， 35 （ 3 ）： 035028 .

李冰莹 . 电子皮带秤动态称重误差机理和补偿方法研究［D］. 南京：南京理工大学， 2022 ： 15 - 38 .

LI Bingying . The research on mechanism and compensation method of the dynamic weighing error of electronic belt weighers ［D］. Nanjing ： Nanjing University of Science & Technology ， 2022 ： 15 - 38 . （In Chinese）

向思铭，王沈辉，沈金荣 . 动态秤称重结构晃动特性及影响机理分析［J］. 机械设计与制造工程， 2022 ， 51 （ 1 ）： 37 - 41 .

XIANG Siming ， WANG Shenhui ， SHEN Jinrong . Analysis of vibration characteristics and influence mechanism of the weighing structure in dynamic scales ［J］. Machine Design and Manufacturing Engineering ， 2022 ， 51 （ 1 ）： 37 - 41 . （In Chinese）

向思铭，王沈辉，沈金荣 . 动态秤称重过程的结构变形及数据曲线研究［J］. 机械工程与自动化， 2021 ， 50 （ 2 ）： 43 - 45 .

XIANG Siming ， WANG Shenhui ， SHEN Jinrong . Research on structural deformation and data curve of dynamic weighing process ［J］. Mechanical Engineering & Automation ， 2021 ， 50 （ 2 ）： 43 - 45 . （In Chinese）

许文 . 变曲率优化曲面球摆水平隔震方法研究［D］. 哈尔滨：中国地震局工程力学研究所， 2019 ： 17 - 41 .

XU Wen . Study on horizontal ball pendulum isolation with optimized changing curvature surface ［D］. Harbin ： Institute of Engineering Mechanics，China Earthquake Administration ， 2019 ： 17 - 41 . （In Chinese）

庞晓旭 . 带式输送机纵向振动特性研究［D］. 太原：太原理工大学， 2015 ： 15 - 35 .

PANG Xiaoxu . Research on longitudinal vibration characteristics of belt conveyor ［D］. Taiyuan ： Taiyuan University of Technology ， 2015 ： 15 - 35 . （In Chinese）

王康乐 . 几类分数阶微分方程的近似解析解［D］. 西安：西安电子科技大学， 2017 ： 81 - 100 .

WANG Kangle . Approximate analytical solutions of several fractional differential equations ［D］. Xi'an ： Xidian University ， 2017 ： 81 - 100 . （In Chinese）

CAJIĆ M ， LAZAREVIĆ M P . Fractional order spring/spring-pot/actuator element in a multibody system：application of an expansion formula ［J］. Mechanics Research Communications ， 2014 ， 62 ： 44 - 56 .

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