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。
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