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确定带式输送机滚筒最小直径的标准方法解析宋冠霆，张振文中煤国际工程集团沈阳设计研究院 辽宁沈阳 110015摘要：在分析带式输送机滚筒最小直径确定方法的标准演变过程的基础上，按照 iso 3684 建立了确定滚筒最小直径的基本步骤，分析了 iso 3684、din 22101 和 gb50431 标准在确定滚筒最小直径方法 上的差别。说明标准方法可分别在初步设计阶段和最终校核两个阶段使用；给出了滚筒面压的最大比 压计算公式，通过数值算例证明在设计计算过程中可不必计算比压。 关键词：带式输送机；滚筒；最小直径：标准方法中图分类号：td528.1文献标志码：a文章编号：1001-3954(2014)11-0059-04study on standard methods of determining minimum diameter ofpulley of belt conveyorsong guanting, zhang zhenwenshenyang design & research institute of sinocoal international engineering group, shenyang 110015, liaoning, chinaabstract：after studying the evolution of the standard methods of determining the minimum diameter ofthe pulley of the belt conveyor, the paper offered general steps of demermining the minimum diameter of the pulley according to iso 3684, and analyzed the difference among the methods of determining the minimum diameter of the pulley in iso 3684, din 22101 and gb50431. it also indicated the standard methods could be used during initial design stage and final checking stage. moreover, it offered the formula of calculating the maximum specific pressure on the pulley surface, and calculation of the specific pressure proved unnecessary during design and calculation process by calculation examples.key words：belt conveyor; pulley; minimum diameter; standard method接头有利于减少滚筒面层或覆盖层的磨损。随着带式输送机行业的发展，出于对技术及经济 效益的双重考虑，滚筒尺寸的合理选择非常重要。在 给定输送带张力的情况下，滚筒直径选择过大将使滚 筒所受力矩增大，滚筒的各部件尺寸也将增大；而滚 筒直径选择过小，将导致输送带骨架的寿命降低。因 而，带式输送机滚筒直径，应根据不同带芯及材料的 输送带绕过滚筒时产生的弯曲应力、输送带的张力、 输送带与滚筒之间的平均比压等因素来确定。虽然已 将滚筒最小直径确定方法编写到 gb 50431 标准中， 但国内工程设计人员还是按照习惯采用非标准方法。 笔者从标准延续的角度将对滚筒最小直径选择方法进滚 筒是带式输送机的重要组成部分之一，主要分为传动滚筒和改向滚筒两大类。传动滚筒用于将驱动装置的转矩传递到输送带上；改向滚筒则分为布置在输送带头尾端部改向、增加传动滚筒包角的 导向滚筒、张紧滚筒和用于张紧装置的导向滚筒。滚筒的尺寸主要包括滚筒的宽度和直径。滚筒的 宽度由所匹配的输送带的宽度来决定；滚筒的直径要 与输送带及接头的使用寿命相适应，输送带接头的使 用寿命至少要达到输送带的估计寿命，良好的输送带作者简介：宋冠霆，男，1990 年生，助理工程师，主要从事煤矿地面生产系统设计工作。59连续输送本栏目编辑翟小华图 1 滚筒分组示例向滚筒 (输送带运行方向不大于 30)。(2) 根据输送带类型和规格确定滚筒基准直径。(1) 将滚筒直径按照优先数 r10 (r20) 系列5列出常用的滚筒直径范围 (见表 1)，并按滚筒的作用和位 置分为 a、b、c 3 组，图 1 为滚筒分组示例。通常将 传动滚筒紧边侧看作 a 组 (传动滚筒和所有在较高输送带张力区域内的其他滚筒)；松边侧为 b 组 (较低输 送带张力区的改向滚筒)；c 组为围包角小于 30的改tab. 1 diameter series of pulley of belt conveyormm221012011 相同。由于 gb/ t 1059520095 中所规注：优先数系列 r10 = 10 10 1.25，r20 = 10 10 1.121。rmbtfk b=n其中f，(2)连续输送本栏目编辑翟小华第 42 卷 2014 年第 11 期60行分析，明确选择方法的基本步骤，给出选择与确定 滚筒直径的可操作方法。1滚筒最小直径选择方法1.1 确定滚筒最小直径的步骤确定滚筒最小直径的标准最早在 i s o 368419761中提出；din 22101 从 1982 年版开始将其简化 后的内容编入德国标准2。g b 5043120083也将这些相关内容编入。表 1 为带式输送机滚筒直径系列。fig. 1 example of pulley groups通过对 i s o 3684 进行分析，归纳出确定滚筒最小直径的基本步骤如下。(3) 确定输送带最大张力与许用抗拉强度百分比 (滚筒张力利用率)。(4) 对于 a 组滚筒，在滚筒张力利用率为 60% 100% 时，滚筒直径取为基准值；在滚筒张力利用率 为 30% 60% 时，滚筒直径在优先数 r10 (r20) 系列 下比基准直径低 1 级；在滚筒张力利用率为 30% 以表 1 带式输送机滚筒直径系列 下时，滚筒直径在优先数 r10 (r20) 系列下比基准直 径低 2 级；din 201012002 以后所列数值可看作是 滚筒张力利用率大于 100% 时，滚筒直径在优先数 r10 (r20) 系列下比基准直径高 1 级。(5) b 组滚筒直径在优先数 r10 (r20) 系列下比 a 组低 1 级。(6) c 组滚筒直径在优先数 r10 (r20) 系列下比 a 组低 2 级。应用此方法得出表 2 所列数据，表 2 与 d i n定的滚筒直径范围见表 1，因而 gb 50431 删除了滚 筒直径为 100、125、160 mm 等 3 行数据；iso 3684 中不包括滚筒张力利用率大于 100% 的数据。1.2 滚筒直径基准值滚筒直径基准值按下式计算并按优先数 r 1 0 (r20) 取整，d1c0 db， (1)式中：d1 为滚筒直径基准值，mm；c0 为计算系数， 见表 3；db 为输送带的织物芯层的厚度或输送带钢丝 绳直径，mm。1.3 滚筒张力利用率对于滚筒上所受输送带张力的评价指标，i s o3684 中采用的是输送带最大张力与推荐使用张力 (rmbt) 百分比，即f= fmax 100% = fmax s 100% ，rbmt nk brbmt s优先数 r10(r20) 系列din 221012011iso 1536gb/ t 1059541001001251251601602002002002002502502502503153153153154004004004005005005005006306306306308008008008001 0001 0001 0001 0001 2501 2501 2501 250(1 400)1 4001 4001 40016001 6001 6001 600(1 800)1 8001 8002 0002 0002 200pb 注：*仅在 iso 3684 中给出。式中：kn 为输送带名义抗拉强度，n/ mm；b 为输送 pbdbdin 221011982 中的滚筒张力利用率= kmax sf100% ，(3)n= kmax 8 100% ，f(4)n式中：kmax 为输送带最大张力与带宽之比；ssta 为稳定输送带张力导致滚筒上的最大比压若将 8 看成是输送带的安全系数，i s o 3684 中bd是相同的。din 221012002 发布后，输送带的安全致可能出现 frmbt 100% 的情况，这就需要在滚筒直bd db连续输送本栏目编辑翟小华第 42 卷 2014 年第 11 期表 2 稳定工况最小滚筒直径标准值 (不包括护面层)tab. 2 standard values of minimum diameter of pulley in steady operation mode(not including lagging)mm表 3 计算系数 c0 径基准值上相应增大滚筒直径。tab. 3 calculation coefficient c02滚筒面压验算gb504312008 规定需要对输送带的面压进行验 算，包括输送带的面压和钢丝绳下的面压，具体计算 方法如下。输送带许用比压限制的滚筒直径d f1 + f2 ，(5) 输送带钢丝绳下的许用比压限制的滚筒直径带宽度，mm；s 为输送带安全系数，取 s = 8。 d (f1 + f2 ) t1 ，(6)式中：p 为输送带许用比压，由输送带制造厂提rmbt k sta 供，无资料时，钢丝绳芯输送带取 0.6 mpa，织物芯 din 221012011 和 din 221012002 中滚筒张力利 输送带取 0.4 mpa；p 为钢丝绳下的许用比压，由 用率 输送带制造厂提供，无资料时取 1.2 mpa；t1 为输送带的钢丝绳间距，mm。rmbt k式 (5)、(6) 是由输送带张力所产生的作用于滚筒 上的压力按平均方法得出的，其计算值可能比实际最工况下最高输送带应力和相应的安全系数。大比压小，特别是传动滚筒。frmbt 和 din 221011982、din 221012011 中 frmbt p = 2f1 ，(7) 系数可以取更小值，当输送带的实际安全系数小于 8 钢丝绳下的最大比压时，式 (3) 中的 kmax 值要比 2002 年以前的数值大，导p = 2f1 t1 。(8)61输送带骨架计算系数 c0b (cotton，棉织物)80p (polyamide，聚酰胺 (锦纶)90pb (cotton/ polyamide棉/ 锦纶)*90eb (cotton/ polyster，棉/ 涤纶)*98e (polyster，聚酯(涤纶)108r (rayon，人造丝长纤维)*118 st (steel cord，钢丝绳芯) 145 传动滚 筒直径d滚筒张力利用率100%60%100%30%60%30%abcabcabcabc1001251001001251601251001251001001602001601251601251001251001001002002502001602001601251601251001251251002503152502002502001602001601251601601253154003152503152502002502001602002001604005004003154003152503152502002502502005006305004005004003154003152503153152506308006305006305004005004003154004003158001 0008006308006305006305004005005004001 0001 2501 0008001 0008006308006305006306305001 2501 4001 2501 0001 2501 00080010008006308008006301 4001 6001 4001 0001 4001 2501 0001 2501 0008001 0001 0008001 6001 8001 6001 2501 6001 2501 0001 2501 0008001 0001 0008001 8002 0001 8001 2501 8001 4001 2501 4001 2501 0001 2501 2501 0002 0002 2002 0001 4002 0001 6001 2501 6001 2501 0001 2501 2501 000of minimum pulley diameters s. geneva：international3滚筒最小直径选择方法的应用2 normenausschuss bergbau (faberg) im din. din 22101belt conveyors for bulk material-basis for calculation anddesigns. berlin： beuth verlag gmbh，2011.2005 优先数和优先数系 (idt iso 3：1973) s北京：中国标准出版社，2005.连续输送本栏目编辑翟小华第 42 卷 2014 年第 11 期62当初步选定滚筒直径后，式 (7)、 (8) 计算出的参 考 文 献 最大比压应小于输送带许用比压和钢丝绳下的许用比1 technical committee iso/ tc 41(pulley and belts(including 压。veebelts). iso 3684-1990 conveyor belts- determinationorganization for standardization，1990.由上述分析可知，确定滚筒最小直径的标准方法2011(1982，2002) continuous mechanical handling equipment-并不精确，但在工程实际中所选择的滚筒直径应满足标准中的最低要求。 3 中国煤炭建设协会gb 504312008 带式输送机工程设计规改向滚筒最小直径对于 a、b 两组在输送带张力范 s北京：中国计划出版社，2008.区的划分并没有很清晰的界限，而是在未进行各点张 4 中国机械工业联合会gb/ t 105952009 带式输送机 s北力计算时的近似估计，此时不需要每个滚筒的张力，京：中国标准出版社，2009. 可用于滚筒直径的初步估算。以前由于无法精确计算5 全国产品尺寸和几何技术规范标准化技术委员会gb/ t 321 出滚筒所在张力区最大张力 fmax，只能由经验丰富的设计人员对最大张力进行估算，划分目标改向滚筒是 6 北京起重运输机械研究所，武汉丰凡科技开发有限责任公 a 组还是 b 组。当已经计算出各个滚筒上的最大张 司dt(a) 型带式输送机设计手册 m北京：冶金工业出 力，可将 b 组滚筒看作 a 组滚筒 (c 组滚筒看作 b 组 版社，2003：46-47. 滚筒) 进行校核，从而增加计算的准确率。同时，对 (