在皮带机传送带系统模块设计中，带速、倾角与输运量是关键设计参数。本报告利用EDEM离散元仿真软件，模拟不同皮带机传送带工况下的极限倾角，以探讨输运量和带速与极限倾角之间的关系。对这些参数进行详细分析有助于确定最优的传送带设计，来保证安全、稳定和高效的运行，对于提高生产效率、降低能源消耗具备极其重大意义。

  皮带机的输运量涉及到整个输运系统的效率，是评估皮带机的一个重要指标。EDEM对需要考虑倾角的皮带机而言，确定其极限倾角很重要。因为在超过极限倾角的情况下，物料可能会集中在某些区域，导致堆积、堵塞，甚至引发机械故障。当物料滑动或掉落时，不仅影响生产效率，还可能危及操作人员的安全。

  仿真所使用的皮带机传送带由两段组成，带宽1m，运料：原煤，颗粒粒径为60mm呈正态分布。物料以一定速度从高处落下到水平段传送带，随着皮带输运到带有倾角的传送带后，沿着皮带向上输运。

  极限倾角（或称最大倾角、临界倾角）的定义是：在物料通过倾斜传送带时，物料能够稳定输送而不发生滑动或滚落的最大倾斜角度。

  在EDEM中，通过在皮带机传送带的水平段和倾斜段添加软件虚拟质量流量传感器，获取运送过程的质量流量数据，并通过速度着色，观察物料的速度变化。

  以1250t/h的输运量为例，图3显示了倾角分别为19°和20°时，稳定输运时间内水平段和倾斜段的质量流量数据。

  根据仿线°时，物料速度变慢，倾斜段的质量流量明显小于水平段，物料出现堆积，影响输送效率。当物料堆积到某些特定的程度时，将出现大面积撒料，进而造成损失。

  该案例在固定带速2.5m/s下，通过仿真逐步增加输运量，观察极限倾角的变化，得到输运量与极限倾角之间的关系如图4所示：

  换言之随着倾角的增加，传送带的输运量逐渐降低。这是因为随着倾角的增大，颗粒在传送带上的重力分量增大，导致物料堆积不稳定和滑动。

  通过进一步分析，多点拟合，可获得不同物料的输运量-极限倾角的函数关系式。

  除了输运量，带速也是影响极限倾角的一个重要参数，为了探究不同带速对极限倾角的影响，在固定输运量为2000t/h的工况下提高带速，计算其极限倾角的变化，得到带速与极限倾角的关系。

  仿线所示：物料倾倒在水平段传送带再输送至倾斜段，随着带速的增加，极限倾角也会随之增大，但其增幅在减小。

  这是因为随着传送带速度的增加，物料的惯性力增加，如果传送带倾角过大，物料可能会在带速快时失去稳定性，易发生打滑。

  此外，若物料直接倾倒在倾斜段上，会导致物料一开始就受到向下滑动的分力，在倾斜段上有下滑的趋势，如果倾角较大，会使得该现象更明显。这时增加皮带的带速则会使物料易发生打滑，导致极限倾角减小。且该现象还与物料和传送带的接触特性相关，还需做进一步探讨。

  1、传送带的极限倾角与输运量之间有明显的负相关：随着输运量的增加，极限倾角逐渐下降。且极限倾角与物料特性有较大关系，基于EDEM离散元仿真，能够研究不同物料下输运量和极限倾角的关系；

  2、传送带的极限倾角也会受到带速的影响：随着带速的增加，虽然能增大极限倾角但是其增幅是有限的，说明带速会影响极限倾角但是不能决定极限倾角。且物料从水平段稳定进入倾斜段，和物料直接倾倒在倾斜段上，对极限倾角的影响也有所差异；

  3、此外，将EDEM与HyperStudy相结合，能轻松的获得目标输运量下带速、带宽、倾角等多个设计变量的最佳组合值，从而加快优化设计过程；

  通过合理设计传送带的倾角，能够大大减少物料滑移的能量损失，以此来降低系统的能耗，并延长传送带的常规使用的寿命，减少设备的维修和更换费用。在不同物料和环境条件下，极限倾角的研究可以为工程设计提供相关依据，使输送系统在实际应用中更加高效和经济。

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