德 國 工 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 2002.8連續(xù)搬運(yùn)設(shè)備輸送散狀物料的帶式輸送機(jī)計(jì)算及設(shè)計(jì)基礎(chǔ)DIN22101ICS 53.040.10 代替 1982年02月版 目 次1 適用范圍2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)3 概念4 公式的符號及單位5 體積輸送量和質(zhì)量輸送量6 穩(wěn)定工況的運(yùn)行阻力和功率消耗 6.1 一般規(guī)定6.2 主要阻力6.2.1 一般規(guī)定6.2.2 主要阻力的計(jì)算6.2.3 假想摩擦系數(shù)f的確定6.3 附加阻力6.3.1 一般規(guī)定6.3.2 單項(xiàng)附加阻力的確定6.3.3 總附加阻力的確定6.4 提升阻力6.5 特種阻力6.5.1 一般規(guī)定6.5.2 單項(xiàng)特種阻力的測定7 驅(qū)動系統(tǒng)的計(jì)算7.1 一般規(guī)定7.2 驅(qū)動裝置位置、驅(qū)動電機(jī)的規(guī)格和數(shù)量7.2.1 一般規(guī)定7.2.2 水平輸送機(jī)及輕微傾斜輸送機(jī)7.2.3 上運(yùn)輸送機(jī)7.2.4 下運(yùn)輸送機(jī)7.2.5 具有下降和提升運(yùn)輸段的輸送機(jī)7.3 起動、制動和停止7.3.1 起動7.3.2 制動和停止8 輸送帶張力和拉緊力8.1 一般規(guī)定8.2 要求的輸送帶張力8.2.1 一般說明8.2.2 傳遞滾筒圓周力的最小輸送帶張力8.2.3 限制輸送帶垂度及保證輸送帶正確導(dǎo)向的最小輸送帶張力8.3 上、下分支局部輸送帶張力的變化8.3.1 一般說明8.3.2 穩(wěn)定工況8.3.3 非穩(wěn)定工況8.4 拉緊力和拉緊行程8.5 上、下分支局部的輸送帶張力8.5.1 一般規(guī)定8.5.2 非穩(wěn)定工況8.5.3 穩(wěn)定工況9 輸送帶寬度面上的張力分布9.1 一般規(guī)定9.2 槽形過渡9.2.1 一般規(guī)定9.2.2 織物芯輸送帶張力分布9.2.3 鋼絲繩芯輸送帶張力分布9.3 過渡弧9.3.1 水平過渡弧9.3.2 垂直過渡弧10 輸送帶設(shè)計(jì)10.1 一般規(guī)定10.2 輸送帶承拉構(gòu)件的設(shè)計(jì)10.3 輸送帶覆蓋層的設(shè)計(jì)11 滾筒最小直徑12 槽形過渡段和垂直曲線半徑的設(shè)計(jì)12.1 一般說明12.2 槽形過渡段最小長度的確定12.2.1 一般規(guī)定12.2.2 織物芯輸送帶 12.2.3 鋼絲繩芯輸送帶12.3 垂直過渡弧最小半徑的確定12.3.1 一般規(guī)定12.3.2 凸過渡弧12.3.3 凹過渡弧13 輸送帶翻轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)附件A （信息）各章說明附件B （信息）與國際標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的說明參考文獻(xiàn) 前 言 本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)礦業(yè)標(biāo)準(zhǔn)委員會中“輸送帶”工作委員會的工作范圍而制訂。附件A和B用于提供信息。稱謂附件既是提供資料。 本標(biāo)準(zhǔn)與之相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）頒布的標(biāo)準(zhǔn)：ISO 5048：1989、ISO/DIS 3780：1996、ISO 5293：1981、ISO 3684：1990（見附件B）。 更改： 相對于DIN 22101：1982-02 作如下方面更改： a) 運(yùn)行阻力和功率消耗的計(jì)算處理 b) 改變假設(shè)摩擦系數(shù)值的計(jì)算處理 c) 引入輸送帶寬幅面上的張力分布計(jì)算 d) 引入有限制考慮非穩(wěn)定工況 e) 設(shè)計(jì)輸送帶時(shí)安全系數(shù)的新測算 f) 對標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行全面加工處理 g) 更新引用的標(biāo)準(zhǔn) h) 對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編輯處理以前頒布的標(biāo)準(zhǔn)： DIN 礦業(yè) 2101 第一部 1933-07 DIN 礦業(yè) 2101 第二部 1933-07 DIN 礦業(yè) 2101 第三部 1933-07DIN 22101：1942-02， 1982-021 適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)適用于輸送散狀物料的帶式輸送機(jī)，并包括計(jì)算及設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。它有可能視提出的輸送任務(wù)來確定帶式輸送機(jī)的重要部件（如驅(qū)動裝置、制動裝置、拉緊裝置）的基本特性并說明輸送帶設(shè)計(jì)的方法。2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 本標(biāo)準(zhǔn)包含了以標(biāo)注年代和未標(biāo)注年代的引證形式的其它版本的規(guī)定。這些標(biāo)準(zhǔn)式的引證均在文中各個(gè)部分加以引用，并在后面列舉版本。對于標(biāo)注年代的引證，如果此版本已作更改或加工處理，該版本后來更改或加工處理均屬于本標(biāo)準(zhǔn)。對于未標(biāo)注年代的引證，只涉及所采用版本的最后版次（包括更改）。DIN 15207-1 連續(xù)搬運(yùn)設(shè)備帶式輸送機(jī)托輥散狀物料的主要尺寸托輥DIN 22102-1 織物芯散狀物料帶式輸送機(jī)尺寸、質(zhì)量要求、標(biāo)識DIN 22102-3 織物芯散狀物料帶式輸送機(jī)無縫輸送帶連接 不可分輸送帶連接DIN 22107 連續(xù)搬運(yùn)設(shè)備散狀物料帶式輸送機(jī)托輥布置主要尺寸DIN 22109-1 煤礦用織物芯輸送帶井下用單層芯PVG或PVC的輸送帶尺寸 要求DIN 22109-2 煤礦用織物芯輸送帶井下用兩層芯層橡膠或PVC的輸送帶尺寸 要求DIN 22109-4 煤礦用織物芯輸送帶井上用兩層芯橡橡膠輸送帶尺寸要求DIN 22110-3 輸送帶連接檢測方法輸送帶連接點(diǎn)疲勞強(qiáng)度的確定（動力測試）DIN 22112-1 井下煤礦用帶式輸送機(jī)托輥第一部分尺寸DIN 22112-1 井下煤礦用帶式輸送機(jī)托輥第二部分要求DIN 22121 煤礦用織物芯輸送帶兩層芯無縫接頭輸送帶尺寸，要求，標(biāo)識DIN 22129-1 井下煤礦用鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)尺寸，要求DIN 22129-4 井下煤礦用鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)接頭尺寸，要求DIN 22131-1 適合通用運(yùn)輸技術(shù)的鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)接頭尺寸，要求ISO 3684：1990-3 輸送機(jī)輸送帶滾筒最小直徑的確定3 概 念 下述概念適合本標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。3.1 帶式輸送機(jī) 本標(biāo)準(zhǔn)中帶式輸送機(jī)的含義，是利用循環(huán)運(yùn)行的輸送帶，輸送散狀物料的連續(xù)輸送機(jī)。輸送帶的承拉構(gòu)件由織物芯或鋼絲繩芯組成，輸送帶的覆蓋層由橡膠或塑料制造（例如按DIN 22102-1，DIN 22109-1，DIN 22109-2，DIN 22109-4，DIN 22129-1和DIN 22131-1），輸送帶的托輥（例如按DIN 15207-1，DIN 22112-1和DIN 22112-2）支承并繞過滾筒，通過摩擦力驅(qū)動或制動（托輥的布置，例如按DIN 22107）。4 公式的符號及單位表1 符號及單位符 號意 義單 位A裝料斷面的面積m2A1裝料斷面中水平部分以上斜邊部分的面積m2(mm2)a)A2當(dāng)=0時(shí)的裝料斷面的面積（水平斷面面積）m2(mm2)a)AGr帶式清掃器和輸送帶之間的有效接觸面積mm2B帶寬mmC綜合附加阻力的系數(shù)-DTR滾筒直徑mmELGK輸送帶全部承載芯層（帶芯）的彈性模量N/mmFa加速/減速時(shí)的輸送帶張力NFAuf一個(gè)加料段范圍內(nèi)輸送載荷與輸送帶之間的慣性阻力和摩擦阻力NFE壓陷阻力NFGa線路上設(shè)置物料轉(zhuǎn)載點(diǎn)的阻力NFGb輸送帶彎曲阻力NFGr帶式清掃器的摩擦阻力NFH上、下分支主要阻力的總和NFN附加阻力的總和NFR托輥滾動阻力NFRst前傾阻力NFS特種阻力的總和NFSch在加料段加速區(qū)域外輸送物料與導(dǎo)料槽側(cè)壁間的摩擦阻力NFSchb一個(gè)加料段加速區(qū)域外輸送物料與導(dǎo)料槽側(cè)壁間的摩擦阻力NFSp拉緊滾筒軸上的拉緊力NFSt輸送載荷的提升阻力的總和NFT輸送帶局部拉力（分支力）NFTm上、下分支的平均輸送帶張力NFTm平均輸送帶張力FTm與最小輸送帶張力FT,min之差NFTr滾筒圓周驅(qū)動力的總和NFT1傳動滾筒最大輸送帶張力（分支力）NFT2傳動滾筒最小輸送帶張力（分支力）NFW穩(wěn)定工況下上、下分支運(yùn)行阻力的總和（等于滾筒圓周驅(qū)動力的總和）NH輸送高度（上運(yùn)時(shí)H0；下運(yùn)時(shí)H 0，下運(yùn)時(shí)159108上分支托輥間距 單位：m1.0 至 1.51.5下分支托輥間距 單位：m2.5 至 3.53.5帶速 單位：m/s4 至 66槽角 單位：25 至 3535環(huán)境溫度 單位：15 至 2525 80米的輸送機(jī)和多臺輸送機(jī)只有一個(gè)裝料點(diǎn)時(shí)，需要從主要阻力中確定總附加阻力。可以通過系數(shù)C來考慮附加阻力的總和（見1）：FN =(C-1) FH （23）系數(shù)C值見表5。表5 當(dāng)輸送機(jī)裝料系數(shù)在0.7到1.1范圍內(nèi)時(shí)系數(shù)C的標(biāo)準(zhǔn)值L, m80100150200300400500600700800900100015002000C1.921.781.581.451.311.251.201.171.141.121.101.091.061.056.4 提升阻力 輸送帶和輸送物料，在每個(gè)分段的提升阻力：FSt,i =hi g (mG +mL,i) （24） 總提升阻力： （25）hi = li sini （26）（輸送機(jī)上運(yùn)時(shí):hi 0;i ，輸送機(jī)下運(yùn)時(shí)：hi 0;i ）。6.5 特種阻力6.5.1 一般規(guī)定 特種阻力FS并不是出現(xiàn)在所有的輸送機(jī)上。僅產(chǎn)生于局部區(qū)段（見附件A）。 特種阻力按下式進(jìn)行分段計(jì)算：FS,i =FRst,i +FSch,i +FGa,i （27） 對于輸送機(jī)的總體來說，應(yīng)確定上、下分支分段的參數(shù)并得出總數(shù)： （28）6.5.2 單項(xiàng)特種阻力的確定 前傾阻力 在一個(gè)側(cè)輥上出現(xiàn)的前傾阻力取決于其軸向力、輸送帶與托輥間的摩擦系數(shù)3和前傾角。 輸送機(jī)分段i中的前傾阻力FRst,i，在考慮輸送機(jī)的傾角i的情況下，為各項(xiàng)前傾阻力之和： （29） 摩擦系數(shù)3一般在0.5到0.7之間。式中參數(shù)cRst,i與托輥的布置有關(guān)，在上分支中還與物料的幾何狀態(tài)有關(guān)。對于3托輥布置（三輥等長），在上分支以及當(dāng)裝料系數(shù)在0.7到1.1范圍內(nèi)時(shí)，則（見7）：= 30時(shí)：cRst,o = 0.4, = 45時(shí)：cRst,o = 0.5。 下分支由2托輥的槽形托輥組時(shí)（無載荷），則： cRst,u = cos。在加料區(qū)外輸送帶與導(dǎo)料槽側(cè)板間的摩擦阻力3托輥布置（見圖3）時(shí)：bSchlM （30） 摩擦系數(shù)2一般在0.5到0.7之間。 bSch lM 時(shí)，代入 lM = bSch ； 2托輥布置時(shí)，代入 lM = 0； 1托輥布置時(shí)，代入 lM = bSch。 在輸送區(qū)段上轉(zhuǎn)載物料裝置的阻力FGa在特殊情況下，如果在輸送區(qū)段上發(fā)生物料從側(cè)向轉(zhuǎn)運(yùn)出去時(shí)，例如采用刮板裝置，則在這里出現(xiàn)的力，應(yīng)作為特種阻力來考慮。7 驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7.1 一般規(guī)定 驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括： 選擇驅(qū)動裝置的位置和數(shù)量； 決定起動系統(tǒng)的裝置； 確定驅(qū)動電動機(jī)的額定功率； 確定需要的制動力（制動和停機(jī)）。7.2 驅(qū)動裝置位置、驅(qū)動電機(jī)的規(guī)格和數(shù)量7.2.1 一般規(guī)定只要沒有其它相對立的觀點(diǎn)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)分配到輸送機(jī)頭部和尾部的若干滾筒上，必要時(shí)還分配到中間驅(qū)動裝置上，旨在使輸送機(jī)的輸送帶張力最小。其它觀點(diǎn)可能是： 場所情況； 供電條件； 驅(qū)動和制動可能性。 輸送帶張力最小時(shí)，驅(qū)動裝置的類型和布置取決于穩(wěn)定工況下輸送機(jī)的運(yùn)行阻力的量級和局部分布上分支Fw,o和下分支Fw,u 。由此所確定的輸送帶在運(yùn)行方向的張力變化，按公式（12）從輸送機(jī)區(qū)段上形成的阻力相加得出的。 （31） 在具有下降區(qū)段和上升區(qū)段的輸送機(jī)的特殊裝載情況下（加載不勻，局部加載或空載），會大大超過為額定載荷范圍所確定的力FW （見6.2.2）： （32） （33） 選擇電動機(jī)時(shí)，應(yīng)將這一特殊功率消耗作為基礎(chǔ)，也應(yīng)考慮其由熱產(chǎn)生的對承載能力的影響。7.2.2 水平輸送機(jī)和輕微傾斜輸送機(jī) Fw,o 0, Fw,u 0 (上分支物料裝載均勻時(shí))。在頭部和尾部有驅(qū)動機(jī)構(gòu)而沒有中間驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶式輸送機(jī)，如果相對于運(yùn)行阻力其驅(qū)動功率在上分支和下分支分配到頭部和尾部，則得到最小輸送帶張力： （34）通常，實(shí)際安裝的電機(jī)功率大于所需的功率：PM,inst PM,erf （35）7.2.3 上運(yùn)輸送機(jī) Fw,o 0, Fw,u 0 (上分支物料裝載均勻時(shí)). 在這樣的輸送機(jī)上，如果沒有安裝中間驅(qū)動機(jī)構(gòu)，則通過將全部驅(qū)動裝置布置在頭部而得到最小輸送帶張力。 對于功率PM,erf 和 PM,inst ，公式（34）和（35）適用。7.2.4 下運(yùn)輸送機(jī) Fw,o0, Fw,u 0 (上分支物料裝載均勻時(shí))。 在這樣的輸送機(jī)上，只有采用布置在輸送機(jī)尾部的驅(qū)動裝置才有最小輸送帶張力。大多數(shù)情況下，采用在輸送機(jī)尾部安裝驅(qū)動裝置是在依據(jù)運(yùn)行條件驅(qū)動方式以發(fā)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的。在確定驅(qū)動裝置的總功率時(shí)，根據(jù)驅(qū)動裝置處于電動機(jī)工況（PW,max0）或發(fā)電機(jī)工況（PW,max0），按下式計(jì)算驅(qū)動電機(jī)所需的功率： (36)PW,max :輸送機(jī)下運(yùn)時(shí)i）力FTr,A應(yīng)該在輸送帶內(nèi)緩慢傳遞，使輸送機(jī)平穩(wěn)地并因此以最小的附加動張力起動（見8和9）。起動系數(shù)pA,0取決于所有驅(qū)動電動機(jī)的額定扭距，關(guān)系到穩(wěn)定工況下回轉(zhuǎn)驅(qū)動部分和驅(qū)動裝置的電動機(jī)驅(qū)動部分的相對較小的物料承載扭距，既對于水平和向上運(yùn)輸?shù)膸捷斔蜋C(jī)按下列關(guān)系采用起動系數(shù)pA： （40）7.3.2 制動和停止帶式輸送機(jī)的運(yùn)行工作通常需要制動裝置來使運(yùn)動質(zhì)量停止，或者需要逆止裝置（*保持裝置）使負(fù)載的傾斜輸送機(jī)保持停止?fàn)顟B(tài)。在確定制動裝置時(shí)必須考慮： 制動滾筒上所需要的總制動力FTr,B; （41） 制動器的數(shù)量和布置； 制動頻率、制動時(shí)間和制動行程； 旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動部件制動時(shí)釋放出的能量。所需要的制動力FTr,B，應(yīng)該對在下降區(qū)段和提升區(qū)段裝料系數(shù)和載荷分布的影響的最不利制動情況來確定；為此必須預(yù)先給定制動行程sB或制動時(shí)間tB。但在確定的制動減速度B時(shí)，保證輸送物料和輸送帶之間靠摩擦力結(jié)合。當(dāng)輸送微小顆粒的物料時(shí)，則： （42）制動系數(shù)pB,0取決于所有驅(qū)動電動機(jī)的額定扭距，關(guān)系到穩(wěn)定工況下回轉(zhuǎn)驅(qū)動部分和驅(qū)動裝置的電動機(jī)驅(qū)動部分的相對較小的物料承載扭距，既對于水平和向上運(yùn)輸?shù)膸捷斔蜋C(jī)按下列關(guān)系采用制動系數(shù)pB： （43）考慮到使輸送帶和其它的輸送機(jī)部件的最小應(yīng)力，以及制動滾筒上的摩擦連接（見8.2.2），需要將總制動力限制在一個(gè)值FTr,B,max 上，從而將制動減速度限制在一個(gè)值B,max上。在確定逆止裝置時(shí)，應(yīng)該減去以在允許的最大載荷和最不利的載荷分布時(shí)所出現(xiàn)的最大提升阻力FSt,max，此時(shí)出現(xiàn)的主要阻力為計(jì)算基礎(chǔ)；為安全起見，最低限度必須計(jì)算預(yù)定的主要阻力。當(dāng)采用多個(gè)機(jī)械逆止裝置時(shí)，應(yīng)保證載荷的均勻分布。8 輸送帶張力和拉緊力8.1 一般規(guī)定 帶式輸送機(jī)的輸送帶張力是一個(gè)沿輸送區(qū)段變化的參數(shù)，它取決于下列各種影響因素（見圖5）： 輸送機(jī)的長度和局部區(qū)段的走向； 驅(qū)動裝置的數(shù)量和布置； 驅(qū)動裝置和制動裝置的性能； 輸送帶拉緊裝置的類型和布置； 工況（載荷和運(yùn)動狀態(tài)）。考慮到輸送帶和輸送機(jī)其它部件的應(yīng)力和設(shè)計(jì)計(jì)算，輸送帶張力應(yīng)盡可能地小。8.2 要求的輸送帶張力8.2.1 一般說明帶式輸送機(jī)的運(yùn)行工作需要最小輸送帶張力，以便能夠通過傳動滾筒上的摩擦力將力傳遞到輸送帶，限制輸送帶的垂度以正確無誤地導(dǎo)引輸送帶。8.2.2 傳遞滾筒圓周力的最小輸送帶張力在單獨(dú)驅(qū)動或制動滾筒上，通過摩擦力傳遞在起動、制動或穩(wěn)定工況下出現(xiàn)的滾筒圓周力，需要一定的最小輸送帶繞入張力FT1和繞出張力FT2。圖4表示為該兩個(gè)力及最大滾筒圓周力FTr,max的情況： FT1 FTr,max FT2 圖4 傳遞滾筒圓周力FTr,max所需的傳動滾筒輸送帶最小繞入張力和繞出張力FT1 FT2 = FTr,max (44) (45)式中以弧度為單位代入,由此得出： （46）FT1 = FT2 + FTr,max （47） 當(dāng)有多個(gè)傳動滾筒或制動滾筒時(shí)，必須針對所有工況檢查在每一個(gè)滾筒上是否保證按公式（45）和（46）相應(yīng)的摩擦連接。此時(shí)應(yīng)考慮使總的滾筒圓周力FTr,、FTr,A或FTr,B按驅(qū)動裝置和制動裝置輸入的扭距之比例關(guān)系分配到每一個(gè)滾筒上。 設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)時(shí)，對于與之相關(guān)的橡膠面輸送帶與各種覆蓋面層的滾筒之間,在穩(wěn)定工況下的摩擦系數(shù)可從表6中選定。表6 推薦用于穩(wěn)定工況的帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)的橡膠面輸送帶a與各種滾筒覆蓋面層間的摩擦系數(shù)（見10）工 作 條 件滾筒覆蓋面層摩擦系數(shù)光面鋼滾筒（平）聚脂摩擦覆蓋面（人字形槽）橡膠摩擦覆蓋面（人字形槽）陶瓷覆蓋面、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 濕（清潔的水分）0.10.350.350.35至0.4潮 濕（污濁的泥砂、粘土）0.05至0.10.20.25至0.30.35a 對于覆蓋層為PVC的輸送帶應(yīng)采用低于約10%的摩擦系數(shù)8.2.3 限制輸送帶垂度及保證輸送帶正確導(dǎo)向的最小輸送帶張力為了帶式輸送機(jī)的技術(shù)優(yōu)化，輸送帶相對垂度hrel的計(jì)算，其最大值與托輥間距有關(guān)，在穩(wěn)定工況必須限制在0.01以下，在非穩(wěn)定工況下可允許有較大的垂度。輸送速度越高、物料的塊度越大，則垂度應(yīng)該越小。當(dāng)給定最大垂度和最大托輥間距時(shí)，需要的最小輸送帶張力為：上分支（有載）： （48）下分支： （49）當(dāng)預(yù)定最大的hrel值時(shí)，不同的托輥間距可與沿輸送帶縱向的主要張力相配合。在最后確定時(shí)應(yīng)考慮托輥的負(fù)荷的可能性和輸送帶橫向振動的頻率（見11）。為使帶式輸送機(jī)能夠良好地工作，在下列情況下需要保持較大的最小輸送帶張力： 輸送帶在下分支翻轉(zhuǎn)（見12）； 輸送帶的橫向剛度較小； 傾斜帶式輸送機(jī)在下方布置回轉(zhuǎn)滾筒； 輸送帶在寬度上局部力的不均勻分配（見第9章）。8.3 上、下分支局部輸送帶張力的變化8