大傾角皮帶輸送機的承載能力計算需綜合考慮輸送帶結構、物料特性及傾角影響,步驟如下:
### 1. **確定有效輸送截面積**
大傾角輸送機常采用擋邊、隔板或花紋帶結構,有效截面積 \( A \) 由帶寬 \( B \)(m)、擋邊高度 \( h \)(m)、物料堆積角 \( \theta \) 及隔板間距決定。計算公式為:
\[
A = K \cdot B^2 \cdot \sin(\phi)
\]
其中,\( K \) 為截面形狀系數(通常取0.08~0.12),\( \phi \) 為物料動態安息角(比靜態小5°~10°)。
### 2. **計算理論輸送量**
理論輸送量 \( Q \)(t/h)由下式計算:
\[
Q = 3600 \cdot A \cdot v \cdot \rho \cdot \psi \cdot k
\]
- \( v \):帶速(m/s),大傾角時需降低帶速(通常≤2.5m/s);
- \( \rho \):物料堆積密度(t/m3);
- \( \psi \):填充系數,傾角每增加10°,ψ下降0.1~0.15(水平輸送取0.8~0.9,傾角>30°時取0.6~0.7);
- \( k \):傾角修正系數,可查表獲得(如25°時k=0.95,40°時k=0.75)。
### 3. **校核實際工況參數**
- **防滑能力**:需驗算物料下滑力 \( F = m \cdot g \cdot \sin\alpha \) 與摩擦力 \( f = \mu \cdot m \cdot g \cdot \cos\alpha \) 的比值,要求 \( f/F ≥1.5 \);
- **帶強校核**:計算張力 \( T_{\text{max}} \),滿足 \( T_{\text{max}} ≤ \frac{B \cdot \sigma}{n} \)(σ為輸送帶強度N/mm,n為安全系數≥10)。
### 4. **特殊結構影響**
- **擋邊高度**:一般取物料粒度2.5倍,且不低于80mm;
- **隔板間距**:按 \( L = h \cdot \cot\phi + 0.05 \) 計算,確保物料穩定。
### 5. **案例參考**
某石灰石輸送項目(α=35°,B=1000mm,v=2m/s,ρ=1.5t/m3):
- 有效截面積 \( A = 0.1 \times 1^2 \times \sin30° = 0.05 \, \text{m}^2 \)
- 取ψ=0.65,k=0.8,則 \( Q = 3600 \times 0.05 \times 2 \times 1.5 \times 0.65 \times 0.8 ≈ 280 \, \text{t/h} \)
**注意事項**:實際設計需結合CEMA/DIN 22101標準,并通過DEM離散元驗證物料流動性,尤其針對粘性物料需增加防粘設計。建議終承載能力取理論值的80%~90%作為安全余量。