帶式輸送機是煤礦生產(chǎn)中的一種主要的運輸設備，傳動(dòng)滾筒是其關(guān)鍵部件。帶式輸送機是利用摩擦原理來(lái)實(shí)現機械傳動(dòng)的，摩擦力是其驅動(dòng)力。為了帶式輸送機的運行，提高其運輸效率，就要增大傳動(dòng)滾筒的驅動(dòng)力。
本文以提高帶式輸送機的運輸能力為目標，目的在于通過(guò)對傳動(dòng)滾筒包覆層表面結構的，達到增大摩擦驅動(dòng)力，實(shí)現增摩的作用。
本文分析了帶式輸送機摩擦傳動(dòng)的工作原理，了提高傳動(dòng)裝置驅動(dòng)力的途徑，了各種途徑的現場(chǎng)實(shí)用性和經(jīng)濟性，確定利用仿生摩擦學(xué)原理，采用增大摩擦系數的方法設計仿生傳動(dòng)滾筒。在考慮離心力和膠帶重力的基礎上，建立了滾筒的受力方程，分析了打滑的原因，對條件進(jìn)行了理論修正，了可行的防止打滑的技術(shù)措施。
以仿生非光滑理論為依據，從增大摩擦牽引力的角度出發(fā)，利用仿生摩擦學(xué)理論，設計了兩種仿生非光滑傳動(dòng)滾筒包覆層表面結構，即凸包形和凹坑形。對設計的仿生非光滑傳動(dòng)滾筒包覆層表面結構進(jìn)行了數學(xué)建模，并對該模型進(jìn)行了計算機模擬。對古典摩擦定律進(jìn)行了修正，針對帶式輸送機運轉時(shí)膠帶與傳動(dòng)滾筒的接觸特點(diǎn)，分析了仿生傳動(dòng)滾筒與膠帶之間摩擦系數的影響因素，在此基礎上建立了摩擦系數的函數表達式。根據凸包形仿生非光滑傳動(dòng)滾筒的受力特點(diǎn)和包覆層材料的特性，分析了它的增摩機理。采用真空吸附原理，對單個(gè)凹坑進(jìn)行了受力分析，建立了凹坑形仿生非光滑傳動(dòng)滾筒包覆層凹坑吸盤(pán)結構在工作條件下的力學(xué)模型，了它的增摩機理，凹坑形仿生非光滑傳動(dòng)滾筒的摩擦系數表達式。
針對選用的包覆層的材料(橡膠)，分析了基于不同理論的橡膠本構模型的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)合。確定了兩種仿生非光滑傳動(dòng)滾筒的橡膠包覆層的本構模型均選用Mooney-Rivlin模型。運用有限元分析方法，對具有幾何非線(xiàn)性(大變形)和材料非線(xiàn)性的仿生非光滑傳動(dòng)滾筒(凸包形和凹坑形兩種)的受力和變形狀態(tài)進(jìn)行了，并與普通傳動(dòng)滾筒進(jìn)行了比較。
運用現場(chǎng)試驗了仿生非光滑傳動(dòng)滾筒包覆層表面單元體分布密度、高度、直徑對摩擦系數的影響，試驗采用正交多項式回歸設計，通過(guò)試驗了包覆層表面非光滑幾何參數與摩擦系數之間的回歸方程，對回歸方程進(jìn)行優(yōu)化分析了優(yōu)值。試驗驗證和仿真結果均表明：這兩種仿生非光滑傳動(dòng)滾筒能增大驅動(dòng)力，提高帶式輸送機的運輸能力。普通傳動(dòng)滾筒與膠帶之間的摩擦系數一般為0.25，而這兩種仿生傳動(dòng)滾筒與膠帶之間的摩擦系數都在0：32以上。但是凹坑形仿生非光滑傳動(dòng)滾筒隨著(zhù)實(shí)驗時(shí)間的增長(cháng)，其增摩效果受到 的影響，效果不如凸包形仿生非光滑傳動(dòng)滾筒。
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