VDI 2341-2007 Belt conveyors for bulk material - Idler rolls and idler roll distances.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREGurtfrderer fr SchttgutTragrollen und TragrollenabstndeBelt conveyors for bulk materialIdler rolls and idler roll distancesVDI 2341Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch Materialfluss und Frdertechnik, Band 4: Stetigfrderer fr SchttgutVDI-RICHTLINIENICS 53.0

2、40.20Februar 2007February 2007Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Formelzeichen und Einheiten . . . . . . . . . 43 Kriterien fr die Bemessung der Tragrollen-abstnde i

3、m Ober- und Untertrum. . . . . . . 63.1 Durchhang des Frdergurtes . . . . . . . . 63.2 Eigenschaften des Frdergutes . . . . . . . 63.3 Schwingungsverhalten des Frdergurtes . . 74 Auslegungskriterien und Berechnungs-grundlagen fr Tragrollen . . . . . . . . . . . 84.1 Beanspruchungskriterien bei Tragr

4、ollen . . 84.1.1 Belastung. . . . . . . . . . . . . . . 84.1.2 Drehzahl . . . . . . . . . . . . . . . 114.2 Auslegung von Tragrollen . . . . . . . . . 124.2.1 Tragrollenachse . . . . . . . . . . . 124.2.2 Tragrollenlager. . . . . . . . . . . . 145 Hinweise zur konstruktiven Ausfhrungvon Tragrollen .

5、 . . . . . . . . . . . . . . . . . 155.1 Lagerdichtungen und -schmierung . . . . . 155.2 Tragrollenmntel und deren Zusatz-einrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . 175.3 Unwucht, Rundlaufabweichungen und Oberflchengte . . . . . . . . . . . . . . 185.4 Sicherheitsbestimmungen. . . . . . . . . . 1

6、86 Transport und Lagerung von Tragrollen . . . 196.1 Transpor der Tragrollen. . . . . . . . . . . 196.2 Lagerung der Tragrollen . . . . . . . . . . 197 Beispiele von Tragrollenberechnungen . . . . 20Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke

7、nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedVDI-Gesellschaft Frdertechnik Materialfluss LogistikFachbereich B4 Stetigfrderer fr SchttgutFrhere Ausgabe: 09.93; 12.05 EntwurfFormer edition: 09/93; 12/05 DraftZu beziehen durch / Available at Beuth VerlagGmbH, 10772 Berlin Alle Rec

8、hte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Formula symbols and units . . . . . . .

9、 . . . 53 Criteria for dimensioning the idler roll distances in the carrying- and return strand . 63.1 Sag of the conveyor belt . . . . . . . . . . 63.2 Properties of the material handled . . . . . 63.3 Vibration behaviour of the conveyor belt . 74 Design criteria and bases of calculationfor idler r

10、olls . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84.1 Stress criteria for idler rolls . . . . . . . . 84.1.1 Load . . . . . . . . . . . . . . . . . 84.1.2 Speed . . . . . . . . . . . . . . . . 114.2 Design of idler rolls . . . . . . . . . . . . 124.2.1 Idler roll axle . . . . . . . . . . . . 124.2.2 Idler r

11、oll bearing. . . . . . . . . . . 145 Instructions on the structural design of idler rolls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155.1 Bearing seals and lubrication. . . . . . . . 155.2 Idler roll tubes and their additional equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . 175.3 Unbalance, concentricity de

12、viations andsurface quality . . . . . . . . . . . . . . . 185.4 Safety regulations . . . . . . . . . . . . . 186 Transport and storage of idler rolls . . . . . . 196.1 Transport of idler rolls . . . . . . . . . . . 196.2 Storage of idler rolls . . . . . . . . . . . . 197 Examples of idler roll calcu

13、lations . . . . . . 21Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43ED

14、B30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 2 VDI 2341VorbemerkungZiel dieser Richtlinie ist es, wesentliche Einzelheitenzur Auslegung von Tragrollen und fr die Bestim-mung von Tragrollenabstnden darzustellen.Bei besonderen Einsatzfllen

15、, Frderguteigenschaf-ten und Umgebungsbedingungen sind unter Umstn-den umfassendere berlegungen und weitergehendeErmittlungen und Berechnungen durchzufhren. Dastrifft beispielsweise zu fr die Festlegung unter-schiedlicher Tragrollenabstnde, bei denen ein be-stimmter Maximalwert des Gurtdurchhangs ni

16、chtberschritten werden darf, sowie fr Tragrollen anAufgabestellen, bei denen gegebenenfalls die Auf-prallenergie vor allem bei grobstckiger Frderungsowie die hhere Belastung in der Beschleunigungs-zone zu bercksichtigen sind.AnwendungsbereichDiese Richtlinie gilt fr die in den VDI-Richtlinienbeschri

17、ebenen Gurtfrderer fr Schttgut (siehe z.B.VDI 3603 bis VDI 3608).1 AllgemeinesTragrollen sind ein wesentlicher Bestandteil einesGurtfrderers. Sie sttzen, fhren und formen denFrdergurt und sind in Tragrollensthlen starr verla-gert oder als gelenkig verbundene Tragrollengirlan-den ausgefhrt.Tragrollen

18、sthle erschweren beim Ausfall von Trag-rollen insbesondere bei groen Gurtbreiten die Aus-wechselung der einzelnen Tragrolle, weil dazu derGurt angehoben werden muss. Weiterhin knnenTragrollenhalter beim Versagen oder Herausfallenvon Tragrollen den Frdergurt beschdigen. Durchdie feste Positionierbark

19、eit von Tragrollensthlen so-wie eine mgliche berhhung und Sturzstellungkann mit einfachen Manahmen eine horizontaleKurvenfhrung des Gurtes erreicht werden.Tragrollengirlanden haben den Vorteil, dass sie beiAusfall auch unter Last ausgebaut werden knnenund dadurch in der Regel keine Gefhrdung fr denF

20、rdergurt darstellen. Fr den Einbau einer neuenTragrollengirlande ist aber, wie beim Wechsel vonTragrollen in den Rollensthlen, auch ein Anhebendes Gurtes an dieser Stelle erforderlich. Bei Ausfalleiner einzigen Rolle einer Tragrollengirlande mussimmer die komplette Girlande ausgewechselt wer-den. Da

21、gegen kann aber von einer hheren Lebens-erwartung der Tragrollengirlanden durch die gleich-migere Lastverteilung und durch die Ausweich-mglichkeit bei Frderung von grobstckigem Fr-dergut ausgegangen werden. Allerdings ist bei derPreliminary noteThe aim of this guideline is to present the details es-

22、sential for the design of idler rolls and the dimension-ing of their roll distances.For special applications, special bulk material prop-erties and ambient conditions, more comprehensiveconsiderations and further information and calcula-tions may sometimes be necessary. This is the case,for example,

23、 when determining different idler rolldistances where the belt sag must not exceed a certainmaximum value, or for idler rolls at feeding pointswhere it may be necessary to allow for the impact en-ergy resulting from handling of material lumps andfrom the increased load acting within the acceleration

24、zone. ScopeThis guideline applies to the bulk material belt con-veyors described in the VDI guidelines (for instanceVDI 3603 to VDI 3608).1 GeneralIdler rolls are an essential part of a belt conveyor.They support, guide and shape the conveyor belt andare either rigidly mounted in idler frames or des

25、ignedas suspended garland-type idlers.In case of idler rolls failures, it is the idler frameswhich make the replacement of an individual roll dif-ficult in those places where the belt is wide, since thelatter has to be lifted in this connection. Furthermore,it is possible that through the mountings

26、of the rolls,there can be caused damages to the belt, when theidlers fail and fall out. Thanks to the fixed positioningof idler frames as well as to a possible banking andtilting, a horizontal curve guidance of the belt can beobtained by applying simple means.The advantage of garland-type idlers con

27、sists in thefact that they can be exchanged even under load incase of failure, and thus usually do not expose theconveyor belt to any danger. However, for installing anew garland-type idler, it is necessary to lift the beltin the place concerned in like manner as with the re-placement of idlers in t

28、he frames. In case of failure ofone single roll of a garland-type idler, there must al-ways be exchanged the complete garland. On theother hand, there can be assumed a higher life expect-ancy for the garland-type idlers thanks to a more uni-form load distribution and to the possibility of yield-ing

29、when transporting lump-size material. Withregard to the support of the belt by means of garland-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 VDI 2341 3 Gurtsttzung mittels Tragrollengirlanden der un-gnsti

30、ge Einfluss auf die Gurtfhrung bei negativerSturzstellung zu beachten. Dieser Effekt tritt insbe-sondere bei geneigten Gurtfrderern auf.Der Investitionsaufwand, die Instandhaltungskostensowie der Energiebedarf und damit die Wirtschaft-lichkeit eines Gurtfrderers knnen durch die Wahloptimaler Tragrol

31、lenabstnde in Ober- und Unter-trum wesentlich beeinflusst werden. Dies trifft insbe-sondere fr Gurtfrderer mit groem Achsabstandzu. Hierbei ist die richtige Bercksichtigung smt-licher auf die Tragrollen einwirkenden Einflsse und,davon abhngig, eine entsprechende Auslegung derkonstruktiven Einzelheit

32、en der Tragrollen unbedingteVoraussetzung.Die Berechnung und Auslegung eines Gurtfrderersfr Schttgut erfolgen nach DIN 22101 mit vorgege-benen Daten, z.B. Massenstrom, Frdergeschwindig-keit und den geometrischen Parametern der Frder-strecke.Einheitliche Konstruktionen von Traggersten mitvorgegebenen

33、 Formen und Abstnden der Tragrol-lensthle oder -girlanden im Ober- und Untertrum(z.B. DIN 22111 und DIN 22114 fr den Steinkoh-lenbergbau) oder angenherte Ausfhrungen sind inAnwendung.Die Anordnung und Abmessungen der Tragrollen so-wie die Formen der Achsenden sind festgelegt inDIN 22107, DIN 22112-1

34、 und DIN 15207. Ein Aus-zug hieraus fr die Mantellngen ist in Tabelle 1dargestellt.Tabelle 1. Mantellngen IRvon Tragrollen in Trag-rollensthlen in ein-, zwei- und dreiteiliger Anordnunggem DIN 22107In dieser Richtlinie werden keine Kriterien fr eineAuswahl der Tragrollen in Bezug auf Anordnung,Abmes

35、sungen und Formen gem diesen Normenangegeben.Fr den Steinkohlenbergbau unter Tage sind beson-dere Anforderungen an die Gte von Tragrollen inDIN 22112-2 angegeben.Gurtbreite Bin mmMantellngen /Rvon Tragrollen in mm400500650800100012001400160018002000500600750950115014001600180020002200250315380465600

36、70080090010001100160200250315380465530600670750type idlers, there must however be taken into accountthe unfavourable effect on the belt guidance with anegative tilt angle. In particular, this effect can be ob-served with inclined belt conveyors.The capital expenditure, the maintenance costs andthe r

37、equirement of energy, as well as the economic ef-ficiency of a belt conveyor can be substantially influ-enced by choosing the optimum idler roll distances inthe carrying- and return strand. This applies particu-larly to belt conveyors with a large distance betweencentres. In this case, appropriate a

38、llowance for all theinfluences acting on the idler rolls, and as a functionthereof a suitable design of the structural details ofthe idler rolls are absolutely essential.Belt conveyors for bulk material are designed andconstructed in accordance with DIN 22101 on the ba-sis of specified data, such as

39、 the mass flow, handlingspeed and the geometrical parameters of the handlinglength. There are in use uniform designs of supporting struc-tures with both their shape and the distances betweenthe idler frames or the garland-type idlers in the car-rying- and return strand given (e.g. DIN 22111 andDIN 2

40、2114 for hard coal mining), or approximate de-signs.The arrangement and dimensions of the idler rolls, aswell as the types of the axle ends are specified inDIN 22107, DIN 22112-1 and DIN 15207. An ex-tract from these showing the tube lengths is given inTable 1.Table 1. Tube lengths lRof idler rolls

41、arranged in idlerframes as a one-, two- and three-part execution inaccordance with DIN 22107This guideline does not specify any criteria for thechoice of the idler rolls with regard to their arrange-ment, dimensions and shapes in accordance withthese standards.Particular requirements with regard to

42、the quality ofidler rolls for underground hard coal mining are givenin DIN 22112-2.Belt width Bin mmTube lengths /Rof idler rolls in mm40050065080010001200140016001800200050060075095011501400160018002000220025031538046560070080090010001100160200250315380465530600670750B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB3

43、0F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 4 VDI 23412 Formelzeichen und EinheitenFormel-zeichenBedeutung EinheitBCEFAFFFGFmRFLFTFRIdiLhReWdaC0cAcFcGcLctdRdadighrelImkllalilkritlomaxlRmRnR12Gurtbreitedynamische Tragzahl des Lagers einer

44、TragrolleElastizittsmodul der TragrollenachseBelastung einer Tragrolle infolge GurtablenkungBelastung einer Tragrolle infolge FrdergutBelastung einer Tragrolle infolge FrdergurtBelastung einer Tragrolle infolge Masse ihrer drehenden TeileBelastung eines Tragrollenlagersrtliche Gurtzugkraft (Trumkraf

45、t)Gesamtbelastung einer Tragrolleaxiales Flchentrgheitsmoment der Achse zwischen den Lagern einer Tragrollerechnerische Lager-LebensdauerRadius konvexer UbergangsbgenWiderstandsmoment der Tragrollenachse an der LagerstelleBeiwert zur Berechnung des StofaktorsBelastungsfaktor zur Ermittlung der Tragr

46、ollenbelastung infolge GurtablenkungBelastungsfaktor zur Ermittlung der Tragrollenbelastung infolge FrdergutBelastungsfaktor zur Ermittlung der Tragrollenbelastung infolge FrdergurtBelastungsfaktor zur Ermittlung der Lager- aus der TragrollenbelastungAusbreitungsgeschwindigkeit von Transversalwellen

47、 im FrdergurtTragrollendurchmesserAchsdurchmesser an der LagerstelleAchsdurchmesser zwischen den LagernFallbeschleunigung (g = 9,81 m/s2)grter Durchhang des Frdergurtes, bezogen auf den Tragrollenabstand lMassenstrom des Frdergutesmax. Korngre (= Kantenlnge) des FrdergutesTragrollenabstandAbstand La

48、germitte Auflagemitte einer TragrolleAbstand der Lagermitten einer Tragrolleschwingungskritischer Tragrollenabstandmit Rcksicht auf Frderguteigenschaften max. zulssiger Tragrollenabstandim ObertrumMantellnge einer Tragrollelngenbezogene Masse des Frderguteslngenbezogene Masse des FrdergurtesMasse de

49、r drehenden Teile einer TragrolleTragrollendrehzahlFrdergeschwindigkeitNeigungswinkel der Achse infolge Gesamtbelastung der Tragrolle an der LagerstelleNeigungswinkel der Achse infolge ihres Eigengewichtes an der LagerstelleGesamtneigungswinkel der Tragrollenachse an der LagerstelleGurtablenkwinkelMuldungswinkel des FrdergurtesStofaktorSchttdichte des FrdergutesBiegespannung der TragrollenachsemmN