托辊旋转阻力是衡量托辊性能的重要指标,直接关系到带式输送机的运行效率和成本。目前对于托辊旋转阻力的研究仅局限于转速、载荷这两种因素,然而托辊内部润滑脂的特性和填脂量同样对旋转阻力有影响,并且会影响托辊的使用寿命以及制造成本。所以本文的研究中引入了润滑脂特性和填脂量的影响,力求更加全面的研究托辊旋转阻力的特性,对改进托辊性能降低阻力和提高带式输送机的运行效率有重要意义。本文首先对托辊的组成结构进行了分析,得出托辊旋转阻力主要由轴承摩擦阻力和迷宫密封装置的粘滞阻力组成。随后对两者的机理分别进行了研究:基于赫兹弹性理论分析了托辊轴承的运动以及接触应力情况,研究了轴承摩擦阻力的不同来源和相应的摩擦力矩计算方法;对于脂润滑的托辊轴承,由润滑脂特性以及填脂量的不同所产生的摩擦阻力特性也存在差异。研究托辊迷宫密封装置粘滞阻力的形成机理,推导相应的理论计算公式,得出迷宫密封的粘滞阻力与外界载荷无关,仅与自身的结构和填充的润滑脂黏度有关。其次,为了准确研究润滑脂对托辊轴承阻力的影响,基于润滑脂的流变特性,利用Fluent软件对轴承腔内润滑脂的流动特性进行仿真分析。由仿真结果得出轴承的离心力是影响润滑脂分布的主要因素,润滑脂会随着轴承转速和填脂量的增加逐渐堆积在外滚道上,堆积的润滑脂会增大轴承的摩擦阻力矩。根据润滑脂在轴承腔内的分布规律,建立填脂量与轴承阻力间的理论计算模型,通过引入切入发热减少系数和贫油回填减少系数完善脂润滑托辊轴承摩擦阻力矩的整体计算公式。然后,为准确获得托辊旋转阻力的变化规律,针对现有托辊旋转阻力测试装置的不足,基于静力润滑原理设计了托辊旋转阻力试验台。对试验台中的机械系统、液压系统以及电气控制系统进行设计,完成主要电气元件的选型。在阻力测试装置中使用静压轴承最大程度降低试验台自身的阻力,提高测试系统的精度。最后,对托辊进行旋转阻力的实验研究,实验结果验证所建立的理论模型的准确性。并得出在固定载荷条件下,托辊旋转阻力与轴承润滑脂的填充量成指数关系,整体上随着填脂量的增加而增大,当填脂量在40%～50%时,轴承腔内起到有效润滑作用的润滑脂达到最多。当托辊转速和轴承填脂量一定时,托辊的旋转阻力与径向载荷近似成正比关系。同时托辊旋转阻力会随着转速的增加而增大,当转速超过300 r/min时,由于润滑脂的流变特性使得托辊旋转阻力的增幅开始减小。