一、输送能力及尺寸设计确定输送机所需的输送能力至关重要。绝大多数地面带式输送机从初选设备（比如初碎机）运送材料到加工厂，或从加工厂运送到装卸设施（如码头、装卸站）。这就要求输送机能够连续作业以输送物料。高峰期输送能力，一般要求超过平均输送能力的50%以上。
利用库存、料堆、或是料斗，物料可以连续不断地装载到输送机上。所以，输送机应按接近平均输送能力、而不是峰值输送能力进行设计。这样不仅可以节省设备成本，也能降低能耗。我们知道，大尺寸系统的各种部件也较大，而且电动机在低于额定功率下工作时，运转的效率也要低一些。不过，具体到某个输送机系统的设计，有必要借助于动态模拟的手段进行优化。对于小型向下输送机系统，按峰值输送能力进行设计则有一定道理。但对于长距离大输送能力的输送机系统而言，按峰值输送能力进行设计的费用会比较高。总之，设计的最终目标是要求输送机具有瞬间峰值输送能力，且不发生溢出现象。然后，依据输送机的实际载荷分布情况，计算出要求的功率。
绝大多数设计方法(比如CEMA、DIN或ISO)都指定了输送机在常规操作下的最大容积负荷。在设计输送机时，这种容积负荷考虑了所允许的最小边距。在实际应用中，大多数地面带式输送机按较低的容积利用率进行设计。对于装载大块物体，或需承受瞬时负荷冲击的，容积利用率通常在75%和85%之间。对于像在工厂内部使用的短程输送机，考虑到系统停运时的物料溢出、卸空满载料斗的能力，以及装载过程变化等因素，习惯上按100%的容积利用率进行设计。短程输送机的合理设计再一次在费用问题上对大型地面带式输送机的设计给出了提示，即：为短程输送机增加一点设备功率与为大型输送机系统增加几兆瓦的功率是完全不同的两回事。此外，在大型输送机系统中，短期的装载峰值与料斗满载时产生的附加力无任何关联，而且，其上游设备（比如初碎机）通常也不能够在几分钟内一直都对其全程范围维持一个比峰值能力高20%-30%的生产能力。
总的来说，按照需求精确地设计，并避免使用对小型系统惯用的简化，是减少地面带式输送机能耗的主要手段。必须记住，一个过设计系统具有更高的固定功率损耗，而且通常效率更低，从而导致运输单位重量材料的能耗增高。
二、托辊与轴承设计要考虑的环节
2.1托辊的选择
托辊的选择将直接决定托辊的滚动阻力。而皮带的压陷阻力则由托辊的直径、垂直载荷、以及皮带回转面的橡胶特性综合决定。对于具有相对低输送能力的长皮带，托辊的滚动阻力是一个重要的因素；而对于高输送能力的输送机，压陷阻力是主要因素。
2.2轴承的选择
如果不考虑关于额定负荷、耐污性能等方面的因素，滚球轴承具有低滚动阻力已是不争的事实。这也是长距离地面运输中大都采用滚球轴承的原因。
表1显示了在5千米长、1000吨／小时输送能力的地面带式运煤机上，
分别采用滚柱轴承和滚球轴承的结果的比较。表l中的滚球轴承的数据是来自许多不同的制造商的平均数据，而滚柱轴承的数据来自一个制造商。
从制造商给出的数据看，很显然，吸收功率有5%的差别。但是，在初始空载起步功率消耗上，存在四倍的差异。滚球轴承初始阻力比运行时大约高25%，而滚柱轴承初始阻力几乎比运行时高出五倍。表中的例子与现实中的一个20年前投产、采用滚柱轴承的输送机类似。当时，如果不短路其过载保护，它的900-kW (6x150kW)驱动功率就不能运转空载的输送机。但是，在运行几个小时后，吸收功率降到“正常”值，该输送机就投入使用了。
另一个需要考虑的因素是，轴承阻力是轴承尺寸的函数。虽然大尺寸轴承将可能减小轴承失效的几率，但同时也会导致更高的能耗。
2.3密封方法
不同制造商提供了许多不同的密封方法。其中，接触式密封和紧密间隙的迷宫式密封会产生更高的滚动阻力，尤其在低温情况下更是如此。一般情况下，都采用脱脂或大间隙的迷宫式密封。
2.4制造质量
托辊的制造质量，比如轴承定位或支架偏差，尽管用理论方法难以估计，但其对输送机最终的滚动阻力有重要的影响。
表2汇总了托辊质量测试的结果。注意具有类似等级和尺寸的托辊的滚动阻力值的变化范围。结果显示，现场使用是最好的测试手段。制造商以往的产品性能记录可以对它的产品在实际应用中的表现做出最好的预测。
2.5托辊直径及间距
皮带压陷阻力是托辊直径的反函数。也就是说，托辊直径越大，压陷阻力越低。输送机输送能力越高，压陷力与需求的功率关系越大。缩小托辊间距可降低压陷力，但同时会产生较高的托辊阻力。最合理的托辊间距将根据具体的应用情况来确定。
三、皮带的选择与设计因素
皮带对于地面带式输送机的功率需求具有最重要的影响。同时，皮带也是整个输送机系统中价格最贵的部分。输送机能耗是皮带重量和皮带表面特性的函数，而皮带重量又是皮带额定张力和表面厚度的函数。大多数地面带式输送机使用的是钢绳芯皮带。
3.1皮带额定张力的运用
几年前，皮带额定张力还一直作为皮带极限强度（由静张力测试确定）的一部分。比如，在选择帆布皮带时，按计算的最大操作张力，取10倍的安全系数，而选钢绳芯皮带时，安全系数取6.7．而在实际应用中，尽管钢绳芯接合处的静力强度比皮带本身的强度要大许多，皮带通常在拼接处失效。随着对橡胶性能了解的深入以及广泛的研究和测试，人们对输送机皮带的破坏机理有了更清楚的认识。事实上，由于粘结钢绳芯的橡胶产生疲劳，从而导致皮带在接合处失效。因此，在选择皮带时，接合处的疲劳强度或动力强度是一个重要的考虑因素。
DIN2的最新版本基于对边缘张力、瞬间冲击力以及环境等操作条件的考虑，给出了一种皮带选择的方法．对于平坦运行的地面带式输送机，瞬间冲击力可控而且不大，静力安全系数可以取得比较低。同样，如果采用较长时间、较小加速度来启动系统，比如采用变频传动装置(VFD)、宽范围监视控制系统(WRM)或可控液力联轴节，静力安全系数也同样可以取较低。但是，对于像对高倾斜或循环性输送机等特殊系统，由于很难避免出现大的瞬间冲击力，静力安全系数就要取与惯常的6.7差不多或再高一些。
对于高张力的输送机，要求使用带有大量大直径钢缆的重皮带。另外，接合位置处理的越复杂，额定张力就越高。所以说，接合效率随着皮带额定张力的提高而降低。如果接合处的设计很好，较低静力额定张力的皮带也可能有较高动力接合强度，从而达到很高的安全性。
需要指出的是，使用静力强度越高、重量越重的皮带，价格越昂贵，而且导致更高的能耗，要根据实际情况作出适当的选择，并非越大越好。
3.2载物面的保护作用
皮带载物面用来运送材料，并保护皮带芯免遭破坏。在每次皮带经过装载区域时，载物面都可能因为被切割或磨损而损坏。因此，短皮带的耐磨损寿命比较短，也更易受到大的、尖的块状材料的切刮。而对于地面带式输送机，因为循环时间比较长，磨损率相对较低。但是也有相反的情况，即输送机载物面比较长，但寿命却很短。这是因为，进料槽设计的不合理，导致这种结果的出现。如今，可以使用DEM模型设计转载溜槽，从而把进料槽对输送机的影响和磨损降到最低。
例如，南非投产使用了一个6千米长、每小时2200吨输送能力的地面带式输送机。六年后，对载物面的厚度进行了测量，结果在皮带上没有测到明显的磨损。这是因为在设计阶段，进料槽被加以特殊考虑，而且运用了加速输送机和加料的秩序化。很显然，设计的结果在最小化皮带磨损方面是成功的。
总之，增加载物面的厚度，会相应增加皮带的重量。因此，认真仔细地对进料槽进行设计，并用最小的载物面厚度，可以使成本和能耗降到最低。
3.3传动面的设计思路
传动面用来保护皮带芯，并把压力从钢绳芯传到皮带轮和托辊上。压陷阻力是传动面厚度的函数。传动面越厚，压陷阻力和能耗越大。
正常来说，传动面底部的损耗与驱动皮带轮的打滑有关。这种现象可以通过合适的设计而消除。许多专家争论说，托辊在水平曲线上的倾斜和扭转，导致了传动面过早受到磨损。这种意见的产生，源于对皮带经过与其不完全垂直的托辊时行动的误解。
如果倾斜较小，皮带不会滑向一侧，而是通过传动面变形（蠕变）来补偿偏离。上述南非的例子中，托辊在很长的45度的曲线板上有一定的倾斜和扭转，但在使用六年之后，传动面厚度测量结果显示，在传动面上没有显著的磨损。另外，采用一些知名厂家生产的特殊橡胶化合物，可以极大地减少压陷阻力。由此产生的额外费用，可以通过因其降低皮带额定张力和能耗而节省出来。
四、结论
地面带式输送机并非越大越好：错误的设定或过时的经验也不可取。科学的设计与应用理念证明，地面带式输送机的能耗可以通过采用现有的设计工具，并结合设计输送能力、托辊及输送带等装置的优化选择，进行最佳设计，从而降低成本和运行费用，同时也大大减轻了对环境的污染，真正实现节能降耗和环境保护，从源头上践行低碳经济的发展理念。
