DIN22101-2002德国标准管理皮带机设计

1、 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DIN22101ICS 53.040.10 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 驱动系统的计算7.1 一般规定7.

2、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

3、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 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

4、过渡弧12.3.3 凹过渡弧13 输送带翻转的设计附件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：ISO 5048：1989、ISO/DIS 3780：1996、ISO 5293：1981、ISO 3684：1990（见附件B）。 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

5、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 第一部 1933-07 DIN 矿业 2101 第二部 1933-07 DIN 矿业 2101 第三部 1933-07DIN 22101：1942-02， 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

6、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

7、送带尺寸 要求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）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

8、适合通用运输技术的钢丝绳芯带式输送机接头尺寸，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（

9、托辊的布置，例如按DIN 22107）。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m2A1装料断面中水平部分以上斜边部分的面积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

10、的总和NFN附加阻力的总和NFR托辊滚动阻力NFRst前倾阻力NFS特种阻力的总和NFSch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NFT1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H0；下运时H

11、 0，下运时159108上分支托辊间距 单位：m1.0 至 1.51.5下分支托辊间距 单位：m2.5 至 3.53.5带速 单位：m/s4 至 66槽角 单位：25 至 3535环境温度 单位：15 至 2525 80米的输送机和多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, m80100150200300400500600700800900100015002000C1.921.781.581.451.311.251.20

12、1.171.141.121.101.091.061.056.4 提升阻力 输送带和输送物料，在每个分段的提升阻力：FSt,i =hi g (mG +mL,i) （24） 总提升阻力： （25）hi = li sini （26）（输送机上运时:hi 0;i ，输送机下运时：hi 0;i ）。6.5 特种阻力6.5.1 一般规定 特种阻力FS并不是出现在所有的输送机上。仅产生于局部区段（见附件A）。 特种阻力按下式进行分段计算：FS,i =FRst,i +FSch,i +FGa,i （27） 对于输送机的总体来说，应确定上、下分支分段的参数并得出总数： （28）6.5.2 单项特种阻力的确定 前倾

13、阻力 在一个侧辊上出现的前倾阻力取决于其轴向力、输送带与托辊间的摩擦系数3和前倾角。 输送机分段i中的前倾阻力FRst,i，在考虑输送机的倾角i的情况下，为各项前倾阻力之和： （29） 摩擦系数3一般在0.5到0.7之间。式中参数cRst,i与托辊的布置有关，在上分支中还与物料的几何状态有关。对于3托辊布置（三辊等长），在上分支以及当装料系数在0.7到1.1范围内时，则（见7）：= 30时：cRst,o = 0.4, = 45时：cRst,o = 0.5。 下分支由2托辊的槽形托辊组时（无载荷），则： cRst,u = cos。在加料区外输送带与导料槽侧板间的摩擦阻力3托辊布置（见图3）时：b

14、SchlM （30） 摩擦系数2一般在0.5到0.7之间。 bSch 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。 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

15、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。 （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）： （32） （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

16、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)。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： （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.

17、2.4 下运输送机 Fw,o0, 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,max0）或发电机工况（PW,max0），按下式计算驱动电机所需的功率： (36)PW,max :输送机下运时i）力FTr,A应该在输送带内缓慢传递，使输送机平稳地并因此以最小的附加动张力起动（见8和9）。起动系数pA,0取决于所有驱动电动机的额定扭距，关系到稳定工况下回转驱动部分和驱动装置的电动机驱动部

18、分的相对较小的物料承载扭距，既对于水平和向上运输的带式输送机按下列关系采用起动系数pA： （40）7.3.2 制动和停止带式输送机的运行工作通常需要制动装置来使运动质量停止，或者需要逆止装置（*保持装置）使负载的倾斜输送机保持停止状态。在确定制动装置时必须考虑： 制动滚筒上所需要的总制动力FTr,B; （41） 制动器的数量和布置； 制动频率、制动时间和制动行程； 旋转的驱动部件制动时释放出的能量。所需要的制动力FTr,B，应该对在下降区段和提升区段装料系数和载荷分布的影响的最不利制动情况来确定；为此必须预先给定制动行程sB或制动时间tB。但在确定的制动减速度B时，保证输送物料和输送带之间靠摩

19、擦力结合。当输送微小颗粒的物料时，则： （42）制动系数pB,0取决于所有驱动电动机的额定扭距，关系到稳定工况下回转驱动部分和驱动装置的电动机驱动部分的相对较小的物料承载扭距，既对于水平和向上运输的带式输送机按下列关系采用制动系数pB： （43）考虑到使输送带和其它的输送机部件的最小应力，以及制动滚筒上的摩擦连接（见8.2.2），需要将总制动力限制在一个值FTr,B,max 上，从而将制动减速度限制在一个值B,max上。在确定逆止装置时，应该减去以在允许的最大载荷和最不利的载荷分布时所出现的最大提升阻力FSt,max，此时出现的主要阻力为计算基础；为安全起见，最低限度必须计算预定的主要阻力。当

20、采用多个机械逆止装置时，应保证载荷的均匀分布。8 输送带张力和拉紧力8.1 一般规定 带式输送机的输送带张力是一个沿输送区段变化的参数，它取决于下列各种影响因素（见图5）： 输送机的长度和局部区段的走向； 驱动装置的数量和布置； 驱动装置和制动装置的性能； 输送带拉紧装置的类型和布置； 工况（载荷和运动状态）。考虑到输送带和输送机其它部件的应力和设计计算，输送带张力应尽可能地小。8.2 要求的输送带张力8.2.1 一般说明带式输送机的运行工作需要最小输送带张力，以便能够通过传动滚筒上的摩擦力将力传递到输送带，限制输送带的垂度以正确无误地导引输送带。8.2.2 传递滚筒圆周力的最小输送带张力在单

21、独驱动或制动滚筒上，通过摩擦力传递在起动、制动或稳定工况下出现的滚筒圆周力，需要一定的最小输送带绕入张力FT1和绕出张力FT2。图4表示为该两个力及最大滚筒圆周力FTr,max的情况： FT1 FTr,max FT2 图4 传递滚筒圆周力FTr,max所需的传动滚筒输送带最小绕入张力和绕出张力FT1 FT2 = FTr,max (44) (45)式中以弧度为单位代入,由此得出： （46）FT1 = FT2 + FTr,max （47） 当有多个传动滚筒或制动滚筒时，必须针对所有工况检查在每一个滚筒上是否保证按公式（45）和（46）相应的摩擦连接。此时应考虑使总的滚筒圆周力FTr,、FTr,A或

22、FTr,B按驱动装置和制动装置输入的扭距之比例关系分配到每一个滚筒上。 设计带式输送机时，对于与之相关的橡胶面输送带与各种覆盖面层的滚筒之间,在稳定工况下的摩擦系数可从表6中选定。表6 推荐用于稳定工况的带式输送机设计的橡胶面输送带a与各种滚筒覆盖面层间的摩擦系数（见10）工 作 条 件滚筒覆盖面层摩擦系数光面钢滚筒（平）聚脂摩擦覆盖面（人字形槽）橡胶摩擦覆盖面（人字形槽）陶瓷覆盖面、多孔（人字形槽）干 燥0.35至0.40.35至0.40.4至0.450.4至0.45潮 湿（清洁的水分）0.10.350.350.35至0.4潮 湿（污浊的泥砂、粘土）0.05至0.10.20.25至0.30.

23、35a 对于覆盖层为PVC的输送带应采用低于约10%的摩擦系数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为了带式输送机的技术优化，输送带相对垂度hrel的计算，其最大值与托辊间距有关，在稳定工况必须限制在0.01以下，在非稳定工况下可允许有较大的垂度。输送速度越高、物料的块度越大，则垂度应该越小。当给定最大垂度和最大托辊间距时，需要的最小输送带张力为：上分支（有载）： （48）下分支： （49）当预定最大的hrel值时，不同的托辊间距可与沿输送带纵向的主要张力相配合。在最后确定时应考虑托辊的负荷的可能性和输送带横向振动的频率（见11）。为使带式输送机能够良好地工作，在下列情况下需要保持较大的最小输送带张力： 输送带在下分支翻转（见12）； 输送带的横向刚度较小； 倾斜带式输送机在下方布置回转滚筒； 输送带在宽度上局部力的不均匀分配（见第9章）。8.3 上、下分支局部输送带张力的变化8