1、
輸送機(jī)能力及尺寸
確定輸送機(jī)所需的輸送能力至關(guān)重要。絕大多數(shù)地面帶式輸送機(jī)從初選設(shè)備（比如初碎機(jī)）、運(yùn)送材料到加工廠，或從加工廠運(yùn)送到裝卸設(shè)施（如碼頭、裝卸站）。通常，用卡車運(yùn)來的大批量物料都堆積在初碎站或初篩站，這就要求輸送機(jī)能夠連續(xù)工作以輸送物料。高峰期輸送能力，一般要求超過平均輸送能力的50%以上。
利用庫存、料堆或是料斗，物料可以連續(xù)不斷地運(yùn)載到輸送機(jī)上，所以輸送機(jī)應(yīng)按低輸送能力（即接近平均輸送能力）設(shè)計(jì)，而不是按峰值輸送能力進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣不僅可以節(jié)省設(shè)備成本，也能降低能耗。大尺寸系統(tǒng)的各種部件也較大，而且電動(dòng)機(jī)在低于額定功率下工作時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)的效率也較低。具體到某個(gè)輸送機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，有必要借助于動(dòng)態(tài)模擬手段進(jìn)行優(yōu)化。
斗輪取料機(jī)具有類似的情況，其裝卸速率也是不連續(xù)的。斗輪取料機(jī)的峰值裝載能力通常只有數(shù)秒，最多幾分鐘。因此，對于長距離地面
帶式輸送機(jī)，在其全程范圍內(nèi)按這樣的峰值能力運(yùn)行是不可能的。對于小型向下輸送機(jī)系統(tǒng)，按峰值輸送能力進(jìn)行設(shè)計(jì)有一定道理。但對于長距離大輸送能力的輸送機(jī)系統(tǒng)而言，按峰值輸送能力進(jìn)行設(shè)計(jì)的費(fèi)用較高。設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是要求輸送機(jī)具有瞬間峰值輸送能力，且不發(fā)生溢出現(xiàn)象。然后，依據(jù)沿輸送機(jī)的實(shí)際載荷分布情況，計(jì)算要求的功率。
大多數(shù)設(shè)計(jì)方法都指定了輸送機(jī)在常規(guī)操作下的最大容積負(fù)荷。在設(shè)計(jì)輸送機(jī)時(shí)，這種容積負(fù)荷考慮了所允許的最小邊距。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)地面帶式輸送機(jī)按較低的容積利用率進(jìn)行設(shè)計(jì)。對于裝載大塊物體，或需承受瞬時(shí)負(fù)荷沖擊的，容積利用率通常在75%-85%之間。對于在工廠內(nèi)部使用的短程輸送機(jī)，考慮到系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)的物料溢出、卸空滿載料斗的能力，以及裝載過程變化等因素，按100%的容積利用率進(jìn)行設(shè)計(jì)。短程輸送機(jī)的合理設(shè)計(jì)在一次費(fèi)用問題上給大型地面帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)提出：為短程輸送機(jī)增加一點(diǎn)設(shè)備功率與為大型輸送機(jī)系統(tǒng)增加幾兆瓦的功率完全不同。此外，在大型輸送機(jī)系統(tǒng)中，短期的裝載峰值與料斗滿載時(shí)產(chǎn)生的附加力無任何關(guān)聯(lián)，且上游設(shè)備（比如初碎機(jī)）通常不能夠在幾分鐘內(nèi)一直都對其全程范圍維持一個(gè)比峰值能力高20%～30%的生產(chǎn)能力。按照需求精確設(shè)計(jì)，避免使用對小型系統(tǒng)慣用的簡化是減少地面帶式輸送機(jī)能耗的主要手段。
另外，土建工程、鋼材及機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)都會(huì)產(chǎn)生碳排放，輸送機(jī)的尺寸也會(huì)影響到其碳足跡。比如生產(chǎn)1t鋼大約產(chǎn)生3.2t的碳排放，而柴油每產(chǎn)生l kW-h能量，同時(shí)也產(chǎn)生約l kg的碳排放。生產(chǎn)一個(gè)中等尺寸的地面帶式輸送機(jī)，需要用到1 000t的結(jié)構(gòu)鋼，并消耗1 000 kW-h的能量，這意味著從一開始，單使用結(jié)構(gòu)鋼就產(chǎn)生了3 200 t的碳排放。如果燃燒柴油，每年大約產(chǎn)生6 000 t的碳排放。在設(shè)計(jì)階段減少輸送機(jī)系統(tǒng)的尺寸，對于充分降低碳排放具有額外的意義。
2、托輥
托輥的選擇將直接決定托輥的滾動(dòng)阻力（抵制輸送機(jī)運(yùn)動(dòng)的力）。而皮帶的壓陷阻力則由托輥的直徑、垂直載荷以及皮帶回轉(zhuǎn)面的橡膠特性綜合決定。對于具有相對低輸送能力的長皮帶，托輥的滾動(dòng)阻力是一個(gè)重要的因素。而對于高輸送能力的輸送機(jī)，壓陷阻力是主要因素。
3、軸承的選擇
滾球軸承具有低滾動(dòng)阻力．這是長距離地面運(yùn)輸中大都采用滾球軸承的原因。在具有5 km，1 000 t/h輸送能力的地面帶式運(yùn)煤機(jī)上，分別采用滾柱軸承和滾球軸承，結(jié)果比較見表1。
從表1可看出，絕對功率有5%的差別。但是，在初始空載起步功率消耗上，存在4倍的差異，滾球軸承初始阻力比運(yùn)行時(shí)大約高25%，而滾柱軸承初始阻力幾乎比運(yùn)行時(shí)高5倍。
3.1托輥的直徑和間距
皮帶壓陷阻力是托輥直徑的反函數(shù)。托輥直徑越大，壓陷阻力越低。輸送機(jī)輸送能力越高，壓陷力與需求的功率關(guān)系越大。縮小托輥間距可降低壓陷力，但同時(shí)會(huì)產(chǎn)生較高的托輥?zhàn)枇Γǜ嗤休仯Ｗ詈侠淼耐休侀g距將根據(jù)具體的應(yīng)用情況來確定。
3.2皮帶
皮帶的選擇對于地面帶式輸送機(jī)的功率需求會(huì)產(chǎn)生最重要的影響。同時(shí)，皮帶也是整個(gè)輸送機(jī)系統(tǒng)中價(jià)格最貴的部分。輸送機(jī)能耗是皮帶重量和皮帶表面特性的函數(shù)，而皮帶重量又是皮帶額定張力和表面厚度的函數(shù)。大多數(shù)地面帶式輸送機(jī)使用的是鋼繩芯皮帶。
3.3額定張力
直到幾年前，皮帶額定張力還一直作為皮帶極限強(qiáng)度（由靜張力測試確定）的一部分。比如，在選擇帆布皮帶時(shí)，按計(jì)算的最大操作張力．取10倍的安全系數(shù)：而選鋼繩芯皮帶時(shí)，安全系數(shù)取6.7。在實(shí)際應(yīng)用中，盡管鋼繩芯結(jié)合處的靜力強(qiáng)度比皮帶本身強(qiáng)度要大許多，皮帶通常在拼接處失效。在最近的25年里，隨著人們對橡膠性能了解的深入，以及廣泛的研究和測試，使人們對輸送機(jī)皮帶的破壞機(jī)理有了更清楚的認(rèn)識。事實(shí)是，由于黏結(jié)鋼繩芯的橡膠產(chǎn)生疲勞，從而導(dǎo)致皮帶在接合處失效。因此，在選擇皮帶時(shí)，接合處的疲勞強(qiáng)度或動(dòng)力強(qiáng)度是一個(gè)重要的考慮因素。
對于高張力的輸送機(jī)，要求使用帶有大量大直徑鋼纜的重皮帶。另外，接合位置處理的越復(fù)雜，額定張力就越高。所以，接合效率隨著皮帶額定張力的提高而降低。如果接合處的設(shè)計(jì)合理，較低靜力額定張力的皮帶也可能有較高動(dòng)力接合強(qiáng)度，從而達(dá)到很高的安全性。
3.4載物面
皮帶載物面用來運(yùn)送材料，并保護(hù)皮帶芯免遭破壞。每次皮帶經(jīng)過裝載區(qū)域時(shí)，載物面都可能因?yàn)楸磺懈罨蚰p而破壞。因此短皮帶的耐磨損壽命比較短，也更易受到塊狀材料的切割。而對于地面帶式輸送機(jī)，因?yàn)檠h(huán)時(shí)間比較長，磨損率相對較低。一般來說，進(jìn)料槽設(shè)計(jì)的不合理．才會(huì)導(dǎo)致這種結(jié)果的出現(xiàn)。如今，可以使用DEM模型設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)載溜槽，從而把進(jìn)料槽對輸送機(jī)的影響和磨損降到最低。
例如．1990年，南非投產(chǎn)使用了一個(gè)長度為6 km．輸送能力為2 200 t/h的地面帶式輸送機(jī)。后來，在1996年，對載物面的厚度進(jìn)行了測量，結(jié)果，在皮帶上沒有測試出明顯的磨損。這是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)階段，進(jìn)料槽被加以特殊考慮，而且運(yùn)用了加速輸送機(jī)和加料的秩序化。很顯然，設(shè)計(jì)的結(jié)果在最小化皮帶磨損方面是成功的。
3.5傳動(dòng)面
傳動(dòng)面用來保護(hù)皮帶芯，并把壓力從鋼繩芯傳到皮帶輪和托輥上。壓陷阻力是傳動(dòng)面厚度的函數(shù)，傳動(dòng)面越厚，壓陷阻力和能耗越大。
傳動(dòng)面底部的損耗與驅(qū)動(dòng)皮帶輪的打滑有關(guān)。這種現(xiàn)象可以通過合理的設(shè)計(jì)而消除。很多專家爭論到，托輥在水平曲線上的傾斜和扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致了傳動(dòng)面過早的磨損。這種意見的產(chǎn)生，源于對皮帶經(jīng)過與其不完全垂直的托輥時(shí)的行為的誤解。
如果傾斜較小，皮帶不會(huì)滑向一側(cè)，而是通過傳動(dòng)面變形（蠕變）來補(bǔ)償偏離。采用一些知名廠家生產(chǎn)的特殊橡膠化合物．可以極大地減少壓陷阻力。因此產(chǎn)生的額外費(fèi)用，可以通過因其降低皮帶額定張力和能耗而節(jié)省出來。因此，壓陪力隨系統(tǒng)輸送能力的增加而增加。
4、結(jié)論
地面帶式輸送機(jī)，并非越大越好，錯(cuò)誤的假設(shè)或經(jīng)驗(yàn)也不可取。地面帶式輸送機(jī)的能耗可以通過采用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)工具，并結(jié)合設(shè)計(jì)輸送能力、托輥及輸送帶等裝置的優(yōu)化選擇進(jìn)行設(shè)計(jì)．從而降低成本和運(yùn)行費(fèi)用，減輕環(huán)境污染。
