4. 托辊组参数与运行阻力系数确定

托辊组是带式输送机上数量最多的部件，也是运行阻力的主要来源之一。在张力与功率计算中，托辊组参数最终通过“模拟摩擦系数 f”和“托辊旋转质量”两个量进入阻力公式。本节要解决的核心问题是：如何根据托辊直径、间距、旋转质量和煤矿井下工况，编制上、下托辊组参数表，并对模拟摩擦系数进行校核，使后续的阻力、张力与功率计算有可靠输入。

一、托辊组参数如何进入阻力计算

带式输送机运行阻力通常按主要阻力、附加阻力、提升阻力和特种阻力分项计算。主要阻力 F_H 的常用表达为：

F_H = f · L · g · [ q_RO + q_RU + (2q_B + q_G) · cosδ ]

式中：
f      —— 模拟摩擦系数
L      —— 输送机长度，m
g      —— 重力加速度，取 9.81 m/s²
q_RO   —— 承载分支托辊组单位长度旋转质量，kg/m
q_RU   —— 回程分支托辊组单位长度旋转质量，kg/m
q_B    —— 输送带单位长度质量，kg/m
q_G    —— 物料单位长度质量，kg/m
δ      —— 输送机倾角

其中 q_RO、q_RU 由托辊旋转质量和托辊间距决定：

q_RO = G_RO / a_O
q_RU = G_RU / a_U

G_RO —— 承载分支一组托辊的旋转质量，kg
a_O  —— 承载分支托辊间距，m
G_RU —— 回程分支一组托辊的旋转质量，kg
a_U  —— 回程分支托辊间距，m

可见，托辊直径影响旋转质量与轴承阻力，托辊间距直接影响单位长度旋转质量，而模拟摩擦系数 f 则综合反映了托辊轴承阻力、输送带压陷阻力、物料内摩擦以及安装与工况条件。三者必须成套确定，不能孤立取值。

二、托辊直径与间距的选取

托辊直径主要按带速和带宽选取。带速越高，托辊转速越高，轴承发热与磨损加剧，应选较大直径。煤矿井下常用托辊直径为 Φ89、Φ108、Φ133、Φ159 mm。一般规律是：带速 ≤2.5 m/s 时可选 Φ89～Φ108；带速 2.5～4.0 m/s 时宜选 Φ108～Φ133；带速 ≥4.0 m/s 或带宽较大、运量较高时选 Φ133～Φ159。带宽 1000 mm 以上、运量大的主运输带式输送机，承载托辊多采用 Φ133 或 Φ159。

托辊间距需区分承载分支与回程分支。承载分支间距要保证输送带在物料和自重作用下垂度不超过规定值（一般取托辊间距的 1%～2%），常用 1.0～1.5 m；回程分支间距可适当加大，常用 2.0～3.0 m。在受料点、凸弧段、凹弧段和输送带接头附近应加密托辊，受料点下方间距可缩至 0.5～0.75 m，以缓冲冲击、减小带面压陷。回程分支还应设置调心托辊和防跑偏托辊。

三、托辊旋转质量的取值

托辊旋转质量包括辊体、轴承、密封件和轴端等旋转部分质量，不含托辊架。不同直径、不同长度托辊的旋转质量差异明显。工程计算中应优先采用托辊厂家样本给出的旋转质量；无样本时可按经验值估算。以下为常用三托辊承载组与单托辊回程组的旋转质量参考值（示例假设值，实际应以厂家数据为准）：

需要强调：三托辊组的旋转质量是三个托辊旋转质量之和，不能只取单个托辊质量；计算 q_RO 时应以“一组”为单位除以间距。

四、模拟摩擦系数的选取与校核

模拟摩擦系数 f 是综合系数，其取值与托辊阻力、输送带压陷阻力、物料性质、安装质量、环境条件密切相关。煤矿井下工况恶劣，f 的取值应比地面通用值偏大。一般参考范围为：

• 地面、安装良好、常温、清洁工况：f ≈ 0.020～0.025；
• 井下一般工况、有少量煤尘和水分：f ≈ 0.025～0.030；
• 井下潮湿、煤泥多、托辊转动阻力大、安装偏差较大：f ≈ 0.030～0.035；
• 长距离、大运量、下运或工况特别恶劣时，应结合实测或专项试验确定。

f 的校核不能只凭经验取值，应结合托辊实际阻力进行反算核对。托辊旋转阻力 F_r 与托辊载荷、轴承阻力系数有关，工程上可用“托辊阻力系数”ω 近似表达单组托辊阻力，再折算为 f 的组成部分。校核思路是：先按选定 f 计算主要阻力，再与按托辊组数、单组阻力估算的托辊总阻力比较，若两者偏差过大，应调整 f 或复核托辊选型。

五、上/下托辊组参数表编制示例

以某煤矿井下主运输带式输送机为例（示例假设参数）：带宽 B=1000 mm，带速 v=3.15 m/s，输送机长度 L=800 m，倾角 δ=6°，承载分支托辊间距 a_O=1.2 m，回程分支托辊间距 a_U=3.0 m，承载托辊选 Φ133 三托辊组，回程托辊选 Φ133 单托辊。按上表取 G_RO=15.0 kg，G_RU=5.2 kg，则：

q_RO = 15.0 / 1.2 = 12.5 kg/m
q_RU = 5.2 / 3.0  = 1.73 kg/m

据此可编制上、下托辊组参数表如下（示例值）：

取 f=0.030（井下一般偏湿工况），代入主要阻力公式可算得托辊与输送带、物料共同贡献的主要阻力，再进入后续张力逐点计算。若现场煤泥较多、托辊转动不灵活，应将 f 上调至 0.032～0.035 重新校核，观察所需传动功率和张力的变化，确保选型留有余量。

六、参数确定的关键控制点

实际编制参数表时，应把握以下几点：托辊直径与带速匹配，避免高速小直径导致轴承过早失效；承载与回程间距分别取值，受料点和弧段加密；旋转质量以“组”为单位并注明是否含托辊架；f 取值要有工况依据，并与托辊阻力校核结果相互印证；参数表应随托辊厂家样本更新，不能长期沿用旧经验值。只有托辊组参数与 f 相互匹配，后续的张力与功率计算才具备工程可信度。