输送散状物料的带式输送机计算及设计基础(德国).pdf

德 国 工 业 标 准 2002 8 连 续 搬 运 设 备 输送散状物料的带式输送机 计算及设计基础 DIN 22101 ICS 53 040 10 代替 1982 年 02 月版 1 目 次 前言 1 适用范围 2 相关标准 3 概念 4 公式的符号及单位 5 体积输送量和质量输送量 6 稳定工况的运行阻力和功率消耗 6 1 一般规定 6 2 主要阻力 6 2 1 一般规定 6 2 2 主要阻力的计算 6 2 3 模拟摩擦系数f的确定 6 3 附加阻力 6 3 1 一般规定 6 3 2 单项附加阻力的确定 6 3 3 总附加阻力的确定 6 4 提升阻力 6 5 特种阻力 6 5 1 一般规定 6 5 2 单项特种阻力的测定 7 驱动系统的设计 7 1 一般规定 7 2 驱动装置位置 驱动电机的规格和数量 7 2 1 一般规定 7 2 2 水平输送机及轻微倾斜输送机 7 2 3 上运输送机 7 2 4 下运输送机 7 2 5 具有下降和提升运输段的输送机 7 3 起动 制动和停止 7 3 1 起动 7 3 2 制动和停止 8 输送带张力和拉紧力 8 1 一般规定 8 2 要求的输送带张力 8 2 1 一般说明 8 2 2 传递滚筒圆周力的最小输送带张力 8 2 3 限制输送带垂度及保证输送带正确导向的最 小输送带张力 8 3 上 下分支局部输送带张力的变化 8 3 1 一般说明 8 3 2 稳定工况 8 3 3 非稳定工况 8 4 拉紧力和拉紧行程 8 5 上 下分支局部的输送带张力 8 5 1 一般规定 8 5 2 非稳定工况 8 5 3 稳定工况 9 输送带宽度面上的张力分布 9 1 一般规定 9 2 槽形过渡 9 2 1 一般规定 9 2 2 织物芯输送带张力分布 9 2 3 钢丝绳芯输送带张力分布 9 3 曲线段 9 3 1 水平曲线段 9 3 2 垂直曲线段 10 输送带设计 10 1 一般规定 10 2 输送带承拉构件的设计 10 3 输送带覆盖层的设计 11 滚筒最小直径 12 槽形过渡段和垂直曲线半径的设计 12 1 一般说明 12 2 槽形过渡段最小长度的确定 12 2 1 一般规定 12 2 2 织物芯输送带 12 2 3 钢丝绳芯输送带 12 3 垂直过渡弧最小半径的确定 12 3 1 一般规定 12 3 2 凸弧曲线 12 3 3 凹弧曲线 13 输送带翻转的设计 2 附件 A 信息 各章说明 参考文献 附件 B 信息 与国际标准相关的说明 3 前 言 本标准根据矿业标准委员会中 输送带 工作委员会的工作范围而制订 附件 A 和 B 用于提供信息 称谓附件既是提供资料 本标准与之相关的国际标准化组织 ISO 颁布的标准 ISO 5048 1989 ISO DIS 3870 1996 ISO 5293 1981 ISO 3684 1990 见附件 B 更改 更改 相对于 DIN 22101 1982 02 作如下方面更改 a 运行阻力和功率消耗的计算处理 b 改变模拟摩擦系数值的计算处理 c 引入输送带宽幅面上的张力分布计算 d 引入有限制考虑非稳定工况 e 设计输送带时安全系数的新方法 f 对标准内容进行全面加工处理 g 更新引用的标准 h 对标准进行编辑处理 以前颁布的标准 以前颁布的标准 DIN 矿业 2101 第一部分 1933 07 DIN 矿业 2101 第二部分 1933 07 DIN 矿业 2101 第三部分 1933 07 DIN 22101 1942 02 1982 02 1 适用范围 本标准适用于输送散状物料的带式输送机的计算及设计基础 它有可能是提出的输送任务来确定带式 输送机的重要部件 如驱动装置 制动装置 拉紧装置 的基本特性并说明输送带设计的方法 2 相关标准 本标准包含了以标注年代和未标注年代的引证形式的其它版本的规定 这些标准式的引证均在文中各 个部分加以引用 并在后面列举版本 对于标注年代的引证 如果此版本已作更改或加工处理 该版本后 来更改或加工处理均属于本标准 对于未标注年代的引证 只涉及所采用版本的最后版次 包括更改 DIN 15207 1 连续搬运设备 带式输送机托辊 散状物料的主要尺寸 托辊 DIN 22102 1 织物芯 散状物料带式输送机 尺寸 质量要求 标识 DIN 22102 3 织物芯 散状物料带式输送机 无缝输送带连接 不可分输送带连接 DIN 22107 连续搬运设备 散状物料带式输送机托辊布置 主要尺寸 DIN 22109 1 煤矿用织物芯输送带 井下用单层芯 PVG 或 PVC 的输送带 尺寸 要求 4 DIN 22109 2 煤矿用织物芯输送带 井下用两层芯层橡胶或 PVC 的输送带 尺寸 要求 DIN 22109 4 煤矿用织物芯输送带 井上用两层芯橡胶输送带 尺寸 要求 DIN 22110 3 输送带连接检测方法 输送带连接点疲劳强度的确定 动力测试方法 DIN 22112 1 井下煤矿用带式输送机 托辊 第一部分 尺寸 DIN 22112 1 井下煤矿用带式输送机 托辊 第二部分 要求 DIN 22121 煤矿用织物芯输送带 两层芯无缝接头输送带 尺寸 要求 标识 DIN 22129 1 井下煤矿用钢丝绳芯带式输送机 尺寸 要求 DIN 22129 4 井下煤矿用钢丝绳芯带式输送机 接头 尺寸 要求 DIN 22131 1 适合通用运输技术的钢丝绳芯带式输送机 尺寸 要求 ISO 3684 1990 3 输送机输送带 滚筒最小直径的确定 3 概 念 下述概念适合本标准的应用 3 1 带式输送机 本标准中带式输送机的含义 是利用循环运行的输送带 输送散状物料的连续输送机 输送带的承拉 构件由织物芯或钢丝绳芯组成 输送带的覆盖层由橡胶或塑料制造 例如按 DIN 22102 1 DIN 22109 1 DIN 22109 2 DIN 22109 4 DIN 22129 1 和 DIN 22131 1 输送带的托辊 例如按 DIN 15207 1 DIN 22112 1 和 DIN 22112 2 支承并绕过滚筒 通过摩擦力驱动或制动 托辊的布置 例如按 DIN 22107 4 符号及单位 表 1 符号及单位 符 号 意 义 单 位 A 装料断面的面积 m2 A1装料断面中水平部分以上三角形部分的面积 m2 mm2 a A2当 0 时的装料断面的面积 水平断面面积 m2 mm2 a AGr带式清扫器和输送带之间的有效接触面积 mm2 B 带宽 mm C 综合附加阻力系数 DTR滚筒直径 mm ELGK输送带全部承载芯层 带芯 的弹性模量 N mm Fa加速 减速时的输送带张力 N FAuf一个加料段范围内输送载荷与输送带之间的惯性阻力和摩擦阻力 N FE压陷阻力 N FGa线路上设置物料转载点的阻力 N FGb输送带弯曲阻力 N FGr带式清扫器的摩擦阻力 N 5 FH上 下分支主要阻力的总和 N FN附加阻力的总和 N FR托辊滚动阻力 N FRst前倾阻力 N FS特种阻力的总和 N FSch在加料段加速区域外输送物料与导料槽侧壁间的摩擦阻力 N FSchb一个加料段加速区域外输送物料与导料槽侧壁间的摩擦阻力 N FSp拉紧滚筒轴上的拉紧力 N FSt输送载荷的提升阻力的总和 N FT输送带局部拉力 分支力 N FTm上 下分支的平均输送带张力 N FTm平均输送带张力FTm与最小输送带张力FT min之差 N FTr滚筒圆周驱动力的总和 N FT1传动滚筒最大输送带张力 分支力 N FT2传动滚筒最小输送带张力 分支力 N FW稳定工况下上 下分支运行阻力的总和 等于滚筒圆周驱动力的总和 N H 输送高度 上运时 H 0 下运时 H 0 下运时 159 108 上分支托辊间距 单位 m 1 0 至 1 5 1 5 下分支托辊间距 单位 m 2 5 至 3 5 3 5 带速 单位 m s 4 至 6 6 槽角 单位 25 至 35 35 环境温度 单位 15 至 25 25 2 b2 22 m SchbSchbRankSchM 2 0Sch 22 0 bb min 1 2tan 18 4 19 2 gl I Fccbl vv b vv vv ll g 0 对于0 2 45tan yn 2 Rank d o c 20 时 代入 SchM bl SchM bl 2 组托辊布置时 代入 0 M l 1 组托辊布置时 代入 MSch lb 其他类型的托辊布置 如 5 组托辊 按如下条件进行计算 a 从加料范围内体积输送量和输送速度 v v0 2 中求出物料与导料槽侧板高度 14 b 求出流量对导料槽侧板压力 在有的情况下采用cSchb 和cRank c 从侧板面上平均压力 摩擦系数和量值中求出摩擦阻力 对于一般结构的带式输送机可取 cSchb cRank 1 见附件A 摩擦系数 1 和 2 通常在 0 5 到 0 7 范围内 带式清扫器的摩擦阻力 在用刮板清扫输送带时 摩擦阻力为 FGr 4 pGr AGr 21 一般情况下 压力参数pGr在 0 03 N mm2到 0 1 N mm2范围内 摩擦系数 4约在 0 6 到 0 7 之间 附加阻力的总和由下式计算 FN FAuf FSchb FGr 22 其他阻力是输送带绕过滚筒时的弯曲阻力和非传动滚筒的轴承阻力 这两种阻力相对于前述阻力来说 在几乎所有情况下都小到可以忽略不计 需要时应按文献 见 1 进行计算 6 3 3 总附加阻力的确定 当附加阻力在全部阻力中所占比例很小时 例如L 80 米的输送机和单台输送机只有一个装料点时 需要从主要阻力中确定总附加阻力 可以通过系数C来考虑附加阻力的总和 见 1 FN C 1 FH 23 系数 C 值见表 5 表 5 当输送机装料系数 在 0 7 到 1 1 范围内时系数 C 的标准值 L m 80 100 150 200 300 400500600 7008009001000 1500 2000 C 1 92 1 78 1 58 1 45 1 311 251 201 171 141 121 101 09 1 06 1 05 6 4 提升阻力 输送带和输送物料 在每个分段的提升阻力 StiiGLi Fh g mm 24 总提升阻力 StSt o iSt u i 1 n i FFF 25 sin iii hl 26 输送机上运时 0 0 ii h 输送机下运时 0 0 ii h lM 时 代入 lM bSch 2托辊布置时 代入 lM 0 1托辊布置时 代入 lM bSch 16 在输送区段上转载物料装置的阻力FGa 在特殊情况下 如果在输送区段上发生物料从侧向转运出去时 例如采用刮板装置 则在这里出现的 力 应作为特种阻力来考虑 7 驱动系统的设计 7 1 一般规定 驱动系统的设计包括 选择驱动装置的位置和数量 决定起动系统的装置 确定驱动电动机的额定功率 确定需要的制动力 制动和停机 7 2 驱动装置位置 驱动电机的规格和数量 7 2 1 一般规定 只要没有其它相对立的观点 驱动机构分配到输送机头部和尾部的若干滚筒上 必要时还分配到中间 驱动装置上 旨在使输送机的输送带张力最小 其它观点可能是 场所情况 供电条件 驱动和制动可能性 输送带张力最小时 驱动装置的类型和布置取决于稳定工况下输送机的运行阻力的量级和局部分布 上分支Fw o和下分支Fw u 由此所确定的输送带在运行方向的张力变化 按公式 12 从输送机区段上形成 的阻力相加得出的 uW W o 1 iWu iW o W FFFFF n i 31 在具有下降区段和上升区段的输送机的特殊装载情况下 加载不匀 局部加载或空载 会大大超过为额定载荷范围所确定的力FW 见6 2 2 W max uW W omaxW FFFF 32 WmaxW PP 33 选择电动机时 应将这一特殊功率消耗作为基础 也应考虑其由热产生的对承载能力的影响 7 2 2 水平输送机和轻微倾斜输送机 Fw o 0 Fw u 0 上分支物料装载均匀时 17 在头部和尾部有驱动机构而没有中间驱动机构的带式输送机 如果相对于运行阻力其驱动功率在上分 支和下分支分配到头部和尾部 则得到最小输送带张力 es maxW M erf g P P 34 通常 实际安装的电机功率大于所需的功率 PM inst PM erf 35 7 2 3 上运输送机 Fw o 0 Fw u 0 上分支物料装载均匀时 在这样的输送机上 如果没有安装中间驱动机构 则通过将全部驱动装置布置在头部而得到最小输送 带张力 对于功率PM erf 和 PM inst 公式 34 和 35 适用 7 2 4 下运输送机 Fw o 0 Fw u 0 上分支物料装载均匀时 在这样的输送机上 只有采用布置在输送机尾部的驱动装置才有最小输送带张力 大多数情况下 采 用在输送机尾部安装驱动装置是在依据运行条件驱动方式以发电机进行驱动的 在确定驱动装置的总功率 时 根据驱动装置处于电动机工况 PW max 0 或发电机工况 PW max时 36 PW max 输送机下运时 i m F P m FF a 50 22 制动 01 W B WBTr B m F P m FF a 51 Fa i a cR i m R i m G m L i li 52 参数cR i 取决于滚筒的结构 可取cR i 0 9 为标准值 8 4 拉紧力和拉紧行程 为了产生所需要的输送带张力 见8 2 和补偿输送带弹性伸长 需要有拉紧装置 拉紧装置一方面校正 输送带由于弹性 朔性和热引起的长度变化 另一方面用于根据安装条件而必须予留的输送带超长段或输 送带长度储备 下列拉紧行程的计算只考虑到输送带弹性伸长部分 拉紧力的大小取决于拉紧装置的类型 和局部布置 以及所需要拉紧的带式输送机的工况 考虑结构费用方面的因素 拉紧装置首先装设在稳定 工况下预计输送带张力最小的地方 其它观点是 例如 电力补给 空间实际状况 非稳定工况下予张紧力的安全保证 拉紧装置基本上分为带固定式拉紧滚筒和移动式拉紧滚筒两种 无论哪种类型的拉紧装置在说明任意 工况 用 号表示 的参数中 都有下列关系 局部输送带张力FT x 和张力变化FW x 按图6的输送带张力分布FT x 的平均输送带张力FTm 拉紧滚筒行程SSp L S EBl F F L l FF L F Sp LGKi iW iT i 1iT iT Tm 22 1 22 1 53 为了测定拉紧装置 拉紧力F Sp和拉紧滚筒行程S Sp 必须以公式 53 为基础考虑最不利的工况 23 图 6 带式输送机上 下分支的输送带张力 图例说明 i 3 个区段 j 2 个滚筒 如果拉紧装置设在产生最小输送带张力F T min的地方 则拉紧滚筒上的拉紧力F Sp为 F Sp 2 F T min 54 在其它情况下必须考虑附加拉紧滚筒处F T min与拉力处之间的张力差 在带有固定式拉紧滚筒的拉紧装置上 见附件A 与工况无关 平均输送带张力是一个常值 F Tm 常数 55 这就使得输送带在偏离最不利工况时以大于按8 2所需要的输送带张力工作 在带有移动式拉紧滚筒的拉紧装置上 见附录A 相反地拉紧力在所有工况下选择 或者保持不变 例 如在重锤式拉紧装置上 或者通过 调整的拉紧装置 来适应各种工况 在两种情况下得到为了补偿弹性 伸长而相应变化的拉紧滚筒行程S Sp是 常数 L EB F S LGK Tm Sp 56 在确定拉紧装置时 在非稳定工况下应尽可能避免输送带在传动滚筒上打滑 见附件A 8 5 上 下分支局部的输送带张力 8 5 1 一般规定 设计一部带式输送机在稳定工况和非稳定工况情况 输送带张力的决定性因素是 输送带 传动滚筒和改向滚筒 24 托辊间距 垂直或水平曲线状态的输送带的运行曲率半径 输送带进出槽形过渡段的长度 输送带翻转段的长度 输送机其它部件结构 通过关注总的装料和运行状况 主要出现最大的局部输送带张力 这个张力在确定输送带时也必须加 以考虑 8 5 2 非稳定工况 在确定稳定工况的局部输送带张力时 必须考虑按8 2的最小输送带张力 按6 2的局部输送带张力 变化和按8 3 3的附加的加速或滞后状态的输送带张力 在起动或制动状态下产生的最小输送带张力FT min A或FT min B中 FT min A一般用于计算拉紧力和稳定工 况下的参数FT min 8 5 3 稳定工况 稳定工况下的输送带张力 由按8 2在最不利工况下局部所需要的最小输送带张力 按8 3的局部输 送带张力变化来确定 并且其最小值FT min一般是根据在非稳定工况下出现的最小值FT A min或FT B min和拉紧 装置型式得出一个较大的最小值FT min 因此这也使得输送带张力高于在稳定工况下按8 2所需的值 所确 定的最大输送带张力FT max 对于设计输送带来说是决定性的 由于槽形过渡或过渡弧造成的不利结构 在 输送带断面上所产生的小于FT max的局部输送带张力可能会出现最大应力 见第9章 9 输送带宽度面上的张力分布 9 1 一般规定 位置i的与带宽相关的平均输送带张力ki按下式计算 B F k Ti i 57 所有输送带在运行时大多数形成槽形 以加大装料断面面积 输送带从滚筒上由水平平面状态变成槽 形状态 槽形过渡 此时 输送带带边与带中心范围相比有稍长的行程 导致计算出的输送带张力不均匀 的分布在输送带断面上 与输送带中心相比 带边必须有较高比例的输送带张力 如果形成槽形的输送带在通过垂直的凸弧段时 也会出现同样的效果 形成槽形的输送带在通过垂直 的凹弧段时 输送带中心范围会出现很高的应力 带边将会减少张力 当输送带通过水平弧段运行时 一 侧输送带的载荷要大于另一侧 对于在相关位置预先给定的输送带张力 过渡区的几何尺寸设计 为在输送带断面的任何位置上不允 许产生高的载荷和输送带的压缩 输送带的应力通过弧或槽形过渡 过渡长度 弧的半径 槽角和滚筒表面与槽底的状态 的几何图形来 25 确定 因此 这些方面的知识对于设计合适的输送带是绝对必要的 输送带的应力同样根据其弹力特性和相关位置上的输送带张力来确定 根据第一次输送带计算的结 果 为了使其最优化 可以改变槽形过渡或弧的几何尺寸以及改变输送带特性 见12章 9 2 槽形过渡 9 2 1 一般规定 如果没有提出特殊要求 槽形过渡的最小长度标准值为 l min c hk 1 58 式中 EP织物芯输送带 c 8 5 钢丝绳芯输送带 c 14 其中hk 1 hk 0 hTr是输送带的带边与滚筒表面平面之间的间距 见图7 提升滚筒允许减小槽形过渡 的长度或减小输送带张力 作为最大滚筒提升标准值为 3 k 0 max Tr h h 59 滚筒下降时需要较长的槽形过渡段 并提高了带边的输送带张力 而降低了带中心范围的输送带张力 图 7 槽形过渡段 9 2 2 织物芯输送带张力分布 织物芯输送带产生强制性的经向差 在槽形过渡区范围内得到近似的平衡 确定出现的长度和力 与 计算钢丝绳芯输送带相比较为简单 26 在槽形过渡区内 输送带的中心运行首先要适合2托辊和3托辊的槽形托辊组 按公式 见 13 求出带边与带中心之间的与带宽相关的输送带张力的差值 k LGk k E l ll k 60 其中lk 见图 7 为槽形过渡区内带边长度 cossin22 sTrs 2 s 2 Tr 2 k b hbbhll 61 按图8用 k计算与带宽相关的输送带张力 输送带中心范围内 k B b kk s M 62 用 2 M s lB b 63 输送带的边缘范围内 kk kM k 64 为避免输送带的压缩适用 kM 0 65 图例 a 没有槽形过渡输送区段上力的均匀分布 b 槽形过渡区段上力的不均匀分布 c 按计算公式 62 和 64 得出理想化的力的分布 图 8 槽形过渡区内输送带带边张力的分布 27 9 2 3 钢丝绳芯输送带张力分布 由于钢丝绳芯输送带的钢丝绳具有相对较小的弹性伸长率 槽形过渡区的长度和凸弧的作用对于输送 带和输送机其它部件的应力是特别大的 因此 尽可能详细计算应力是重要的 与织物芯输送带不同 使输送带产生的经向差不仅在其产生范围内 而且在输送带连接部分的相当大 的纵向断面上得到平衡 关于钢丝绳芯输送带尽可能进行详细计算的研究成果 见 12 和 14 对计算钢丝绳芯输送带的应力 补充槽形过渡和弹性模数的几何状态的知识 了解输送带的结构和钢丝绳芯之间橡胶抗剪模数是必要的 计算工作费时并需要使用电子数据处理装置 将用于织物芯输送带的计算公式用在钢丝绳芯输送带上 从 槽形过渡到输送带张力方面 明显会出现预料中的偏差 对于2托辊和3托辊的槽形托辊组 可以采用下列近似计算方法 先决条件是 输送带按DIN 22129 1或DIN 22131 1或根据这些标准设计的 输送带具有弹力特性 而这种特性符合当前技术标准 槽形过渡区的长度 按公式 58 不能小于所选定的标准值 为了计算伸长率 带边的伸长度不能用槽形过渡的长度l 而应采用长度l c maxTr TrmaxTr K1 2 160 h hh hll c 66 然而 其先决条件是 在滚筒的前面和后面最少要留有一段输送带l eff l 以平衡经向差 如在直接 与槽形过渡相连的地方有凸弧 这点没给出 类似于公式 60 按下列公式得出输送带的带边和输送带中心之间与带宽相关的输送带张力k的差值 k LGk STrS 22 Tr 2 cossin22 E l l b hbbhl k S 67 采用按公式 62 在带中心范围内的与带宽相关的输送带张力kM i 在带边范围内类似于公式 64 kk i 1 25 kM i k 68 为避免输送带压缩适用kM i 0 9 3 过渡弧 9 3 1 水平过渡弧 在水平平面内 输送机只能在很小程度上改变方向并需要进行比较麻烦的计算 见 15 9 3 2 垂直过渡弧 在凸过渡弧上 槽形输送带 见图9 的边缘出现附加伸长和带中心出现压缩 分别以正值伸长 k和负 值伸长 M与输送带张力所引起的伸长叠加 28 在凹过渡弧上 见图9 相反地中心出现附加伸长 边缘出现压缩 其值在输送带尚未脱离托辊时与 凸过渡弧出现的附加伸长相同 图 9 带凹过渡弧和垂直凸过渡弧的带式输送机 由凸过渡弧和凹过渡弧产生的附加伸长在很小和中等以下的弧长时 只有花费较大的费用才可计算 见 16 但是其值总小于在很长弧长的中间范围出现的与输送带结构无关的极限值 k 和 M 这两个 极限值可用表 7 和图 10 计算求出 表 7 极限值 k 和 M 的定义 凸曲线段 凹曲线段 k e k R e a k R e M e M R e a M R e 图 10 凸曲线段和凹曲线段中心的伸长极限值 k 和 M 的计算简图 由输送带的中性平面到输送带边和到输送带中的带芯中心的间距eK和eM 按图10所示 中性平面的位 29 置这里可以按输送带的芯层的重心假定 在较长的过渡弧和2托辊或3托辊的槽形托辊组 按公式 63 取 导入下列近似公式 计算输送带的 带边与带中心之间的伸长率 凸过渡弧 Me S Me kM sin eR b eR ee 69 凹过渡弧 Ma S Ma kM sin eR b eR ee 70 其中Re eM 或Ra eM是过渡弧半径 与结构图中所标示的一样 LGk E k 71 在公式 62 和 64 中使用数值 k 不仅对织物芯输送带 而且对钢丝绳芯输送带均可确定输送带带边 范围和中心范围内过渡弧上与带宽相关的输送带张力 对于很小和中等长度的过渡弧 数值 k稍小于按这种计算方法得出的结果 对于钢丝绳芯输送带 同样很小和中等长度的过渡弧来说 应按照 16 方法更加仔细确定其附加伸长 率 在很小半径凹过渡弧上 一般情况下不会出现输送带的过载 使输送带抬起脱离托辊 见 12 3 3 10 输送带设计 10 1 一般规定 输送带的承拉构件和覆盖层 应按照工作条件选定 其确定主要受所输送的散状物料的性质的影响 物 理的 化学的 粒度构成 以及该输送带的使用条件 环境影响 设计寿命 机械应力 例如在装料点 的影 响 10 2 输送带抗拉强度的设计 关于选择输送带及其接头方法 动负荷能力是决定性的 可在一个试验台上按照DIN 22110 3 关于 硫化接头进行试验证明 设计基础就是在这种试验方法中定义的输送带接头的基准疲劳强度kt 见 5 17 18 和 19 在接头处可查出有效疲劳强度的数值 接头处是在标准条件下制造和检测的 各种环境情况下 与运 行条件相关的误差通过安全系数S0测定 参照表8 化学和物理的应力 自然老化的影响以及较大拉力和 弯曲应力的频率在表9中通过系数S1获得 设计中首先涉及稳定工况下计算出一个输送带断面的最大拉力 如果在提升段和下坡段输送带承载部分物料时 应考虑短时产生的较大的输送带拉力 按公式 75 校 核 输送带和输送带接头的基准疲劳强度kt min 从下列公式中得出 kt min kk max S0 S1 72 30 输送带的相对基准疲劳强度kt rel取决于额定拉断力kN 1 N t relt k k k 73 对于已确定的输送带类型及其接头 相对基准疲劳强度代表其特征 就这方面 将来相对基准疲劳强 度将列入生产标准中并说明其最低要求 表10给出几种输送带结构的相对基准疲劳强度参数 在设计运用这些参数时应注意 适于钢丝绳芯输送带的参数经过多次试验予以保证并可作为最低要求 其适用度应予以证实 适于钢丝绳芯输送带的参数为标准值 是来自于大量实践证明 计算中这些按照现有大量检测 结果的参数应进行修正 在确定输送带最低拉断力时 对于已确定输送带类型及其接头结构 可以代入事实已证明的基准疲劳 强度kt 表 8 根据输送带接头特征分类 确定安全系数S0 鉴于接头的特征 特 征 分 类 大 气 标 准无 尘 漂浮灰尘的 防 晒 标 准良 好 适 度 的 温 度 适 度 18 C 和 22 30 工作场所 标 准宽 敞 的 窄 小 的 工人技能 标 准优 适 度 的 连接材料质量 标 准新 的 达到使用性极限 硫化装置质量 标 准优 适 度 的 有效安全系数 安全系数S0 1 1 低 1 0 高 1 2 表 9 取决于运行条件分类的安全系数S1 鉴于输送带和接头动性能的分类特 征 分 类 寿 命 期 望 值 标 准 低 高 失灵时引起的连续故障 标 准 低 高 化学 物理方面的应力 标 准 低 高 起 动 停 止 过 程 3 天 2 小时 1 分钟 2 小时 1 分钟 有 效 安 全 系 数 安 全 系 数 S1 1 7 低 1 5 高 1 9 表 10 相对基准疲劳强度kt rel的参数 输送带类型 输送带结构 参照 最低拉断力 kN N mm 接 头 结 构 参照 相对基准疲劳 强度 kt rel a 单层织物芯输送带 DIN22102 1 630 至 3150 DIN22102 3 0 35 31 按指接头 双层或厚芯层织物芯 输送带 DIN22101 1 200 至 2000 DIN22102 3 中间拉力构件 0 35 两层以上织物芯输送带 DIN22102 1 315 至 3150 DIN22102 3 阶梯接头 0 30 单层织物芯输送带 DIN22109 1 800 至 3150 DIN22121 0 35 双层织物芯输送带 DIN22109 2 800 至 1600 DIN22121 中间拉力构件 B 0 30 钢 丝 绳 芯 输 送 带 DIN22129 1 DIN22131 1 1000 至 5400 DIN22129 4 0 45 钢 丝 绳 芯 输 送 带 依据 DIN22129 1 DIN22131 1 5400 依据 DIN22129 4 0 45 a 难以期待这些标准值在已老化或已使用中的输送带上能够得到证实 稳定工况输送带的最小拉断力从公式 72 和公式 73 的最大参数kk中得出 公式为 relt 10 maxk relt mint minN k SS k k k k 74 在非稳定工况下和载荷能够调整情况下 为避免出现极限载荷 如果部分承载物料的输送带在上运和 下运时 应检测是否符合下列极限条件 kt min 1 1 kk a max 75 如果不是这种情况 设计强度则改用较大的参数kt kk a max 按上述方法 根据拉力负荷对输送带的承拉构件进行测算 应考虑承拉构件与加载应力相比是否显示 足够的阻力性能 并是否达到了支撑输送物料的横向刚性 如果有这种情况 应加强对承拉构件的测定工 作 10 3 输送带覆盖层的设计 输送带覆盖层厚度应依据材料进行选择 使其考虑了输送带在计划使用期内的确磨损时还能保证其保 护功能 在每种情况下强度载体的表面组织必须被充分覆盖 见附件A 在DIN标准或其它规范尚无相应的数据时 可以采用表11所列的参考值确定覆盖层的最小厚度并按 表12采用相对应的承载覆盖层的附加厚度 当覆盖层内有输送带保护装置 横向固定 时必须确定最小厚 度 为了避免织物芯输送带产生不允许的起拱 承载覆盖层与回程覆盖层的厚度之比应不大于3 1 表 11 承载和回程侧覆盖层的最小厚度标准值 纵向承拉芯层材料 覆盖层最小厚度 标准值 B 棉织物 P 聚酰胺 E 聚酯 根据不同织物结构分别为 1 2 mm St 钢丝绳芯 0 7 dGk 最小 4mm 有横向加强时可能会大于 4mm 表 12 确定相应于表 11 最小厚度的承载覆盖层附加厚度的标准值 32 有影响的参数和评价值 有利 1 正常 2 载荷情况 不利 3 评价值 总数 最小厚度的附加厚度 标准值 mm 少 1 正常 2 5 至 6 0 至 1 载荷频繁度 频繁 3 细 1 7 至 8 1 至 3 正常 2 粒度 粗 3 9 至 11 3 至 6 轻 1 正常 2 12 至 13 6 至 10 密度 重 3 少 1 正常 2 过载度 强 3 14 至 15 10 11 滚筒最小直径 应当说明确定滚筒最小直径的方法 是依据ISO3684 1990进行的 提出最小滚筒直径是期望使其与 输送带的使用寿命及其接头使用寿命相关连 按照在这所描述的确定滚筒最小直径的方法 是希望接头的 使用寿命最低要达到输送带的估计寿命 先决条件是接头的制造工艺要精良 按照在这所给定的较小的滚 筒直径 与以前情况相比有利于减小滚筒面层或滚筒覆盖层的磨损 带式输送机的最小滚筒直径 按输送带的构造 应力和接头形式来选定 见附件A 为了确定最小直 径 滚筒应分为下列几组 A组 输送机上传动滚筒和所有在较高的输送带张力区域内的其它滚筒 B组 在最小的输送带张力区域内的改向滚筒 C组 改向滚筒 输送带运行方向改变 30 在DIN标准或其它规范尚无相应的数据时 按表14 以如下公式可确定A B和C组滚筒和4个不同 组别的滚筒的最小直径 DTr CTr dGk 76 式中的系数是一个取决于承拉构件材料的参数 见表13 表 13 用于确定最小滚筒直径DTr的参数CTr 纵向承拉构件的材料 CTr B 棉织物 P 聚酰胺 E 聚酯 St 钢丝绳芯 80 90 108 145 33 计算出的滚筒直径应按表14圆整为最近的标准值 12 槽形过渡段及竖向曲线段半径的设计 12 1 一般说明 在第9章中根据给定的槽形过渡段和凸过渡弧的结构来计算输送带宽度的输送带张力分布 之后确定 输送带的设计方案 在本章中将对适合给定的输送带类型的槽形过渡段和凸过渡弧的结构进行计算 12 2 槽形过渡段最小长度的确定 12 2 1 一般规定 按照图8和依据公式 74 的关系 下列公式适合2托辊和3托辊的托辊组 10 relt N zulk SS kk k 77 0 S k zulS M bB kbkB k 78 k kk rel kM 79 表 14 在稳定工况下根据取决于滚筒载荷系数的利用率 确定 A B 和 C 组滚筒的最小直径 最 小 直 径 无 摩 擦 面 层 mm 1008 N max k k 滚筒载荷系数 100 滚 筒 组 别 60 100 滚 筒 组 别 30 60 滚 筒 组 别 30 滚 筒 组 别 DTr 按公式 76 A B C A B C A B C A B C 100 125 100 100 125 160 125100 125 100 100 160 200 160125 160 125100125100 100 100 200 250 200160 200 160125160125100125 125 100 250 315 250200 250 200160200160125160 160 125 315 400 315250 315 250200250200160200 200 160 400 500 400315 400 315250315250200250 250 200 500 630 500400 500 400315400315250315 315 250 630 800 630500 630 500400500400315400 400 315 800 1000 800630 800 630500630500400500 500 400 1000 1250 1000800 1000 800630800630500630 630 500 1250 1400 12501000 1250 10008001000800630800 800 630 1400 1600 14001000 1400 12501000125010008001000 1000 800 1600 1800 16001250 1600 12501000125010008001000 1000 800 1800 2000 18001250 1800 140012501600125010001250 1250 1000 2000 2200 20001400 2000 160012501600125010001250 1250 1000 34 12 2 2 织物芯输送带 LGk E k l l 80 11 cossin22 2 STr 22 Tr min l l b hbbh l SS 81 在此基础上所计算的过渡段长度适合具有足够精度的织物芯输送带 12 2 3 钢丝绳芯输送带 按照9 2 3章中所述的先决条件 特别是公式 68 尽可能按如下公式近似计算槽形过渡段的最小长度 10 relt N zulK 1 25SS kk k 82 按公式 79 用公式 78 和 82 计算出 k 根据l c 的定义 按照公式 66 计算出 LGk c E k l l 83 11 cossin22 2 c STrS 2 S 2 Tr min l l b hbbh l 84 只有在滚筒前面或后面有一段相应的长度来平衡经向差情况下 才可以运用公式 83 和 84 例如 在 直接与槽形过渡相连的地方有一个凸弧 这点没有给出 在这种情况下需用l 代替l c 为了进行精确计算 推荐采用按照 14 和 16 说明的方法 如果槽形过渡段位于过渡弧的作用区域内 则应该考虑计算叠加得出的伸长 12 3 竖向曲线段最小半径的确定 12 3 1 一般规定 由凸过渡弧和凹过渡弧产生的附加伸长 在很小和中等以下的弧长时只有花费较大的费用才可计算 见 16 但是其值总是小于在很长的弧长的中间范围出现的伸长 这个伸长值以下列计算方法为基础 12 3 2 凸曲线段 假设在输送带中心的输送带张力直接为0 则按公式 69 71 和 74 确定垂直过渡弧的最小半径 如 下式 10 relt N LGks mine sin SS kk E b R 85 35 12 3 3 凹曲线段 在凹过渡弧上中心出现附加伸长 边缘出现压缩 其值在输送带尚未脱离托辊时与凸过渡弧出现的附 加伸长相同 如果在各种工况下遵循下列半径计算方法 则可以避免输送带脱离托辊 F R cosmg G T mina 86 13 输送带翻转的设计 输送带翻转运行 用于减少下分支输送带脏污现象和磨损并改善运行特性 选择输送带翻转的类型和长度取决于下列参数 输送带宽度 输送带质量 横向刚度 弹力特性 运行速度 根据输送带翻转范围内输送带的支承形式 按图11示意图所列的结构分为 自然式输送带翻转 导入式输送带翻转 支承式输送带翻转 图 11 输送带翻转的结构选择 36 表 15 设计输送带翻转长度lW的标准值 最 小 翻 转 长 度 lW 输 送 带 类 型 输送带翻转类型 输送带最大宽度 mm 织物芯输送带EP 输送带钢丝绳芯输送带 自然式输送带翻转 1200 8 B 10 B 导入式输送带翻转 1600 10 B 12 5B 22 B 支承式输送带翻转 2400 10 B 15 B 如果下分支位于输送带张力低的范围内 按表15的标准值表明数值已足够 不符合上述标准值 则 必须进行详细计算 37 附 件 A 信息式 各 章 说 明 一般说明 制定DIN 22101 1982 02的工作小组另外提出的任务是尽可能寻求以简化方式说明关系 定下这个目 标表明是不现实的 相对于1982年的版本 由于纳入新的知识 而这种说明确切地说使其更加复杂 当 然 工作小组认为在广泛应用EDV 处理装置进行带式输送机的设计和计算工作 是以改善技术和在经济 上解决计算费用高的利益为首位的 当然 对于那些可以在精确度上不需要很高要求的方面 阐明了进行 简化计算的方法 对第 5 章的说明 理论装料断面面积ATh和等效堆积角 在槽形输送带上的散状物料断面 由 水平断面 和位于其上方的堆积断面组成 堆积形状取决于被 输送散状物料的特性 例如粒度 内摩擦值 输送带与输送物料间的摩擦力 以及带式输送机的工况 例如 加料方法 输送带直行性 被输送物料振动的频率和持续时间 所形成的堆积断面显然小于由静堆积角所 规定的断面 因此一般只有在理想化的假设下才能计算该断面面积 为此 水平的带式输送机的堆积断面 在德国文献中只是近似地理想化作为三角形断面 在国际标准ISO 5048 1989 中作为弓形断面 对本标准进行前述制定工作时 考虑了采用ISO 5048的方法 其中采用的间距是根据如下原因 对提出类似的任务 新的国际标准和德国标准对三角形断面进行了评估 见ISO 7189 或DIN 22200 在ISO 3435 中采用了 安息角 和非 动态载荷角 如ISO 5048中描述 作为堆积角 由此可以得出 在ISO 5048标准制定时根据三角形断面以达到理想化 缩减系数 st 在应用计算公式 10 时应注意许多装料断面计算中所用的等效角 15 是一个安全值 为了不至于在 倾斜输送机中重新用该 值计算得到太小的装料断面 应该用实际动态堆积角 dyn来计算与倾角有关的系 数 St 在极端情况下 例如在输送速度很小 因此近似于静止状态时 dyn值可接近于输送物料的静堆积 角 静止内摩擦角 如在极端情况下需要精确值 则必须在尽可能接近使用条件下通过试验测定 对第 6 2 款的说明 对于计算阻力 可以确定具有复杂结构的计算公式 因为其计算结果利用现有广泛使用的电子技术辅 助手段可以很方便地获得 与DIN 22101 1982 02的区别是分段计算阻力成为注意的中心 想象中最简单的输送机只有两部分断面 上分支和下分支 将带有提升和下降区段的输送机简化成只 有两个部分断面的输送机 会得出极为错误的计算结果 这点均在DIN 22101 1982 02版第8 1款中予 38 以说明 然而 还没有表明只有一条准确确定分段出现的主要阻力的途径 对第 6 2 2 条的说明 对于精确的设计 需要通过测定两个重要部分来确定假设的摩擦值 输送带的压辊阻力 托辊的滚动阻力 并对剩下部分推荐采用估算法 见 5 对于分段计算阻力 可以采用表4的标准值进行粗略计算 图A 1表示长距离输送机阻力成分比例示例 右柱状图 带有约5 提升的输送机 左柱状图 水平运行输送机 图 A 1 两条结构类型相同 但倾角不同的长距离 带式输送机的阻力成分比例的比较 对第 6 2 3 条的说明 对于附加阻力 先单独确定总的计算来作为主要阻力的组成部分 在确定加料处加速区内输送物料与导料槽侧板间的摩擦阻力时 除了考虑同时影响导料槽区内散状物 料对侧板压力的 兰金系数 Rankinesch 2 45tan dyn2 Rank c 外 也应该考虑系数CSchb 对于 dyn值的 39 提示 见对缩减系数 St的说明 这个系数表明物料流的堵塞压力对导料槽侧板的附加压力引起的阻力增 大 因此在传输高度为0时CSchb值为1 然后随着输送速度和装料高度的增加而增加 因此在设计普通结 构的带式输送机时 取乘积CSchb CRank 1 在设计具有较高装料高度的料槽带式给料机时 取CSchb 1 对第 6 5 款的说明 将不进行划分在整个运行线和仅在个别区段出现的特种阻力 如在ISO 5048中已对其作说明 本标 准的计算列式规定在各种情况下均采用分段计算方法来迫使对特种阻力的正确的考虑 计算物料导板的阻力时 关于 兰金系数 Rankinesch CRank中的动堆积角 dyn值 参见对缩减系数 St的说明 对第 8 3 3 条的说明 当输送机在起动过程或制动过程中 滚筒圆周力的增长速度受到限制并且整台输送机的输送带处于运 动状态时 输送带的加速度与位置无关 输送机保持拟稳定态并允许将动态附加阻力作为惯性力来计算 如果要计算非拟稳态的带式输送机工况 例如其始动过程的计算 则必须用费力的计算方法 见 9 来确定 此时出现的动态附加力 对第 8 4 款的说明 计算时应该区分具有固定式拉紧滚筒的拉紧装置和具有移动式拉紧滚筒的拉紧装置 具有固定式拉紧滚筒的拉紧装置 表示在每种输送机工况下传动滚筒和非传动滚筒的位置都不改变 所希望的拉紧力 例如通过丝杠或绞车等调整 在每种工况下 固定式拉紧滚筒可以导致拉紧点上的不同 的力 与此相反 在上分支和下分支局部输送带伸长的总和保持不变 在拉紧过程中 其值等于拉紧滚筒 的行程S Sp的两倍 li 2S Sp 常数 具有移动式拉紧滚筒的拉紧装置 产生的拉紧力不仅与工况无关近于不变 而且能够产生适合各种工 况的拉紧力 拉紧力通过拉紧重锤 气动或液动装置以及在有足够活动余地时采用拉力可调的绞车等产生 其工作方式表明在上分支和下分支局部输送带伸长的总和以及拉紧滚筒的行程不是常数 li 2S Sp 常数 li 的计算一般简化地认为弹性伸长与带宽上的输送带张力k为线性关系 而这一关系用整个承载层 的平均弹性模量ELGK来表示 产生合适的拉紧力时应注意 这个适宜度要与足够的速度相一致 以避免输送带在传动滚筒上打滑 因此通过计算方法来提高拉紧力 可以同样有益于输送带拉紧的正确的准备工作 对第 9 章的说明 按照DIN 22101 1982 02标准 输送带张力的计算限制在确定平均的输送带张力 对于与带宽相关的 槽形过渡区或过渡弧上 已形成槽形输送带的力的不均匀分布 则通过代入折减系数r1进行总的计算 在 设计输送带时应有较高要求 以此来符合技术不断发展的状况 40 在进行附加伸长计算时 必须区分织物芯输送带和钢丝绳芯输送带之间极为不同的弹性特性 对于槽形过渡区 计算带边长度则以几