DEUTSCHE NORM
November 2007
D
DIN DIN 22110-3
Ersatz für DIN 22110-3:1993-09
ICS 53.040.20
Prüfverfahren für Fördergurtverbindungen – Teil Teil 3: Ermittlung der Zeitfestigkeit für Fördergurtver bindungen bindungen (Dynamisches Prüfverfahren) Testing methods for conveyor belt joints – Part 3: Determination of time strength for conveyor belt joints (dynamical testing method) Méthodes d’essai pour les jonctions des courroies de convoyeurs – Partie 3: Détermination de la résistance à la fatigue des jonctions des courroies de convoyeurs (essai dynamique)
7 2 : 6 0 9 2 0 1 7 0 0 2 1 0 0 7 1 6 7 9 7 3 . r N f L 7 5 4 6 7 8 4 . r N d K G A l a t n e n i t n o C h t u e B d a o l n w o D n e m r o N
Gesamtumfang 11 Seiten
Normenausschuss Bergbau (FABERG) im DIN Normenausschuss Kautschuktechnik (FAKAU) im DIN
©
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!,zt." 9878111
DIN 22110-3:2007-11
Vorwort Diese Norm wurde vom Arbeitsausschuss „Fördergurte“ des Normenausschusses Bergbau (FABERG) erarbeitet. Die Normenreihe DIN 22110 „Prüfverfahren für Fördergurtverbindungen“ besteht aus folgenden Teilen: ⎯
Teil 2: Dauerlaufversuch, Ermittlung der Laufzeit von Gurtverbindungen an Textil-Fördergurten
⎯
Teil 3: Ermittlung der Zeitfestigkeit für Fördergurtverbindungen (Dynamisches Prüfverfahren)
Das in dieser Norm beschriebene Prüfverfahren basiert auf einem seit über fünfundzwanzig Jahren am Institut für Transport- und Automatisierungstechnik ITA — vormals Institut für Fördertechnik — der Universität Hannover eingesetzten Untersuchungsverfahren, das auch von Herstellern und Betreibern aus dem In- und Ausland angewandt wird. Der Entwicklung dieses Verfahrens lagen die Forderungen zugrunde, Fördergurtproben und ihre Verbindungen mit geringem Materialaufwand und möglichst praxisgerecht umlaufend, schwellend und zeitlich gerafft zu belasten. Das Verfahren hat die Entwicklung von verbesserten Verbindungen insbesondere für Stahlseilfördergurte mittlerer und hoher Festigkeit ermöglicht. Die Lastspieldauer und die Biegewechselfrequenz wurden so festgelegt, dass das Versagen der untersuchten Fördergurtproben nicht durch realitätsferne Sekundäreinflüsse (z. B. vorzeitige Alterung durch unzulässig hohe Erwärmung) negativ beeinflusst wird. Ferner wurde auf die Berücksichtigung von Zusatzbeanspruchungen durch Gurtführungseinrichtungen verzichtet, da diese sehr stark von anlagenspezifischen Parametern (z. B. Wende- und Übergangslängen) abhängen und somit sinnvollerweise einer Einzelbetrachtung zu unterziehen sind.
Änderungen Gegenüber DIN 22110-3:1993-09 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Anpassung verschiedener Formelzeichen an DIN 22101:2002-08
7 2 : 6 0 9 2 0 1 7 0 0 2 1 0 0 7 1 6 7 9 7 3 . r N f L 7 5 4 6 7 8 4 . r N d K G A l a t n e n i t n o C h t u e B d a o l n w o D n e m r o N
b) Zuordnung des Trommeldurchmessers zur Nennbruchkraft des Gurtes < k N ≤ 5 400 N/mm c)
k N
für 3 500 N/mm
Erweiterung der erforderlichen Angaben für die Verbindung der Gurtproben und der Bedingungen zur Ermittlung des Zugfestigkeitsverlaufes in Form einer „Wöhlerkurve“
d) Präzisierung der Vorgaben zur Geschwindigkeit der Gurtproben e) Überarbeitung der im Prüfbericht aufzuführenden Angaben über Gurtproben und deren Prüfergebnis f)
Streichung der Tabelle zur Verschlüsselung des Verbindungsschadens durch Kennbuchstaben
g) Norm redaktionell überarbeitet.
Frühere Ausgaben DIN 22110-3: 1993-09
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DIN 22110-3:2007-11
1 Anwendungsbereich Diese Norm gilt für Stahlseil- und Textil-Fördergurte. Zweck dieser Norm ist es, ein Verfahren zur Ermittlung von Zeitfestigkeiten bei dynamischer Dauerschwell-Beanspruchung festzulegen. Die nach diesem Verfahren an umlaufenden Fördergurtproben bestimmte Referenz-Zeitfestigkeit ist ein Maß für die Beanspruchbarkeit des Fördergurtes. Sie ist insbesondere von dem Aufbau der Fördergurtverbindung, von den dort verwendeten Werkstoffen und von der handwerklichen Ausführung abhängig. Das Verfahren soll auf einfache und schnelle Weise reproduzierbare Zeitfestigkeitswerte liefern und somit die vergleichende Beurteilung von Fördergurten und Fördergurtverbindungen hinsichtlich ihrer dynamischen Beanspruchbarkeit ermöglichen.
2
Normative Verweisungen
Die folgenden zitierten Dokumente sind für die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschließlich aller Änderungen). DIN 22102-1, Textil-Fördergurte für Schüttgüter — Maße, Anforderungen, Kennzeichnung DIN 22109-1, Textil-Fördergurte für den Steinkohlenbergbau — Teil 1: Fördergurte mit einer Einlage für unter Tage — Maße, Anforderungen
DIN 22109-2, Textil-Fördergurte für den Steinkohlenbergbau — Teil 2: Gummi-Fördergurte mit zwei Einlagen für unter Tage — Maße, Anforderungen
DIN 22109-4, Textil-Fördergurte für den Steinkohlenbergbau — Teil 4: Gummi-Fördergurte mit zwei Einlagen für über Tage — Maße, Anforderungen
DIN 22109-5, Textil-Fördergurte für den Steinkohlenbergbau — Kennzeichnung DIN 22129-1, Stahlseil-Fördergurte für den Steinkohlenbergbau unter Tage — Maße, Anforderungen DIN 22129-2, Stahlseil-Fördergurte für den Steinkohlenbergbau unter Tage — Kennzeichnung 7 2 : 6 0 9 2 0 1 7 0 0 2 1 0 0 7 1 6 7 9 7 3 . r N f L 7 5 4 6 7 8 4 . r N d K G A l a t n e n i t n o C h t u e B d a o l n w o D n e m r o N
DIN 22131-2, Stahlseil-Fördergurte für die allgemeine Fördertechnik — Kennzeichnung DIN 50100, Werkstoffprüfung — Dauerschwingversuch — Begriffe, Zeichen, Durchführung, Auswertung DIN EN ISO 15236-1, Stahlseilfördergurte — Teil 1: Aufbau, Maße und mechanische Anforderungen an Fördergurte für allgemeine Einsatzbedingungen
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Allgemeines
Die Ermittlung einer Dauerfestigkeit setzt theoretisch eine unendliche Schwingspielzahl voraus. In der Praxis wird daher insbesondere bei der Werkstoffprüfung metallischer Werkstoffe die Dauerfestigkeit dem Wöhlerschaubild für eine endliche Grenz-Schwingspielzahl entnommen, bei der die Wöhlerkurve die waagerechte Asymptote erfahrungsgemäß nahezu erreicht (siehe DIN 50100). Für Fördergurte kann wegen der Eigenschaften der verwendeten Materialien eine Dauerfestigkeit im Allgemeinen nicht angegeben werden, da sich deren Wöhlerkurven nicht an eine waagerechte, sondern an eine schwach geneigte Asymptote annähern. Diese Neigung ist bei den Wöhlerkurven, die sich bei der Prüfung von Fördergurten mit Dauerschwellbeanspruchung ergeben, jedoch so gering, dass in der Praxis mit
3
DIN 22110-3:2007-11
hinreichender Genauigkeit eine für alle Fördergurtproben gleiche Referenz-Lastspielzahl bestimmt werden kann, die der Grenz-Schwingspielzahl nach DIN 50100 entspricht. Diese Referenz-Lastspielzahl wird für Fördergurte und ihre Verbindungen auf 10 000 Lastspiele festgelegt. Die Referenz-Zeitfestigkeit einer Fördergurtverbindung ist der Festigkeitswert, bei dem die Wöhlerkurve die Referenz-Lastspielzahl gerade erreicht. Bei der Angabe von Zeitfestigkeitswerten, die nicht für die Referenz-Lastspielzahl 10 000 ermittelt wurden, ist die zugrunde liegende Lastspielzahl anzugeben.
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Formelzeichen und Einheiten Tabelle 1 — Formelzeichen und Einheiten Formelzeichen Probenbreite
mm
D
Trommeldurchmesser
mm
F
Prüfkraft
kN
Nennbruchkraft der Probe
kN
Referenz-Oberlast
kN
Unterlast
kN
Achsabstand
m
Verbindungslänge
m
Lastspielzahl
—
T LSp
Lastspieldauer
s
T Uml
Gurtumlaufzeit
s
F o, ref F u L LV N LSp
d
Seildurchmesser
mm
k N
auf die Breite des Gurtes bezogene Nennbruchkraft des Gurtes
N/mm
k t
Referenz-Zeitfestigkeit der Gurtverbindung
N/mm
relative Referenz-Zeitfestigkeit der Gurtverbindung
%
Anzahl der tragenden Seile
—
Spannweg
m
t
Seilteilung
mm
v
Gurtgeschwindigkeit
m/s
k t, rel nS sSp
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Einheit
B
F B
7 2 : 6 0 9 2 0 1 7 0 0 2 1 0 0 7 1 6 7 9 7 3 . r N f L 7 5 4 6 7 8 4 . r N d K G A l a t n e n i t n o C h t u e B d a o l n w o D n e m r o N
Bedeutung
DIN 22110-3:2007-11
5 Prüfmaschine Bei der Prüfmaschine handelt es sich um eine Dauerlaufmaschine mit Antriebs- und Spanntrommel (siehe Bild 1).
Bild 1 — Schematische Darstellung der Prüfmaschine Die Prüfmaschine ist gekennzeichnet durch:
7 2 : 6 0 9 2 0 1 7 0 0 2 1 0 0 7 1 6 7 9 7 3 . r N f L 7 5 4 6 7 8 4 . r N d K G A l a t n e n i t n o C h t u e B d a o l n w o D n e m r o N
⎯
auswechselbare zylindrische Trommeln mit Durchmesser D, stahlblank oder gummiert, nutzbare Trommelbreite ≥ 500 mm
⎯
die Prüfkraft F mit sägezahnförmigem Verlauf (Flankenverhältnis 5:1) und einer Lastspieldauer von T LSp = (50 ± 5) s (siehe Bild 2)
⎯
das Verhältnis von Lastspieldauer zu Gurtumlaufzeit
⎯
den Achsabstand 6 000 mm
⎯
die einstellbare Gurtgeschwindigkeit v
⎯
Zählwerke für Gurtumläufe und Lastspiele
⎯
Einrichtung zur laufenden Erfassung von Prüfkraft und Gurtlängung
⎯
Geradlaufsteuerung.
L
und den Spannweg
sSp;
T LSp/T Uml
= 18 ± 1
der Mindest-Achsabstand (Spannweg
sSp
= 0) beträgt
Bild 2 — Zeitlicher Verlauf der Prüfkraft (Prinzipdarstellung)
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DIN 22110-3:2007-11
Die Prüfmaschine muss so gestaltet sein, dass die zu untersuchenden Proben im endlos geschlossenen Zustand aufgelegt werden können. Die Prüfmaschine enthält außer den beiden Trommeln keine weiteren Gurtführungseinrichtungen.
6 Trommeldurchmesser Der Trommeldurchmesser ist nach Tabelle 2 zu wählen.
Tabelle 2 — Trommeldurchmesser Auf die Breite des Gurtes bezogene Nennbruchkraft des Gurtes k N N/mm
Trommeldurchmesser
630 ≤ k N ≤ 1 250
800
1 250 < k N ≤ 2 000
1 000
2 000 < k N ≤ 3 500
1 250
3 500 < k N ≤ 5 400*
1 500
30 5
+
D −
mm
* Bei Werten k N > 5 400 ist der Trommeldurchmesser zwischen Prüfinsti tut, Betreiber und Hersteller zu vereinbaren.
7
Probenahme und Vorbereitung
7.1 Endlose Länge der Proben Die endlose Länge der zu untersuchenden Proben hängt von dem Achsabstand der Prüfmaschine und dem verwendeten Trommeldurchmesser ab und ist in Absprache mit dem Betreiber der Prüfmaschine festzulegen. 7 2 : 6 0 9 2 0 1 7 0 0 2 1 0 0 7 1 6 7 9 7 3 . r N f L 7 5 4 6 7 8 4 . r N d K G A l a t n e n i t n o C h t u e B d a o l n w o D n e m r o N
7.2 Breite und Nennbruchkraft der Proben 7.2.1 Stahlseil-Fördergurte Bei Stahlseil-Fördergurtproben muss der Aufbau der Prüfverbindung der Verbindung eines Gurtes mit Originalbreite hinsichtlich der Konfiguration der Randseile möglichst ähnlich sein. Die Verbindung der Gurtprobe ist durch Vorlage einer Skizze zu dokumentieren. Es empfiehlt sich, an beiden Gurträndern außerhalb der Verbindung je ein nicht tragendes Blindseil vorzusehen, das in regelmäßigen Abständen (= 1,50 m) durchtrennt ist (siehe Bild 3). Die Nennbruchkraft der Probe F B berechnet sich aus der Anzahl der tragenden Seile der auf die Breite des Gurtes bezogenen Nennbruchkraft des Gurtes k N zu F B
6
= nS × t × k N
nS,
der Seilteilung t und
(1)
DIN 22110-3:2007-11
Die Anzahl der tragenden Seile muss unter Berücksichtigung der Randseilkonfiguration und der technischen Möglichkeiten des Prüfstandes so gewählt werden, dass die tragende Breite der Probe nS × t mindestens 250 mm beträgt. In Fällen, bei denen die geforderte Prüfkraft von der Prüfmaschine nicht aufgebracht werden kann, darf die Anzahl der tragenden Seile verringert werden; dies ist im Prüfbericht zu vermerken. Maße in Millimeter
Legende 1 2
Blindseil Trennstelle
Bild 3 — Verbindung einer Stahlseil-Fördergurtprobe (Ausführungsbeispiel) 7.2.2 Textil-Fördergurte Bei Textil-Fördergurtproben muss der Aufbau der Prüfverbindung der Verbindung eines Gurtes mit Originalbreite möglichst ähnlich sein. Die Verbindung der Gurtprobe ist durch Vorlage einer Skizze zu dokumentieren. 7 2 : 6 0 9 2 0 1 7 0 0 2 1 0 0 7 1 6 7 9 7 3 . r N f L 7 5 4 6 7 8 4 . r N d K G A l a t n e n i t n o C h t u e B d a o l n w o D n e m r o N
Die Nennbruchkraft der Probe eines Textil-Fördergurtes berechnet sich aus der Probenbreite B und der auf die Breite des Gurtes bezogenen Nennbruchkraft des Gurtes k N zu F B
= B × k N
(2)
wobei die Probenbreite mindestens 250 mm betragen muss. Unter Berücksichtigung der technischen Möglichkeiten des Prüfstandes (z. B. Breite der Trommeln, maximale Prüflast) ist eine möglichst große Probenbreite anzustreben.
8 Durchführung Zur Ermittlung des Zeitfestigkeitsverlaufs (siehe Bild 4) in Form einer Wöhlerkurve ist in der Regel die Prüfung von mindestens vier vergleichbaren Proben notwendig. Die Proben werden bis zum Bruch oder mindestens bis zum Erreichen der Referenz-Lastspielzahl N LSp = 10 000 gefahren, da eine länger dauernde Prüfung nach dem derzeitigen Kenntnisstand keine weiteren Erkenntnisse bringt. Die Anzahl der Lastspiele und der Gurtumläufe wird gemessen. Die aufgebrachte Prüfkraft und die sich hieraus ergebende Gurtlängung werden zeitabhängig erfasst.
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DIN 22110-3:2007-11
Die Unterlast F u beträgt 6,67 % der Nennbruchkraft der Probe F B: F u
= 0,066 7 × F B
(3)
Die Referenz-Oberlast F o, ref soll für die zu untersuchenden Proben nacheinander jeweils so festgelegt werden, dass zunächst mindestens eine Probe nach Erreichen einer hohen Lastspielzahl bricht und eine weitere mindestens bis zur Referenz-Lastspielzahl durchläuft. Die Gurtgeschwindigkeit ist zu Beginn und während der Prüfung unter Berücksichtigung der Gurtlängung jeweils so einzustellen, dass sich das Verhältnis von Lastspieldauer zu Gurtumlaufzeit T LSp/T Uml = 18 ± 1 ergibt.
Legende x {
Probe gebrochen Probe nicht gebrochen
Nennbruchkraft der Probe F B = 600 kN 7 2 : 6 0 9 2 0 1 7 0 0 2 1 0 0 7 1 6 7 9 7 3 . r N f L 7 5 4 6 7 8 4 . r N d K G A l a t n e n i t n o C h t u e B d a o l n w o D n e m r o N
Unterlast F u = 40 kN
Bild 4 — Beispiel eines Zeitfestigkeitsdiagrammes einer Prüfreihe mit fünf Proben
9 Auswertung Die Referenz-Zeitfestigkeit k t errechnet sich aus der Referenz-Oberlast F o, ref , bei der die Referenz-Lastspielzahl 10 000 gerade erreicht wird, der Nennbruchkraft der Probe F B und der auf die Breite des Gurtes bezogenen Nennbruchkraft des Gurtes k N zu k t
=
F o, ref F B
× k N
Die Referenz-Oberlast F o, ref darf dem Zeitfestigkeitsdiagramm durch Interpolation entnommen werden.
8
(4)
DIN 22110-3:2007-11
Zu Vergleichszwecken verwendete relative Zeitfestigkeitsangaben sind auf k N zu beziehen und in % auszudrücken. Die relative Referenz-Zeitfestigkeit k t, rel ergibt sich somit zu k t, rel
=
k t k N
×
100 =
F o, ref F B
×
100
(5)
Die gerissenen Proben sind auf Ursache und Ausgangspunkt des Versagens hin zu untersuchen. Bei der Beurteilung des Bruchbildes ist zu unterscheiden, ob ein Bruch innerhalb eines Werkstoffes oder eine Trennung zwischen zwei Werkstoffen vorliegt. Der Ort des Bruches (z. B. vor- oder nachlaufendes Ende der Verbindung) ist anzugeben. Ferner ist zu vermerken, ob die Verbindung oder der Bereich außerhalb der Verbindung bei Erreichen der Referenz-Lastspielzahl ohne Bruch der Verbindung eine äußerlich erkennbare Schädigung erkennen lassen.
10 Prüfbericht Im Prüfbericht sind unter Hinweis auf diese Norm anzugeben (sofern entsprechende Unterlagen vom Auftraggeber der Prüfungen bereitgestellt werden): a) Gurthersteller b)
Gurttyp ⎯
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⎯
bei Stahlseil-Fördergurten ⎯
Gurttyp nach DIN 22129-1 oder DIN EN ISO 15236-1,
⎯
Seildurchmesser d in mm,
⎯
Seilteilung t in mm,
⎯
Anzahl der tragenden Seile
⎯
Dicke der Deckplatten in mm mit Angabe der Querarmierung,
⎯
weitere Kennzeichen (z. B. Zulassungs-Kennzeichen nach DIN 22129-2 oder DIN 22131-2),
⎯
innere Länge der endlos geschlossenen Probe in m,
⎯
Nennbruchkraft der Probe F B in kN;
nS
,
bei Textil-Fördergurten ⎯
Gurttyp nach DIN 22102-1 oder DIN 22109-1, -2 und -4,
⎯
Probenbreite B in mm,
⎯
Dicke der Deckplatten in mm,
⎯
weitere Kennzeichen (z. B. Zulassungs-Kennzeichen nach DIN 22102-1 oder DIN 22109-5)
⎯
innere Länge der endlos geschlossenen Probe in m,
⎯
Nennbruchkraft der Probe F B in kN;
9
DIN 22110-3:2007-11
c)
Angaben zur Verbindung ⎯
Verbindungshersteller,
⎯
Bezeichnung der Verbindung,
⎯
Maße und Legeschema der Verbindung,
⎯
Verbindungsmaterialien;
d) Versuchsbedingungen Referenz-Oberlast F o, ref in kN, ⎯
Unterlast F u in kN,
⎯
Lastspieldauer T LSp in s,
⎯
Trommeldurchmesser D in mm,
⎯
Trommelbelag, falls zur Prüfung verwendet,
⎯
Gurtgeschwindigkeit v in m/s am Anfang und am Ende der Prüfung,
⎯
Achsabstand L der Prüfmaschine (beim Spannweg sSp = 0 ),
⎯
Angaben zu einem definierten Randeinschnitt bei lösbaren Verbindungen (Verbindungsangaben siehe c));
e) Versuchsergebnisse
7 2 : 6 0 9 2 0 1 7 0 0 2 1 0 0 7 1 6 7 9 7 3 . r N f L 7 5 4 6 7 8 4 . r N d K G A l a t n e n i t n o C h t u e B d a o l n w o D n e m r o N
10
⎯
Lastspielzahlen der untersuchten Proben,
⎯
Gurtumlaufzahlen der untersuchten Proben,
⎯
Referenz-Zeitfestigkeit k t in N/mm bzw. relative Referenz-Zeitfestigkeit k t, rel in %,
⎯
Zeitfestigkeitsdiagramm (siehe Abschnitt 8),
⎯
Beschreibung der Bruchbilder.
DIN 22110-3:2007-11
Literaturhinweise
DIN 22101:2002-08, Stetigförderer — Gurtförderer für Schüttgüter — Grundlagen für die Berechnung und Auslegung
DIN 22102-3, Textil-Fördergurte für Schüttgüter — Nicht lösbare Gurtverbindungen DIN 22109-6, Textil-Fördergurte für den Steinkohlenbergbau — Teil 6: Prüfungen DIN 22110-2, Prüfverfahren für Fördergurtverbindungen — Teil 2: Dauerlaufversuch, Ermittlung der Laufzeiten von Gurtverbindungen an Textil-Fördergurten
DIN 22129-3, Stahlseil-Fördergurte für den Steinkohlenbergbau unter Tage — Prüfungen DIN 22121, Textil-Fördergurte für den Steinkohlenbergbau — Nicht lösbare Gurtverbindungen für Fördergurte mit einer oder zwei Einlagen — Maße, Anforderungen, Kennzeichnung
DIN 22129-4, Stahlseil-Fördergurte für den Steinkohlenbergbau unter Tage — Gurtverbindungen; Maße, Anforderungen
DIN 22131-3, Stahlseil-Fördergurte für die allgemeine Fördertechnik — Prüfungen DIN EN ISO 1120, Fördergurte — Bestimmung der Festigkeit mechanischer Verbindungen — Statisches Prüfverfahren
DIN EN ISO 15236-4, Stahlseil-Fördergurte — Teil 4: Vulkanisierte Gurtverbindungen
7 2 : 6 0 9 2 0 1 7 0 0 2 1 0 0 7 1 6 7 9 7 3 . r N f L 7 5 4 6 7 8 4 . r N d K G A l a t n e n i t n o C h t u e B d a o l n w o D n e m r o N
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