帶式輸送機(jī)是煤礦生產(chǎn)中的一種主要的運(yùn)輸設(shè)備，傳動滾筒是其關(guān)鍵部件。帶式輸送機(jī)是利用摩擦原理來實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動的，摩擦力是其驅(qū)動力。為了帶式輸送機(jī)的運(yùn)行，提高其運(yùn)輸效率，就要增大傳動滾筒的驅(qū)動力。
本文以提高帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸能力為目標(biāo)，目的在于通過對傳動滾筒包覆層表面結(jié)構(gòu)的，達(dá)到增大摩擦驅(qū)動力，實(shí)現(xiàn)增摩的作用。
本文分析了帶式輸送機(jī)摩擦傳動的工作原理，了提高傳動裝置驅(qū)動力的途徑，了各種途徑的現(xiàn)場實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，確定利用仿生摩擦學(xué)原理，采用增大摩擦系數(shù)的方法設(shè)計仿生傳動滾筒。在考慮離心力和膠帶重力的基礎(chǔ)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(jù)，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(shè)計了兩種仿生非光滑傳動滾筒包覆層表面結(jié)構(gòu)，即凸包形和凹坑形。對設(shè)計的仿生非光滑傳動滾筒包覆層表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，并對該模型進(jìn)行了計算機(jī)模擬。對古典摩擦定律進(jìn)行了修正，針對帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時膠帶與傳動滾筒的接觸特點(diǎn)，分析了仿生傳動滾筒與膠帶之間摩擦系數(shù)的影響因素，在此基礎(chǔ)上建立了摩擦系數(shù)的函數(shù)表達(dá)式。根據(jù)凸包形仿生非光滑傳動滾筒的受力特點(diǎn)和包覆層材料的特性，分析了它的增摩機(jī)理。采用真空吸附原理，對單個凹坑進(jìn)行了受力分析，建立了凹坑形仿生非光滑傳動滾筒包覆層凹坑吸盤結(jié)構(gòu)在工作條件下的力學(xué)模型，了它的增摩機(jī)理，凹坑形仿生非光滑傳動滾筒的摩擦系數(shù)表達(dá)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(gòu)模型的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場合。確定了兩種仿生非光滑傳動滾筒的橡膠包覆層的本構(gòu)模型均選用Mooney-Rivlin模型。運(yùn)用有限元分析方法，對具有幾何非線性(大變形)和材料非線性的仿生非光滑傳動滾筒(凸包形和凹坑形兩種)的受力和變形狀態(tài)進(jìn)行了，并與普通傳動滾筒進(jìn)行了比較。
運(yùn)用現(xiàn)場試驗(yàn)了仿生非光滑傳動滾筒包覆層表面單元體分布密度、高度、直徑對摩擦系數(shù)的影響，試驗(yàn)采用正交多項式回歸設(shè)計，通過試驗(yàn)了包覆層表面非光滑幾何參數(shù)與摩擦系數(shù)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(yàn)驗(yàn)證和仿真結(jié)果均表明：這兩種仿生非光滑傳動滾筒能增大驅(qū)動力，提高帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸能力。普通傳動滾筒與膠帶之間的摩擦系數(shù)一般為0.25，而這兩種仿生傳動滾筒與膠帶之間的摩擦系數(shù)都在0：32以上。但是凹坑形仿生非光滑傳動滾筒隨著實(shí)驗(yàn)時間的增長，其增摩效果受到 的影響，效果不如凸包形仿生非光滑傳動滾筒。
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