帶式輸送機是煤礦生產(chǎn)中的一種主要的運輸設備，傳動滾筒是其關鍵部件。帶式輸送機是利用摩擦原理來實現(xiàn)機械傳動的，摩擦力是其驅動力。為了帶式輸送機的運行，提高其運輸效率，就要增大傳動滾筒的驅動力。

本文以提高帶式輸送機的運輸能力為目標，目的在于通過對傳動滾筒包覆層表面結構的，達到增大摩擦驅動力，實現(xiàn)增摩的作用。

本文分析了帶式輸送機摩擦傳動的工作原理，了提高傳動裝置驅動力的途徑，了各種途徑的現(xiàn)場實用性和經(jīng)濟性，確定利用仿生摩擦學原理，采用增大摩擦系數(shù)的方法設計仿生傳動滾筒。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，對條件進行了理論修正，了可行的防止打滑的技術措施。

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)，利用仿生摩擦學理論，設計了兩種仿生非光滑傳動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滾筒包覆層表面結構進行了數(shù)學建模，并對該模型進行了計算機模擬。對古典摩擦定律進行了修正，針對帶式輸送機運轉時膠帶與傳動滾筒的接觸特點，分析了仿生傳動滾筒與膠帶之間摩擦系數(shù)的影響因素，在此基礎上建立了摩擦系數(shù)的函數(shù)表達式。根據(jù)凸包形仿生非光滑傳動滾筒的受力特點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，對單個凹坑進行了受力分析，建立了凹坑形仿生非光滑傳動滾筒包覆層凹坑吸盤結構在工作條件下的力學模型，了它的增摩機理，凹坑形仿生非光滑傳動滾筒的摩擦系數(shù)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)進行了，并與普通傳動滾筒進行了比較。

運用現(xiàn)場試驗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，試驗采用正交多項式回歸設計，通過試驗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滾筒能增大驅動力，提高帶式輸送機的運輸能力。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驗時間的增長，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。