地面帶式輸送機廣泛應用于大量塊狀材料的運輸。相對于使用更普遍的卡車而言，輸送機對環境的影響較小。因此，對輸送機能耗進行最優化設計不僅能夠節約開支，還有利于環境保護。實踐證明，在輸送機諸多保護環境的優勢中，較低的碳足跡是其最重要的方面。當然，碳排放量會隨著輸送機所用動力系統的不同而變化。但有一點毋庸置疑，那就是對輸送機能耗最優化設計，必定能夠降低碳排放量。
一、輸送能力及尺寸設計
確定輸送機所需的輸送能力至關重要。絕大多數地面帶式輸送機從初選設備（比如初碎機）運送材料到加工廠，或從加工廠運送到裝卸設施（如碼頭、裝卸站）。這就要求輸送機能夠連續作業以輸送物料。高峰期輸送能力，一般要求超過平均輸送能力的50%以上。
利用庫存、料堆、或是料斗，物料可以連續不斷地裝載到輸送機上。所以，輸送機應按接近平均輸送能力、而不是峰值輸送能力進行設計。這樣不僅可以節省設備成本，也能降低能耗。我們知道，大尺寸系統的各種部件也較大，而且電動機在低于額定功率下工作時，運轉的效率也要低一些。不過，具體到某個輸送機系統的設計，有必要借助于動態模擬的手段進行優化。對于小型向下輸送機系統，按峰值輸送能力進行設計則有一定道理。但對于長距離大輸送能力的輸送機系統而言，按峰值輸送能力進行設計的費用會比較高。總之，設計的最終目標是要求輸送機具有瞬間峰值輸送能力，且不發生溢出現象。然后，依據輸送機的實際載荷分布情況，計算出要求的功率。
絕大多數設計方法(比如CEMA、DIN或ISO)都指定了輸送機在常規操作下的最大容積負荷。在設計輸送機時，這種容積負荷考慮了所允許的最小邊距。在實際應用中，大多數地面帶式輸送機按較低的容積利用率進行設計。對于裝載大塊物體，或需承受瞬時負荷沖擊的，容積利用率通常在75%和85%之間。對于像在工廠內部使用的短程輸送機，考慮到系統停運時的物料溢出、卸空滿載料斗的能力，以及裝載過程變化等因素，習慣上按100%的容積利用率進行設計。短程輸送機的合理設計再一次在費用問題上對大型地面帶式輸送機的設計給出了提示，即：為短程輸送機增加一點設備功率與為大型輸送機系統增加幾兆瓦的功率是完全不同的兩回事。此外，在大型輸送機系統中，短期的裝載峰值與料斗滿載時產生的附加力無任何關聯，而且，其上游設備（比如初碎機）通常也不能夠在幾分鐘內一直都對其全程范圍維持一個比峰值能力高20%-30%的生產能力。
總的來說，按照需求精確地設計，并避免使用對小型系統慣用的簡化，是減少地面帶式輸送機能耗的主要手段。必須記住，一個過設計系統具有更高的固定功率損耗，而且通常效率更低，從而導致運輸單位重量材料的能耗增高。
二、托輥與軸承設計要考慮的環節
2.1托輥的選擇
托輥的選擇將直接決定托輥的滾動阻力。而皮帶的壓陷阻力則由托輥的直徑、垂直載荷、以及皮帶回轉面的橡膠特性綜合決定。對于具有相對低輸送能力的長皮帶，托輥的滾動阻力是一個重要的因素；而對于高輸送能力的輸送機，壓陷阻力是主要因素。
2.2軸承的選擇
如果不考慮關于額定負荷、耐污性能等方面的因素，滾球軸承具有低滾動阻力已是不爭的事實。這也是長距離地面運輸中大都采用滾球軸承的原因。
表1顯示了在5千米長、1000噸／小時輸送能力的地面帶式運煤機上，
分別采用滾柱軸承和滾球軸承的結果的比較。表l中的滾球軸承的數據是來自許多不同的制造商的平均數據，而滾柱軸承的數據來自一個制造商。
從制造商給出的數據看，很顯然，吸收功率有5%的差別。但是，在初始空載起步功率消耗上，存在四倍的差異。滾球軸承初始阻力比運行時大約高25%，而滾柱軸承初始阻力幾乎比運行時高出五倍。表中的例子與現實中的一個20年前投產、采用滾柱軸承的輸送機類似。當時，如果不短路其過載保護，它的900-kW (6x150kW)驅動功率就不能運轉空載的輸送機。但是，在運行幾個小時后，吸收功率降到“正常”值，該輸送機就投入使用了。
另一個需要考慮的因素是，軸承阻力是軸承尺寸的函數。雖然大尺寸軸承將可能減小軸承失效的幾率，但同時也會導致更高的能耗。
2.3密封方法
不同制造商提供了許多不同的密封方法。其中，接觸式密封和緊密間隙的迷宮式密封會產生更高的滾動阻力，尤其在低溫情況下更是如此。一般情況下，都采用脫脂或大間隙的迷宮式密封。
2.4制造質量
托輥的制造質量，比如軸承定位或支架偏差，盡管用理論方法難以估計，但其對輸送機最終的滾動阻力有重要的影響。
表2匯總了托輥質量測試的結果。注意具有類似等級和尺寸的托輥的滾動阻力值的變化范圍。結果顯示，現場使用是最好的測試手段。制造商以往的產品性能記錄可以對它的產品在實際應用中的表現做出最好的預測。
2.5托輥直徑及間距
皮帶壓陷阻力是托輥直徑的反函數。也就是說，托輥直徑越大，壓陷阻力越低。輸送機輸送能力越高，壓陷力與需求的功率關系越大。縮小托輥間距可降低壓陷力，但同時會產生較高的托輥阻力。最合理的托輥間距將根據具體的應用情況來確定。
三、皮帶的選擇與設計因素
皮帶對于地面帶式輸送機的功率需求具有最重要的影響。同時，皮帶也是整個輸送機系統中價格最貴的部分。輸送機能耗是皮帶重量和皮帶表面特性的函數，而皮帶重量又是皮帶額定張力和表面厚度的函數。大多數地面帶式輸送機使用的是鋼繩芯皮帶。
3.1皮帶額定張力的運用
幾年前，皮帶額定張力還一直作為皮帶極限強度（由靜張力測試確定）的一部分。比如，在選擇帆布皮帶時，按計算的最大操作張力，取10倍的安全系數，而選鋼繩芯皮帶時，安全系數取6.7．而在實際應用中，盡管鋼繩芯接合處的靜力強度比皮帶本身的強度要大許多，皮帶通常在拼接處失效。隨著對橡膠性能了解的深入以及廣泛的研究和測試，人們對輸送機皮帶的破壞機理有了更清楚的認識。事實上，由于粘結鋼繩芯的橡膠產生疲勞，從而導致皮帶在接合處失效。因此，在選擇皮帶時，接合處的疲勞強度或動力強度是一個重要的考慮因素。
DIN2的最新版本基于對邊緣張力、瞬間沖擊力以及環境等操作條件的考慮，給出了一種皮帶選擇的方法．對于平坦運行的地面帶式輸送機，瞬間沖擊力可控而且不大，靜力安全系數可以取得比較低。同樣，如果采用較長時間、較小加速度來啟動系統，比如采用變頻傳動裝置(VFD)、寬范圍監視控制系統(WRM)或可控液力聯軸節，靜力安全系數也同樣可以取較低。但是，對于像對高傾斜或循環性輸送機等特殊系統，由于很難避免出現大的瞬間沖擊力，靜力安全系數就要取與慣常的6.7差不多或再高一些。
對于高張力的輸送機，要求使用帶有大量大直徑鋼纜的重皮帶。另外，接合位置處理的越復雜，額定張力就越高。所以說，接合效率隨著皮帶額定張力的提高而降低。如果接合處的設計很好，較低靜力額定張力的皮帶也可能有較高動力接合強度，從而達到很高的安全性。
需要指出的是，使用靜力強度越高、重量越重的皮帶，價格越昂貴，而且導致更高的能耗，要根據實際情況作出適當的選擇，并非越大越好。
3.2載物面的保護作用
皮帶載物面用來運送材料，并保護皮帶芯免遭破壞。在每次皮帶經過裝載區域時，載物面都可能因為被切割或磨損而損壞。因此，短皮帶的耐磨損壽命比較短，也更易受到大的、尖的塊狀材料的切刮。而對于地面帶式輸送機，因為循環時間比較長，磨損率相對較低。但是也有相反的情況，即輸送機載物面比較長，但壽命卻很短。這是因為，進料槽設計的不合理，導致這種結果的出現。如今，可以使用DEM模型設計轉載溜槽，從而把進料槽對輸送機的影響和磨損降到最低。
例如，南非投產使用了一個6千米長、每小時2200噸輸送能力的地面帶式輸送機。六年后，對載物面的厚度進行了測量，結果在皮帶上沒有測到明顯的磨損。這是因為在設計階段，進料槽被加以特殊考慮，而且運用了加速輸送機和加料的秩序化。很顯然，設計的結果在最小化皮帶磨損方面是成功的。
總之，增加載物面的厚度，會相應增加皮帶的重量。因此，認真仔細地對進料槽進行設計，并用最小的載物面厚度，可以使成本和能耗降到最低。
3.3傳動面的設計思路
傳動面用來保護皮帶芯，并把壓力從鋼繩芯傳到皮帶輪和托輥上。壓陷阻力是傳動面厚度的函數。傳動面越厚，壓陷阻力和能耗越大。
正常來說，傳動面底部的損耗與驅動皮帶輪的打滑有關。這種現象可以通過合適的設計而消除。許多專家爭論說，托輥在水平曲線上的傾斜和扭轉，導致了傳動面過早受到磨損。這種意見的產生，源于對皮帶經過與其不完全垂直的托輥時行動的誤解。
如果傾斜較小，皮帶不會滑向一側，而是通過傳動面變形（蠕變）來補償偏離。上述南非的例子中，托輥在很長的45度的曲線板上有一定的傾斜和扭轉，但在使用六年之后，傳動面厚度測量結果顯示，在傳動面上沒有顯著的磨損。另外，采用一些知名廠家生產的特殊橡膠化合物，可以極大地減少壓陷阻力。由此產生的額外費用，可以通過因其降低皮帶額定張力和能耗而節省出來。
四、結論
地面帶式輸送機并非越大越好：錯誤的設定或過時的經驗也不可取。科學的設計與應用理念證明，地面帶式輸送機的能耗可以通過采用現有的設計工具，并結合設計輸送能力、托輥及輸送帶等裝置的優化選擇，進行最佳設計，從而降低成本和運行費用，同時也大大減輕了對環境的污染，真正實現節能降耗和環境保護，從源頭上踐行低碳經濟的發展理念。
