德国工业标准22101输送散状物料的带式输送机计算及设计基础

1、德国工业标准2002.8DIN22101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ICS53.040.10代替1982年02月版目次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 假想摩才§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驱动系统的计算7.1 一般规定7.2 驱动装置位置、驱动电

2、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

3、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 过渡弧9.3.1 水平过渡弧9.3.2 垂直过渡弧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 凸过渡弧12.3.3 凹过渡弧13输送

4、带翻转的设计附件A（信息）各章说明附件B（信息）与国际标准相关的说明参考文献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：ISO5048:1989、ISO/DIS3780:1996、ISO5293:1981、ISO3684:1990（见附件B）。更改：相对于DIN22101:1982-02作如下方面更改：a）运行阻力和功率消耗的计算处理b）改变假设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测算f）对标准内容

5、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：DIN矿业2101第T1933-07DIN矿业2101第二部1933-07DIN矿业2101第三部1933-07DIN22101:1942-02,1982-021适用范围本标准适用于输送散状物料的带式输送机，并包括计算及设计基础。它有可能视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

6、，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）。DIN15207-1连续搬运设备一一带式输送机托辐一一散状物料的主要尺寸一一托辐DIN22102-1织物芯一一散状物料带式输送机一一尺寸、质量要求、标识DIN22102-3织物芯一一散状物料带式输送机一一无缝输送带连接不可分输送带连接DIN22107连续搬运设备一一散状物料带式输送机托辐布置一一主要尺寸DIN22109-1煤矿用织物芯输送带一一井下用单层芯PVG或PVC的输送带一一尺寸一一要求DIN22109-2煤矿用织物芯输送带一一井下用两层芯层橡胶或PVC的输送带一一尺寸要求DIN2210

7、9-4煤矿用织物芯输送带一一井上用两层芯橡橡胶输送带一一尺寸一一要求DIN22110-3输送带连接检测方法一一输送带连接点疲劳强度的确定（动力测试）DIN22112-1井下煤矿用带式输送机一一托辐一一第一部分一一尺寸DIN22112-1井下煤矿用带式输送机一一托辐一一第二部分一一要求DIN22121煤矿用织物芯输送带一一两层芯无缝接头输送带一一尺寸，要求，标识DIN22129-1井下煤矿用钢丝绳芯带式输送机一一尺寸，要求DIN22129-4井下煤矿用钢丝绳芯带式输送机一一接头一一尺寸，要求DIN22131-1适合通用运输技术的钢丝绳芯带式输送机一一接头一一尺寸，要求ISO3684:1990-3

8、输送机输送带一一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DIN22102-1,DIN22109-1,DIN22109-2,DIN22109-4,DIN22129-1和DIN22131-1）,输送带的托辐（例如按DIN15207-1,DIN22112-1和DIN22112-2）支承并绕过滚筒，通过摩擦力驱动或制动（托辐的布置，例如按DIN22107）。4公式的符号及单位表1符号及单位符号意义单位A装料断面的面积2mA1

9、装料断面中水平部分以上斜边部分的面积m2(mm2)a)A2当3=0°时的装料断面的面积（水平断向面积）m2(mm2)a)AGr带式清扫器和输送带之间的有效接触面积mm2B带宽mmC综合附加阻力的系数-Dtr滚筒直径mmElgk输送带全部承载芯层（带芯）的弹性模量N/mmFa加速/减速时的输送带张力NFAuf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NFe压陷阻力NFGa线路上设置物料转载点的阻力NFGb输送带弯曲阻力NFGr带式清扫器的摩擦阻力NFh上、下分支主要阻力的总和NFN附加阻力的总和NFR托辐滚动阻力NFRst前倾阻力NFs特种阻力的总和NFSch在加料段加速

10、区域外输送物料与导料槽侧壁间的摩擦阻力NFSchb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NFsp拉紧滚筒轴上的拉紧力NFst输送载荷的提升阻力的总和NFt输送带局部拉力（分支力）NFTm上、下分支的平均输送带张力NFTm平均输送带张力FTm与最小输送带张力FT,min之差NFTr滚筒圆周驱动力的总和NFti传动滚筒最大输送带张力（分支力）NFT2传动滚筒最小输送带张力（分支力）NFw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）NH输送高度（上运时H>0；下运时H<0）mIm质里输送里kg/sIm,N额定质量输送量kg/sIv体积输送量m3/sIv,N

11、额定体积输送量m3/sL滚筒中心距mPw稳定工况下运行阻力所需的传动滚筒圆周上的总功率kWPm驱动电动机总功率kWPm,n驱动电动机额定功率kWRa垂直凹过渡弧半径m(mm)a)Re垂直凸过渡弧半径m(mm)a)So考虑接头工艺条件下的输送带安全系数-Si考虑到使用寿命值和使用荷载的输送带安全系数-a加速度或减速度,2m/sb可利用的带宽mmbs支承在一个侧辐上的输送带音6分的尺寸（仅在米用2辐和3辐成槽时）mmbsch导料槽的内宽MCR将托辐质量转换到其圆周上的计算系数一CRank（Rankine）兰金系数一CRst计算倾斜阻力的系数一CSchb综合考虑加料区段内输送物料和导料槽侧板间由于给

12、定质量输送量的堵塞压力所引起的附加阻力的系数一CTr确定最小滚筒直径的系数一Cll确定槽形过渡长度近似值的系数一dAb清扫器材料厚度mmdGk承载的纵向拉力承载件的厚度（不含例如，上纬线或纬线）mme自然对数的底(e=2.71828.)一eK由输送带中性轴线到带边中心线（带芯中心）的高度mmeM由输送带中性轴线到带中心部的带芯中心的高度mmf假想摩擦系数一g重力加速度(g=9.81m/s)2m/sh局部截面的高度差mhrel输送带最大垂度与托辐间距之比一hk,o输送带边与槽形托辐组底平面的距离mmhk,1输送带边与滚筒表囿平囿的距离mmhTr槽形过渡段滚筒上平面与槽形托辐组槽底平面的距离mmk

13、输送带张力与带宽之比N/mmkK带边张力与带宽之比N/mmkM输送带中心范围张力与带宽之比N/mmkN输送带额定拉断力与带宽之比N/mmkt输送带接头疲劳强度参考值N/mmkt,rel输送带接头疲劳强度相对参考值一k带边和带中心与带宽之比之间的差值N/mml一个区段的长度mlb加料区域内加速段长度mlk槽形过渡区带边的长度mIm三托辐布置时中间托辐壳体长度m(mm)a)lSch导料槽侧板长度ml长度为l的局部区段中的输送带长度m1r托辐间距mlu槽形过渡段的长度mLu;c钢丝绳芯输送带槽形过渡段的基准长度mlw输送带翻转长度mEm直线运动质量以及非驱动或非制动的转换到其圆周上的旋转质量之和kg

14、m'G输送带的区段载荷kg/mmi均布在输送长度上的输送载荷产生的区段载荷kg/mml,n额定加载量产生的区段载荷kg/mmR滚动托辐部分产生的区段载荷kg/mn一台输送机的局部区段数-PGr带式清扫器与输送带之间的压力N/mm2PA与传动滚筒相关的起动系数：传动滚筒圆周力FTr,A,max和输送机设计确定的力FW,max的之比-PA,O与驱动相关的起动系数：输送机高速运转时产生有效驱动特性曲线的驱动扭距和电机扭距符合安装电机功率PM,inst之比-Pb与制动滚筒相关的制动系数：制动滚筒圆周力Ftr,b和设计输送机确定的力FW,max的之比-PB,O与制动相关的制动系数：产生有效制动特

15、性曲线的制动扭距和电机扭距符合安装电机功率PM,inst之比q确定主要阻力的系数-SB制动行程mSsp拉紧滚筒行程mtB制动时间sv输送带速度m/sVo输送载何进入输送方向的速度m/sZL输送带的带芯层数-ZM电动机的安装数量-ZR在一局部区段（上或下分支）托辐组的数量-ZR,st在一局部区段（上或卜分支）可调倾斜托辐组的数量-a滚筒的围包角°或弧度3计算部分断面积Ath用的等效堆积角°3dyn被输送物料的实际动堆积角°8输送机的倾角（上运时8>0,下运时8<0）°£托辐倾斜角°eK凹过渡弧或凸过渡弧上输送带边的附加伸长度

16、（正或负）-eK-很长的过渡段中间£k的极限值-eM凹过渡弧或凸过渡弧上输送带中心的附加伸长度（正或负）-eM-很长的过渡段中间£m的极限值-&-很长的过渡段中间输送带中心与带边之间的伸差-刀ges电机轴与滚筒轴之间全部传动环节的总效率-入上分支或下分支输送带的槽角-科输送带与滚筒间的摩擦系数-11输送带与输送物料间的摩擦系数-22输送带与导料槽侧板间的摩擦系数-科3输送带与托辐间的摩擦系数-44输送带与带式清扫器间的摩擦系数-p被输送物料的堆积密度,3kg/m有效装满系数一（j）Betr相对于输送机生产条件的装满系数一（f）St倾斜输送时对于理论总断面积Ath的装

17、满系数的缩减系数一4st,1堆积三角形理论部分断面积Aith的装满系数的缩减系数一a）在一些公式中米用了括弧内给定单位的量数表2指数（下标的含义）符号意义A起动时B停止时a非稳定工况下（起动、停止）eff有效的erf需要的i分支区段的循环变量j输送带回转点的循环变量inst安装的max取大min最小o上分支red减少的th理论的u下分支*标记工况的循环变量5体积输送量和质量输送量带式输送机的最大体积输送量和质量输送量，受运行输送带上可调整的装料断面面积的影响。装料断面面积则取决于输送带的动堆积角及装料条件。在计算最大体积输送量和质量输送量时，应尝试找出等效的、简便的几何断面面积。该理论断面面积

18、Ath是根据输送带在托辐上的形状和输送物料的角度状况来计算的。图1为槽形三托辐组支承输送带常见装料断面面积。Bb3AithIm图1三托辐组水平输送时的理论装料断面理论装料断面面积由托辐的长度和布置（槽角）、有效输送带宽度b及一个等效堆积角3来确定的，该等效堆积角所确定的断面面积与实际装料断面面积相等。有效带宽b取决于带宽B：B<2000mmb=0.9-50mm（1）B>2000mmb=B-250mm（2）对于水平直线运行及托辐组为输送带稳定运行而倾斜布置的带式输送机可以减少有效输送带宽度。对于水平设置的带式输送机的1辐、2辐和3辐的托辐组来说，与实际装料断面等效的理论装料断面积At

19、h,可用角度3作为计算断面面积Aith与A2th之和来确定（见图1和附件A）。2tan3（A,th=1m+（bIm）cos入2-（3）4AI,b_lMbblM.q（4）A2th=1m+cos九sin九v4?22选择等效堆积角取决于所输送的物料和运输的长度。如没有选择等效堆积角的经验可以将下列数值代入式中：对于标准流散物料，取3=20°对于次流散或近似于流散物料，则取3=20°以下至3=0°。只有输送物料具有一个高内摩擦系数情况下，才能够将数值3大于20°的等效堆积角，代入式中。当托辐组有1个和2个辐子时，中间辐子长度应取1m=0。根据理论装料断面积，用有

20、效装料断面系数计算出：理论体积输送量：Iv,th=AthV（5）有效装料系数（J）=（）Btr（|）St额定体积输送量：Iv,N=4v,th（6）额定质量输送量：Im,N=（f）pIv,th（7）额定载荷产生的线载荷：m'L,N=仙Ath（8）装料系数getr取决于：输送物料的特性；块度；最大边长；堆积角3dyn（标志实际动态堆积特性）；带式输送机的运行条件；加料均匀性；输送带的直线性；输送能力的储备。当加料均匀和输送带直线运行时，水平直线输送机的理论装料断面可以被充分利用（.帕et1=1）。缩减系数料在倾斜输送时减少断面积Ai,th当输送机对中良好并均匀加载块度小的物料时，可以将%t

21、=1色（1中st,i）（9）AthSmaxW3dyn代入式中：22（10）,COS溢axCOSan21 -cos3dyn在应用公式（9）、（10）时，应注意倾斜输送时的倾角最大只能等同于实际动堆积角dyn（见附件A）,而且在这种情况下只有断面积A2,th用于输送物料。6稳定工况的运行阻力和功率消耗1.1 一般规定根据所有类型带式输送机以及密集型带式输送线目前的技术状况和所有设想到的生产条件，其结果应与实际情况尽可能相近。为确定运行阻力、功率消耗和局部输送带张力，提供下面所述的计算方法。对于生产条件简单的简易带式输送机，和对没有很高数值要求的带式输送机，在考虑技术安全要求条件下，有经验的应用者可

22、以采用缩减的计算方法。在开始计算运行阻力之前，应估计一些基础数值。这些参数应在计算过程中加以验证，可能应予以更正。应经常进行反复计算，以达到完全符合输入值的计算结果。在稳定工况运行时产生的抗力（运行阻力）Fw从摩擦力、重力和质量的总和中得出。输送机的功率消耗Pw产生于运行阻力和运行速度：Pw=Fwv（11）为了计算，将运行阻力分为： 主要阻力Fh； 附加阻力Fn； 提升阻力FSt; 特种阻力Fs。这些运行阻力之和Fw,等于从传动滚筒传递到输送带上的圆周力FTr:nnFw=2Fw,o,i*ZFw,u,iFh+Fn+Fst+Fs=Ft（12）Wi1阻力应以分段形式确定。一个分段是以其代入参数来标示

23、的，如输送机的倾角8、假想摩擦系数f和取决于所输送的物料mL,及旋转托辐部分的分段载荷，还有上、下分支的常数。考虑到利用EDV一装置进行计算，在输送机分段的起点和终点，从机尾开始向机头方向确定一个运转指数i（循环变量）证明是合适的。上分支的参数值，用。表示，下分支用u表示（见图2）。为了能够在计算过程中确定选择一次性给定的标识，对于输送带回转点及其关联量值，应含有运行指数j（循环变量）（见图2和图5）。1.2 主要阻力1.2.1 一般规定主要阻力产生于输送线路的总长度。参数应分段确定。12尾部Fwo2FFwu2Fwu1111.2.2 主要阻力的计算按上、下分支分为每个分段的阻力，与运动荷载之间

24、存在线性关系，应确定分段的主要阻力FH,i：Fh产1i7gm'R,i+（m'G+m'L,i）cos可（13）在确定输送带张力时，必需确定上分支分段主要阻力FH,o,i和下分支分段主要阻力FH,u,i（见8.3）。然后得出输送机的主要阻力：nFh=£（FH,o,i+FH,u,i）（14）i=4在输送机向下和向上运输时，应根据额定载荷范围（装料系数。在0.7到1.1之间），及对其他载荷情况（装料不均匀、部分载荷和空载）计算主要阻力，因为在这种情况下的阻力之和可能大大超过标准情况的阻力。1.2.3 假想摩才§系数f的确定选择假想摩擦系数f对主要阻力的量值具

25、有重大意义，其远远大于重量，稍逊于输送机的提升阻力。在设计时重点总是放在安全方面，应力求对没有详细说明运行特征和对摩擦系数f值产生的很大间隔进彳T计算，参照表4。在一定条件下不可避免出现相当大的超过参数的规格。为了降低这种超值，对一些分段，精确规定摩擦系数f是必要的。主要通过托辐运行阻力和压辐阻力来确定摩擦系数f值。对于松弛度相对较大的输送带，输送物料的挤压阻力占很大比例。为了精确确定摩擦系数f值，按给定的界限条件测定托辐运行阻力和压辐阻力并预测剩余的阻力（见2、3、4和5）。对于输送物料挤压阻力的正常值，应将这两个测出的数值代入负载的分支中（一般情况下是上分支），数值在50%至85%之间，平

26、均为摩擦阻力的70%。对于空载的分支（一般是下分支）计算约为摩擦阻力的90%。从公式中计算出：1上分支：Fho=（Fr°+Fe。）（15）q。一i.下分支：Fhu=（Fru+Feu）（16）qu代入参数0.5Wq°W0.85，平均q。=0.7。qu=0.9。表3为预测系数q。的依据。表3系数q。的标准值特征特征程度分类相对输送带垂度hrel中等高，<0.01低输送物料内摩擦力中等高低托辐运行阻力中等低高压辐阻力中等低高系数q。标准值0.7计算减少增加系数q。达到0.50.85如没有测量值或经验值，可根据表4中运行条件和结构特性（见附件A）获取标准值（见6）。这些标准值

27、是通过对上、下分支大量的测量及下列界限条件总结得出的： 上分支3组固定式托辐组； 采用滚动轴承迷宫密封式托辐； 相对输送带垂度参数hrelW0.01； 装料系数。范围在0.7至1.1。表4当输送机装料系数在0.7至1.1范围内时摩擦系数f的标准值特征特征程度分类输送物料的内摩擦力中等低高带式输送机的整直性中等好差输送带张力中等高低运行条件（多尘，粘性大）中等好差托辐直径108至159>159<108上分支托辐间距单位：m1.0至1.5<1.0>1.5下分支托辐间距单位：m2.5至3.5<2.5>3.5带速单位：m/s4至6<4>6槽角单位：。25

28、至35<25>35环境温度单位：C15至25>25<15摩擦系数f标准值0.020计算减少增加摩擦系数f达到值0.0100.040如果对计算精确度没有很高的要求，可按公式（13）在计算主要阻力时应用此摩擦系数fo对于驱动装置为发电机运转方式，在设计时为保证有较大的安全性，采用较小的摩擦系数f;而以电动机方式的驱动装置则采用较大的摩擦系数f来达到安全性。1.3 附加阻力Fn的各个部分可用下1.3.1 一般规定附加阻力是产生在输送机个别位置的摩擦阻力和惯性阻力。附加阻力式计算:1.3.2 单项附加阻力的确定加料处范围内输送物料与输送带间的惯性阻力和摩擦阻力:FAuf=Im(V-V0)(17)在一个加料处加速区内输送物料与导料槽侧板间的摩擦阻力:bSch1m图3导料槽布置对3组托辐布置的装料点，bSch>1m适用于（见6）:2222212m22FSchbcSchbcRank.