Temperature effect of dynamic mechanical properties of rubbers on identation rolling resistance of conveyor belts

JI Bin; YAO Yanping; ZHOU Lidong; HAN Gang; ZHANG Wenchao

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2026.04.009

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Temperature effect of dynamic mechanical properties of rubbers on identation rolling resistance of conveyor belts

·Experimental Research·Testing Technology· | 更新时间：2026-04-15

- Temperature effect of dynamic mechanical properties of rubbers on identation rolling resistance of conveyor belts
- Journal of Mechanical Strength Vol. 48, Issue 4, Pages: 75-82(2026)
- 作者机构：
  
  太原科技大学机械工程学院，太原 030024
- 作者简介：
  
  YAO Yanping, E-mail: 919405128@qq.com
- 基金信息：
  
  Fundamental Research Program of Shanxi Province(202203021211202);Graduate Education Reform Research Project of Shanxi Province(2023JG142);Transformation of Scientific and Technological Achievements Programs of Higher Education Institutions in Shanxi(2020CG043)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.04.009
  CLC： TH222
- Received：05 July 2024，
  
  Published：15 April 2026
- 稿件说明：
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纪斌，姚艳萍，周利东，等. 橡胶动态力学性能对输送带压陷滚动阻力的温度效应研究［J］. 机械强度，2026，48（4）：75-82.

JI Bin，YAO Yanping，ZHOU Lidong，et al. Temperature effect of dynamic mechanical properties of rubbers on identation rolling resistance of conveyor belts［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（4）：75-82.
纪斌，姚艳萍，周利东，等. 橡胶动态力学性能对输送带压陷滚动阻力的温度效应研究［J］. 机械强度，2026，48（4）：75-82. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.04.009.

JI Bin，YAO Yanping，ZHOU Lidong，et al. Temperature effect of dynamic mechanical properties of rubbers on identation rolling resistance of conveyor belts［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（4）：75-82. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.04.009.

摘要

目的

针对带式输送机压陷滚动阻力受温度显著影响、现有计算模型对温度-频率耦合效应考虑不足的问题，揭示橡胶动态力学参数随温度的变化规律及其对压陷滚动阻力的作用机制，为输送机节能设计与运行优化提供参考。

方法

首先，采用反向传播（Back Propagation

BP）神经网络预测-20~40 ℃内橡胶动态力学参数，弥补低温下试验数据的不足；其次，建立考虑瞬态能量损耗的压陷滚动阻力力学模型，完善黏弹性力学分析体系；然后，通过迭代算法求解模型，结合Matlab软件开展数值仿真，系统探究温度、带速、受载压力对阻力的影响规律；最后，验证模型拟合精度，保障研究结果的可靠性。

结果

恒定工况下，压陷滚动阻力随温度呈非单调分段变化，在-20~5 ℃，随温度升高而增大；在5~40 ℃，随温度升高而减小，峰值出现在约5 ℃；带速6 m/s、受载压力8 kN时，最大压陷滚动阻力达45 N；模型拟合精度为0.999，可精准反映各参数对阻力的非线性影响，为输送带能耗优化提供量化依据。

Abstract

Objective

Aiming at the problem that the indentation rolling resistance of belt conveyors is significantly affected by temperature and the existing calculation models have insufficient consideration of the temperature-frequency coupling effect

the variation law of dynamic mechanical parameters of rubber with temperature and its action mechanism on indentation rolling resistance are revealed

so as to provide reference for energy-saving design and operation optimization of conveyors.

Methods

Firstly

a BP neural network was used to predict the dynamic mechanical parameters of rubber in the range of -20 ℃ to 40 ℃ to make up for the deficiency of test data at low temperature; Secondly

a mechanical model of indentation rolling resistance considering transient energy loss was established to improve the viscoelastic mechanical analysis system; Thirdly

the model was solved by iterative algorithm

and numerical simulation was carried out with Matlab software to systematically explore the influence law of temperature

belt speed and load pressure on the resistance; Finally

the fitting accuracy of the model was verified to ensure the reliability of the research results.

Results

Under constant working conditions

the indentation rolling resistance presents a non-monotonic segmented change with temperature

which increases with the rise of temperature in the range of -20 ℃ to 5 ℃ and decreases with the rise of temperature in the range of 5 ℃ to 40 ℃

with the peak value appearing at about 5 ℃. When the belt speed is 6 m/s and the load pressure is 8 kN

the maximum resistance reaches 45 N. The fitting accuracy of the model is up to 0.999

which can accurately reflect the nonlinear influence of each parameter on the resistance

and provides a quantitative basis for energy consumption optimization of conveyor belts.

关键词

Keywords

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