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由于特殊工況環境及作業條件的復雜無常等，對皮帶輸送機和一些關鍵零件的設計提出了很高的要求，特別是皮帶輸送機的滾筒，對輸送機的連續安全工作運行非常重要。滾筒短的損壞將導致停機更新，更換滾筒還需對輸送帶重新進行牽力調整、強力調整和運行調偏的工作。所以滾筒的損壞會影響到輸送機的安全運行，影響到工作面的連續工作。
1、新型免脹套滾筒的結構特點
我國常用的皮帶輸送機滾筒，其結構都是講滾筒與接盤選用過渡配合加鍵連接安裝或采用脹套進行聯接。實踐中存在如下問題：采用鍵連接時，通常要對滾筒軸進行鍵槽加工，必然破壞滾筒軸的整體強度，使滾筒的使用壽命縮短；采用脹套聯接增加了整個滾筒的成本；另外在安裝時，也需要提高技術要求。針對上述情況我們將滾筒結構進行了改進設計，結構如圖1所示。
圖1 新型等強度滾筒的結構圖
新型滾筒輪轂與輻板為鑄鋼件一體化結構，輪轂與滾筒軸的配合采用輪轂內壁定位(過盈配合)，并取消了容易失效的螺栓聯結，傳動滾筒取消了強度較低的螺釘組連接，該結構傳動滾筒經實際運行檢測抗沖擊和振動的變載能力明顯加強。
2、計算結果及分析
由于對滾筒進行靜力分析，所以對滾筒軸的自由度約束比較大，從而主要分析滾筒筒殼和接盤等部位的應力分布狀況。從傳動滾筒應力分布云圖和傳動滾筒位移分布云圖可以看出：
(1)傳動滾筒的應力主要集中在軸承與接盤之間的軸段、接盤幅板處和滾筒內壁，最大等效應力在軸與軸承接觸內側凸肩處，根據傳動滾筒的安全系數一般為3～4，滾筒軸的強度完全滿足強度要求。由于滾筒變形使輸送帶受力不均，滾筒焊縫出現應力集中，顯然在滾筒材料強度要求范圍內。但是如果焊縫質量不過關，存在著很大的殘余焊接應力，將可能使滾筒產生壓裂現象，所以驅動滾筒的制造要符合較為嚴格的加工技術條件，并要求嚴格控制焊縫質量。
(2)由于輸送帶的擠壓，筒殼出現凹陷變形，相應的另半周筒殼產生凸起變形，位于滾筒中心部位。在筒內壁沿軸向或徑向焊肋板可有效地降低筒殼變形，并進而減小焊縫處的應力集中。
3、傳動滾筒的優化設計
用有限元法進行傳動滾筒的結構尺寸優化，通過有限元應力和剛度分析，在滿足傳動滾筒強度、剛度的條件下，盡量使滾筒的重要參數和筒殼厚度、接盤幅板厚度和滾軸徑等最小。用有限元法進行滾筒優化設計的過程中，其他滾筒結構參數不改變，優化的目標是將滾筒壁厚減少到20mm，但滾筒變形不可增大甚至要變小，接盤與筒體連接處的焊縫應力集中不增大。
