Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1. Общие сведения 9
1.2. Анализ современного состояния подъёмных установок 10
1.3. Обзор научных исследований и конструкторских разработок по применению ленточных тяговых органов в шахтных подъёмных установках 11
1.4. Устойчивость движения ленты на приводном барабане 24
1.5. Цели и задачи исследований 25
ВЫВОДЫ 26
ГЛАВА 2. Сравнительный анализ характеристик канатов и резинотросовыхлент в ка честве тяговых органов подъёмных установок 28
2.1. Зависимости массы оборудования подъёмной машины от габаритов приводного барабана 28
2.2. Определение возможности применения резинотросовых лент в качестве тягового органа подъёмных установок 30
2.3. Сравнительная оценка канатного и резинотросового тяговых органов подъёмной установки 40
2.4. Скорость движения подъёмных сосудов 50
2.5. Обоснование возможности применения подъёмных установок со шкивами трения при небольшой высоте подъёма 51
ВЫВОДЫ 57
ГЛАВА 3. Математическая модель двухконцевой подъёмной установки 59
3.1. Общие сведения 59
3.2. Эквивалентные схемы подъёмных установок 60
3.3. Основные допущения при составлении математической модели
3.4. Составление дифференциальных уравнений движения двухконцевой подъёмной установки с одним приводным барабаном 64
3.5. Механические характеристики привода 72
3.6. Приведение системы дифференциальных уравнений к виду для решения в MathCAD 73
3.7. Пример моделирования подъёмной установки в системе MathCAD 76
3.8. Сравнительный анализ пуска подъёмной установки с канатным и ленточным тяговыми органами 81
3.9. Оценка перспектив повышения эффективности подъёмных установок с ленточными тяговыми органами 86
ВЫВОДЫ 92
ГЛАВА 4. Методика экспериментальных исследований 94
4.1. Устройство и описание лабораторных стендов и измерительной аппаратуры 94
4.1.1. Экспериментальный стенд для изучения пуска подъёмной системы 94
4.1.2. Экспериментальный стенд для изучения смещений ленты по образующей барабана 98
4.1.3. Измерительная аппаратура 1
4.2. Метод обработки сигналов, поступающих от датчиков 109
4.3. Методика экспериментального определения осевых смещений ленты по образующей барабана 114
ВЫВОДЫ 117
ГЛАВА 5. Результаты экспериментальных исследований на физических моделях подъёмных установок 118
5.1. Экспериментальные исследования динамики пуска физической модели подъёмной установки 118
5.1.1. Ускорения основных масс подъёмной установки 118
5.1.2. Усилия в ленте при пуске подъёмной установки 1 5.2. Исследование натяжения ленты на приводном барабане 129
5.3. Методы устранения смещения ленточного тягового органа на приводном барабане подъёмной установки 1
5.3.1. Общие сведения 134
5.3.2. Цилиндрический приводной барабан 137
5.3.3. Бочкообразный и биконический приводные барабаны 141
Выводы 145
Заключение
Принятые условные обозначения 150
Список литературы
- Обзор научных исследований и конструкторских разработок по применению ленточных тяговых органов в шахтных подъёмных установках
- Определение возможности применения резинотросовых лент в качестве тягового органа подъёмных установок
- Составление дифференциальных уравнений движения двухконцевой подъёмной установки с одним приводным барабаном
- Экспериментальный стенд для изучения пуска подъёмной системы
Введение к работе
Актуальность работы. Важную роль в эксплуатации подземных горных
предприятий (шахт, рудников) и строительстве подземных сооружений различного назначения играют стационарные подъёмные установки (ПУ). На современных горнодобывающих предприятиях они являются наиболее металлоёмким и энергоёмким оборудованием. От их эффективной работы во многом зависит производительность предприятия, а также безопасность горнорабочих.
При эксплуатации ПУ предъявляются высокие требования к их надёжности, долговечности и безопасности. Фактический срок службы ПУ, как правило, совпадает со сроком службы горных предприятий.
Важнейшими элементами ПУ являются подъёмные канаты, требования к которым постоянно возрастают, особенно с ростом мощности горных предприятий и темпов строительства подземных сооружений. Сравнительно короткий срок службы подъёмных канатов повышает материальные затраты, связанные с их заменой и простоями предприятий. Поэтому повышение технического ресурса тяговых органов ПУ является весьма актуальной и требующей разрешения проблемой.
Актуальность работы определяется также необходимостью совершенствования отечественных ПУ в связи с их более низкими техническим уровнем и эффективностью по сравнению с лучшими зарубежными ПУ, техническим прогрессом и требованиями современного горного производства и строительства подземных сооружений.
Настоящая работа посвящена обоснованию целесообразности замены стальных подъёмных канатов резинотросовыми лентами и определению основных параметров ПУ с резинотросовыми ленточными тяговыми органами (ЛТО), что требует корректировки параметров таких ПУ в соответствии с изменением характеристик тягового органа.
В связи с этим обоснование основных параметров вертикальных подъёмных установок с резинотросовыми тяговыми органами является актуальной научной задачей.
Цель работы заключается в установлении эффективности ПУ при замене стальных подъёмных канатов резинотросовыми лентами и в обосновании основных параметров вертикальных ПУ с резинотросовыми ЛТО.
Основная идея работы - улучшение технических характеристик вертикальных ПУ за счёт замены стальных подъёмных канатов резинотросовыми лентами.
Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:
применение на ПУ резинотросовых ЛТО взамен стальных канатов позволяет в 2-4 и более раза уменьшить диаметры приводных барабанов подъёмных машин, снизить массивность подвижной системы ПУ, особенно при небольшой высоте подъёма, а также значительно увеличить срок службы тягового органа;
разработанная трёхмассовая математическая модель вертикальной ПУ отражает основные особенности и характеристики переходных процессов при пуске и торможении при использовании в качестве тяговых органов как резинотросовых лент, так и стальных канатов и учитывает нелинейный характер изменения коэффициента жёсткости тяговых органов и величин движущихся масс при движении подъёмных сосудов;
перераспределение величин движущихся масс между тяговым органом и приводом подъёмной машины при замене стальных канатов резинотросовыми лентами позволяет уменьшить динамические нагрузки на привод в процессе пуска ПУ с ЛТО;
в процессе центрирования ленты изменением угла наклона оси приводного барабана без применения дополнительных центрирующих устройств существует критическое максимальное значение этого угла, при котором происходит срыв ленты с поверхности барабана. Величина критического угла зависит от типа барабана, коэффициента сцепления ленты с барабаном и натяжений ветвей ленты.
Научное значение работы заключается в:
разработке математической модели динамики вертикальной ПУ с учётом переменных коэффициента жёсткости тягового органа и массивности подъёмной системы;
научном обосновании целесообразности применения резинотросовых лент вместо стальных канатов в качестве тяговых органов вертикальных ПУ с высотой подъёма Н<400 м;
установлении зависимостей основных кинематических и динамических параметров вертикальной ПУ с резинотросовым тяговым органом от геометрических, режимных и других её параметров;
расширении представления о механике взаимодействия ленточного тягового органа и приводного барабана.
Практическое значение работы состоит в:
разработке рекомендаций по повышению эффективности ПУ за счёт использования резинотросовых лент в качестве тягового органа и выбора рациональных параметров подъёмной системы;
создании пакета прикладных программ для расчёта динамических усилий в тяговом органе во время переходных процессов при пуске и торможении ПУ;
разработке методики расчёта резинотросовых лент для вертикальных ПУ;
обосновании основных параметров ПУ с резинотросовыми лентами и их области применения.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована:
использованием методов математического моделирования, корректностью сделанных допущений при составлении математической модели и её решением численным методом Рунге-Кутта в математических пакетах программ;
применением ПК и математического программного обеспечения, созданием экспериментальных стендов, оснащённых современной
измерительной и регистрирующей аппаратурой, применением общепринятых методов статистической обработки экспериментальных данных; достаточным объёмом лабораторных экспериментов, обеспечивающих удовлетворительную сходимость результатов теоретических и экспериментальных данных, расхождение между которыми не превышает 12%. Реализация результатов работы:
Разработанные рекомендации по применению резинотросовых лент на подъёмных установках горных предприятий, инженерная методика определения основных параметров ПУ приняты ОАО «ЦНИИподземмаш» для использования при проектировании подъёмных установок и внедрены в учебный процесс подготовки специалистов-инженеров по направлению «Горное дело».
На кафедре «Горная механика и транспорт» МГГУ созданы стенды подъёмных установок с ленточными тяговыми органами и измерительными комплексами с использованием ПК.
Апробация работы: Основные положения работы доложены и обсуждены на Международных научно-технических симпозиумах «Неделя горняка» в 2004-2007 гг. (Москва, МГГУ) и научных семинарах кафедры ГМТ МГГУ (2005-2007 гг).
Публикации: По теме диссертации опубликовано 5 работ. Объём работы: Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, содержит 97 рисунков, 14 таблиц, список литературы из 109 наименований, 3 приложения.
Автор выражает благодарность научному руководителю проф., д.т.н. Картавому Н.Г., заведующему кафедры ГМТ проф., д.т.н. Галкину В.И., а также проф., к.т.н. Запенину И.В., доц., к.т.н. Бибикову П.Я. и всем сотрудникам кафедры «Горная механика и транспорт» МГГУ за помощь и поддержку при подготовке диссертации.
Обзор научных исследований и конструкторских разработок по применению ленточных тяговых органов в шахтных подъёмных установках
Исследованием и разработкой подъёмных установок и их основного оборудования в нашей стране и за рубежом занимались большое количество учёных и научно-исследовательских коллективов. Наибольший вклад в создание теоретических основ шахтного подъёма внесли основоположники отечественной школы горной механики академики М.М. Фёдоров, А.П. Герман и их последователи профессора Г.М. Еланчик, О.А. Залесов, А.С. Ильичёв, Г.Н. Савин, B.C. Тулин, В.Б. Уманский, Ф.Н. Шклярский. В дальнейшем решением проблемы совершенствования и повышения эффективности подъёмных установок занимались В.Д. Белый, М.Ф. Глушко, В.И. Дворников, А.Н.Коваль, В.Е. Католиков, И.С. Найденко, А.П. Нестеров, А.Г. Степанов, З.М. Фёдорова и др. Работы по обоснованию параметров ПУ с применением ЛТО велись А.И. Бороховичем, К.С. Заболотным, А. Карбоньё, Л.В. Колосовым, Ю.И. Мелентьевым, В.А. Ропаем и др.
Теоретические и практические исследования взаимодействия тягового органа с барабаном при передаче силы тяги при помощи трения были выполнены профессорами А.В. Андреевым, В.А. Дьяковым и др.
Значительные теоретические и экспериментальные исследования в области подъёма были проведены в ИГТМ АН Украины, Национальной горной академии (Украина), МакНИИ (Украина), ИГД им. А.А. Скочинского, МГГУ и других научных учреждениях.
Разработкой и производством резинотросовых лент в настоящее время занимается большое количество отечественных и зарубежных фирм (КУРСКРЕЗИНОТЕХНИКА, CONTITECH, MATADOR, TRANSPORTGUMMI, WOLBROM и др.). Анализ современного состояния подъёмных установок
На сегодняшний день в России более 50% горно-шахтного оборудования исчерпало свой ресурс и требует замены [69]. На ряде шахт нарастает отставание по замене стационарных установок. Из 407 подъёмных установок в трёх основных угледобывающих бассейнах (Кузнецкий, Печорский, Донецкий) 75 отработали более 30 лет, 38 - более 40 лет, 12 - более 50 лет [Госгортехнадзор]. Продление сроков эксплуатации стационарного оборудования осуществляется за счёт внедрения средств и методов неразрушающего контроля. Однако для решения проблемы невысокой эффективности подъёмных установок из-за выработки их ресурса необходима замена стареющего оборудования. Дальнейшая эксплуатация оборудования, отработавшего свой ресурс, приводит к повышению аварийности на производстве.
На диаграмме (рисунок 1.1) показано распределение случаев аварий на различных участках промышленного производства за 9 месяцев 2004 г. Диаграмма показывает, что наибольшая доля аварий приходится на подъём -24%. Кроме того, аварийность на подъёме увеличивается. В указанный период число аварий на подъёмных сооружениях зафиксировано на 33% больше, чем за аналогичный период 2003 года.
Увеличение уровня аварийности на подъёмных установках требует своевременной замены установок. Однако в настоящее время существуют проблемы наладки производства современного подъёмного оборудования как с экономической, так и с технической точек зрения.
В связи с этим возникла необходимость проведения дополнительных исследований основных параметров подъёмных установок.
В настоящее время замена подъёмных канатов резинотросовым ленточным тяговым органом для улучшения технических характеристик подъёмных установок ещё не нашла широкого применения.
В отдельных случаях на наклонном и вертикальном подъёме предлагалось использование бобинных подъёмных установок [30,105]. До внедрения таких установок в производство дело не дошло ввиду нивелирования преимуществ использования резинотросовых лент недостатками конструкций бобинных подъёмников.
До настоящего времени не проведены исследования по применению резинотросовои ленты в качестве тягового органа на шахтных подъёмных установках.
Известны исследования А.И. Бороховича, Ю.И. Мелентьева и др. [1,73,74,76,78,82], направленные на разработку подъёмных установок со шкивом трения и тяговым органом в виде стальной ленты. На основе выполненных научно-исследовательских и конструкторских работ были созданы опытные образцы различного подъёмно-транспортного оборудования со стальными ленточными тяговыми органами, в том числе и многоленточная шахтная подъёмная установка (рисунок 1.2).
Определение возможности применения резинотросовых лент в качестве тягового органа подъёмных установок
Первые исследования подъёмных установок с ленточными тяговыми органами проводились с целью снижения габаритов и материалоемкости подъёмных машин. Проводились работы по применению вместо головных канатов металлических лент [1]. Однако такой серьезный недостаток металлических лент, как мгновенное разрушение ленты при появлении в ней дефекта, приостановил разработки подъёмного оборудования с металлическими лентами.
Значительно повысить сроки службы тяговых органов может позволить замена головных канатов подъёмных установок резинотросовыми лентами. Преимущества ленты заключаются в защите несущей тросовой основы резиновыми обкладками от внешних воздействий, обусловленных агрессивной средой горного предприятия, снижении периодических нагрузок в тросах при огибании лентами приводных и отклоняющих шкивов при снижении их диаметра, а, следовательно, динамических нагрузок на привод. Практически исключается раскручивание и скручивание тросов в лентах в отличие от канатов.
Недостаток ленточных тяговых органов по сравнению с канатными -увеличение погонной массы в связи с наличием резиновых обкладок лент и увеличение максимальных статических нагрузок на них.
В начале 90-х годов украинскими учеными проводились исследования возможности применения резинотросовых канатов в качестве подъёмных [53]. Был предложен ряд схем бобинных подъёмников для глубин более 1000 м со специально разработанными резинотросовыми ленточными тяговыми органами.
Современное развитие бобинные подъёмные установки со специально разработанными резинотросовыми канатами типа SAG получают за рубежом [105] для проходки стволов. К недостаткам этих установок можно отнести сложность управления и дополнительные поперечные сжимающие нагрузки на канаты при многослойной навивке на бобину.
Перечисленные недостатки могут быть устранены при замене резинотросовой лентой нескольких канатов многоканатных подъёмных установок со шкивами трения.
Эксплуатационные расчеты и выбор подъёмных машин со шкивами трения (рисунок 2.4) осуществляются по трем параметрам - диаметру барабана (шкива) D, максимальному натяжению тягового органа Smax и максимальной разнице натяжений груженой и порожней ветвей тягового органа Fmax при максимальной высоте подъёма сосудов Н [15,16,26,28].
Для ограничения изгибных напряжений в канатах расчётный диаметр барабана (шкива) подъёмной машины принимается равным: D = kfl.d (2.6) где d - диаметр каната, мм; кд - коэффициент соотношения между диаметрами канатоведущего шкива и каната.
Правилами безопасности рекомендуется принимать: для многоканатных подъёмных Рисунок 2.4. Схема подъёмной установки: 1 машин с отклоняющим шкивом кд 95, для приводной барабан; 2, 2 груженый и порожний одноканатных со шкивом трения - кд 120 подъёмные сосуды; 3 [15,28,72]. На рисунке 2.5 показаны графики головные тяговые органы; 4 уравновешивающие канаты; 5 - подвесное устройство скипа. минимальных диаметров канатоведущих органов при кд=95 (линия 1) и кд=120 (линия 2) при использовании резинотросовых лент с различными диаметрами их армирующих тросов.
Для сравнения на том же рисунке приведены графики диаметров барабанов, рекомендуемые производителями конвейерных лент, в зависимости от диаметров d тросов лент. Из графиков видно, что практически все диаметры барабанов рекомендуются больше минимально допустимых. В таблице 2.1 приведены диапазоны значений коэффициента кд, исходя из рекомендаций фирм-производителей по выбору диаметров барабанов для лент.
Составление дифференциальных уравнений движения двухконцевой подъёмной установки с одним приводным барабаном
Исследование динамических режимов подъёмных машин требует описания механических характеристик привода. Механическая характеристика привода задаётся функцией F = f(x ).
На подъёмных установках нашли широкое применение электропривод постоянного тока по системе Г-Д и привод с асинхронными электродвигателями с фазным ротором. Динамика машин с применением таких типов привода хорошо исследована и изложена в литературе [19,41,48,80,81].
Естественная характеристика асинхронного электродвигателя может быть описана в соответствии с известной формулой Клосса [10,58]. Однако исследования показали, что пуск привода по этой характеристике связан с высокими динамическими нагрузками, действующими на тяговый орган. То же самое происходит при ступенчатом регулировании пуска при введении в цепь дополнительных сопротивлений. Поэтому наиболее благоприятным с точки зрения снижения динамики является электропривод с плавным регулированием.
На сегодняшний день всё чаще предлагается использовать электропривод с частотным регулированием, в том числе и на подъёмно транспортном оборудовании. Его механическая характеристика может быть описана двумя линейными зависимостями (рисунок 3.7), которые для динамических составляющих РдИН имеют вид: Мдин Т=- = (Гп-1)-Рн при x v-O-s), Кво FfH =FH+ -(V-(1-S)-XI) при x v-fl-s), (3.25) где FH, Fn - соответственно номинальное и пусковое усилия на ободе канатоведущего органа, кН; уп - кратность пускового момента привода; v - номинальная скорость движения массы mi подъёмной установки, м/с; s - скольжение электродвигателя.
Приведение системы дифференциальных уравнений к виду для решения в MathCAD Для решения полученной системы дифференциальных уравнений был применён метод Рунге-Кутта в математической среде MathCAD 2001 PRO с понижением порядка системы дифференциальных уравнений. Известно, что любое уравнение вида
В приведённых уравнениях отсутствуют производные выше первого порядка. Преобразовав подобным образом каждое из уравнений, входящих в исходную систему (3.25), получим систему с большим количеством неизвестных функций, но с производными только первого порядка. Для удобства работы в MathCAD обозначим:
Для решения системы уравнений (3.28) достаточно принять начальные условия - перемещения и скорости сосредоточенных масс системы - и рассмотреть участок времени от 0 до t с некоторой дискретностью z. Чем больше значение z, тем точнее описываются переходные процессы.
В выполненных расчётах начальные условия принимались с учётом того, что перемещения и скорости масс системы приравнивались 0, что соответствовало пуску подъёмной установки в тот момент, когда подъёмные сосуды находятся на приёмных площадках:
При использовании функции rkfixed в среде MathCAD 2001 PRO в результате вычислений системы обыкновенных дифференциальных вычислений возвращается матрица Z, столбцы которой содержат данные по изменению кинематических параметров подъёмной системы во время её разгона: Первый столбец содержит узловые точки, в которых должны быть найдены решения и их производные. В рассматриваемом случае в указанном столбце выводятся данные о времени;
Остальные столбцы содержат значения решений и их производных, соответствующие узловым точкам. В нашем случае это данные о динамических составляющих деформаций ветвей тягового органа, перемещении первой массы, а также их первых производных - скоростей перемещения и деформаций.
При известном графике изменения коэффициента жёсткости ветвей тягового органа по расчётным данным динамических составляющих деформаций, полученным в результате моделирования, определялись динамические усилия в тяговом органе.
Пример подпрограммы для расчёта подъёмной установки при помощи составленной математической модели приводится в Приложении А, где показан полный расчёт характеристик пуска подъёмной установки с резинотросовым ленточным тяговым органом в соответствии с разработанной автором методикой.
Пример моделирования подъёмной установки в системе MathCAD
Разработанная математическая модель позволяет определять максимальные усилия в ветвях тягового органа подъёмной установки в переходных режимах работы, характеристики пуска и ряд других параметров, необходимых для расчёта подъёмных установок и выбора основного оборудования. Моделирование работы подъёмной установки в переходных режимах позволяет рассчитать допустимое (по условию отсутствия проскальзывания ленты) тяговое усилие, изменяющееся за счёт колебаний усилий в ветвях ленты. Это особенно важно при расчётах подъёмных установок с барабанами трения и резинотросовыми ленточными тяговыми органами.
Моделирование пуска подъёмной машины при помощи разработанной модели (3.28) позволило получить основные параметры переходного процесса. На рисунке 3.8 показаны кинематические характеристики пуска подъёмной машины подъёмной установки грузоподъёмностью Qrp=21 т и высотой подъёма Н=400 м при коэффициенте пускового момента уп=1,6. В качестве тягового органа была принята резинотросовая лента РТЛ-5000 шириной В=820 мм. Модуль упругости Е ленты составлял 105 МПа [13,57], а логарифмический декремент колебаний 6=0,15. Из графиков видно, что процесс пуска подъёмной системы для заданных условий составляет 12-14 секунд, после чего все элементы подъёмной системы начинают двигаться в установившемся режиме со скоростью v=5 м/с, хотя с переходом на жёсткую характеристику двигателя продолжают наблюдаться колебания скорости (рисунок 3.8.а).
Экспериментальный стенд для изучения пуска подъёмной системы
Перечисленные стенды были оборудованы соответствующей измерительной аппаратурой, в каждом случае укомплектованной необходимыми для проведения экспериментов средствами измерения, передачи и обработки данных по специально разработанным методикам. В состав измерительной аппаратуры входили следующие устройства: пьезоэлектрический вибропреобразователь АР28И; тензометрические преобразователи - тензодатчики в схеме моста Уитстона; сборщик данных виброанализатор СД-12М; цифровой мультиметр UT70B; цифровая видеокамера Genius VideoCam NB.
Пьезоэлектрический вибропреобразователь АР28И (рисунок 4.5,а) был предназначен для преобразования кинематических параметров линейных колебаний концевого груза в различных переходных режимах (в том числе пуска стенда подъёмной установки) в электрические сигналы. Датчик при помощи магнита крепился к концевому грузу, подвешенному на ленте, и позволял измерять параметры колебаний последнего в диапазоне частот от 0,5 до 8000 Гц.
Вибропреобразователь АР28И обеспечивает высокие значения осевой чувствительности, собственной частоты и ударной стойкости. АР28И обладает низкой чувствительностью к электромагнитным полям работающего оборудования и низким уровнем собственного шума. Основные параметры пьезодатчика перечислены в таблице 4.4 [11].
Принцип действия пьезоэлектрического вибропреобразователя АР28И основан на физическом явлении пьезоэлектрического эффекта [8]. При этом изменение измеряемой величины преобразуется в изменение напряжения, возникающего в чувствительном пьезоэлементе. Для снятия данных о напряжении в пьезоэлементе к нему подсоединяются две пластины, образующие конденсатор, который импульсно передаёт сигнал на встроенный в датчике усилитель, после чего полученный аналоговый сигнал может быть передан на АЦП сборщика данных. Сейсмическая масса пьезоэлектрического преобразователя действует на чувствительный пьезоэлектрический элемент (кристалл) таким образом, что прикладываемое ускорение вызывает его растяжение или сжатие и изменение электрического заряда на нём.
Преимущество пьезоэлектрического вибропреобразователя по сравнению с другими типами аналогичных преобразователей заключается в том, что малая масса датчика обеспечивается за счёт исключения монтажных элементов для крепления чувствительного элемента. Высокое выходное сопротивление пьезоэлектрических кристаллических элементов делает их весьма чувствительными к характеристикам соединительных проводов. По этой причине пьезоэлектрические вибропреоразователь АР28И выполнен с интегральным усилителем, который действует как преобразователь сопротивления. Электрическая схема пьезодатчика показана на рисунке 4.5,6.
Измерение нагрузок в ленте при работе подъёмной установки осуществлялось при помощи моста Уитстона (рисунок 4.6), составленного из трёх тензометрических преобразователей и одного резистора с изменяемым сопротивлением. Питание моста осуществлялось при помощи элемента постоянного тока U=1,5 В. С целью получения сигнала UCT=0 при отсутствии нагрузок тензопреобразователи выбирались таким образом, чтобы их сопротивление было приблизительно одинаковым (R«50 Ом). Для балансировки моста в условиях измерений в электрическую цепь моста было включён резистр R4 с переменным сопротивлением. Его сопротивление может быть определено из следующей формулы
Ввиду невысокой жёсткости ленты и значительных растяжений её при небольших нагрузках тензодатчик, состоящий из тензопреобразователей Ri и R3, устанавливался, как это показано на рисунке 4.7. Тензопреобразователи 2 наклеивались на гибкую балку 3, которая в свою очередь при помощи иголок 4 закреплялась на ленте 1 (рисунок 4.7,6). При растяжении ленты в результате нагрузок жёсткие на изгиб иголки 4 деформировали балку 3, что приводило к изменению сопротивлений тензопреобразователей 2. В результате происходила разбалансировка измерительного моста тензодатчика, и фиксировался аналоговый сигнал в виде выходного напряжения UCT.
Для получения точных данных о нагрузках в ленте изготовленный датчик тарировался при помощи приложения известных статических нагрузок (рисунок 4.8). Следует отметить, что для увеличения срока службы и получения достоверных данных при каждой серии производимых измерений датчик подвергался тарированию при любом изменении концевой нагрузки (рисунок 4.9). Поэтому получаемый сигнал UCT соответствовал динамической составляющей усилий в ленте при пуске физической модели подъёмной установки.
