畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）掘進(jìn)機(jī)行走減速器與履帶板設(shè)計(jì)

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1、中文題目：掘進(jìn)機(jī)行走減速器與履帶板設(shè)計(jì)外文題目：THE DESIGN OF THE WALKING REDUCER AND THE TRACKED PLATE畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共 46 頁(yè)（其中：外文文獻(xiàn)及譯文 8 頁(yè)） 圖紙共 4張 完成日期 2007 年 6 月 答辯日期 2007 年 6 月目錄目錄引言1 行走機(jī)構(gòu)的參數(shù)計(jì)算1.1 行走機(jī)構(gòu)的功用和組成1.2 行走機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的確定1.2.1 履帶板寬度的確定1.2.2 左右履帶中心距的確定1.2.3 單側(cè)履帶接地長(zhǎng)度的確定1.2.4 履帶平均接地比壓的確定1.2.5 單側(cè)履帶牽引力的確定1.3 履帶行走的功率1.3.1 行走實(shí)際功率1.3

2、.2 單邊履帶行走機(jī)構(gòu)輸入功率的計(jì)算確定1.3.3 履帶對(duì)地面附著力校核計(jì)算2 驅(qū)動(dòng)元件的選取及參數(shù)計(jì)算3 行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1 已知條件3.2 選取行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)類(lèi)型和傳動(dòng)簡(jiǎn)圖3.3 配齒計(jì)算3.4 初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù)3.4.1 齒輪材料和熱處理的選擇3.4.2 齒輪模數(shù)的計(jì)算3.5 嚙合參數(shù)的計(jì)算3.5.1 變位中心距的計(jì)算3.5.2 變位系數(shù)的計(jì)算3.6 幾何尺寸的計(jì)算3.6.1 分度圓直徑的計(jì)算3.6.2 齒根圓直徑和齒頂圓直徑的計(jì)算3.6.3 基圓直徑的計(jì)算3.6.4 節(jié)圓直徑的計(jì)算3.7 裝配條件的驗(yàn)算3.7.1 鄰接條件3.7.2 同心條件3.7.3 安裝條件3.8 傳

3、動(dòng)效率的計(jì)算3.9 各構(gòu)件切向力的計(jì)算3.10 齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算3.10.1 齒面接觸強(qiáng)度校核3.10.2 齒根彎曲強(qiáng)度校核3.11 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.11.1 高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.11.2 低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.11.3 轉(zhuǎn)臂與心軸的設(shè)計(jì)4 履帶板設(shè)計(jì)4.1 形式的選擇4.2 材料的選擇4.3 形狀和尺寸的選擇4.4 鏈和鏈輪的參數(shù)計(jì)算5 實(shí)現(xiàn)互換性的設(shè)計(jì)5.1 履帶板參數(shù)變更設(shè)計(jì)5.1.1 履帶板參數(shù)計(jì)算5.1.2 減速器已知條件的變更5.2 履帶板結(jié)構(gòu)變更設(shè)計(jì) 6 結(jié)論致謝附錄 A附錄 B摘要：摘要：Abstract引言1 行走機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定1.1 行星機(jī)構(gòu)的組成和功用履帶行走機(jī)構(gòu)的功能是支撐機(jī)體并

4、將由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸入的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩變成掘進(jìn)機(jī)在地面上的移動(dòng)和牽引力，它可以使機(jī)器實(shí)現(xiàn)推進(jìn)、調(diào)用、轉(zhuǎn)彎等。對(duì)于履帶行走機(jī)構(gòu)的抓哦性能要求良好的附著力，較低的接地壓力，較小的滾動(dòng)阻力，其結(jié)構(gòu)由履帶架、履帶、驅(qū)動(dòng)鏈輪、支撐輪、引導(dǎo)輪和張緊裝置。1.2 行走機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的確定1.2.1 履帶板寬度b按經(jīng)驗(yàn)公式 (1-1)3(0.9 1.1)209bG已知G=31T,所以b=590 722（mm） 為了不應(yīng)接地比壓過(guò)小浪費(fèi)材料取b=500mm1.2.2 左右履帶中心距離B =17502250(mm) 取B=2000mm (1-2)(3.5 4.5)Bb1. 2.3 單側(cè)履帶接地長(zhǎng)度L=32004400（m

5、m） 取L=3000mm (1-3)(1.6 2.2)LB1.2.4 履帶板平均接地比壓p=0.103 (1-4)10002SGpbL已知GS掘進(jìn)機(jī)總重量 GS=310KN1.2.5 單側(cè)履帶牽引力T1 (1-5)2222112244(1)(1)24SSuG LG fnuGSLnTRBLBL式中 f-滾動(dòng)阻力系數(shù)，0。08-1。0；取f=1.0u-轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)，0.8-1.0；取u=0.98n-掘進(jìn)機(jī)重心與行走機(jī)構(gòu)接地形心的縱向偏心距n，n=500mm所以 T1=247KN1.3 行走機(jī)構(gòu)的功率1.3.1 行走機(jī)構(gòu)的實(shí)際功率已知行走速度v=0.5m/min，所以 (1-6)12470.52.0

6、66060TvPkw實(shí)1.3.2單邊履帶行走機(jī)構(gòu)輸入功率的計(jì)算確定 (1-7)112pP實(shí)式中: 單邊履帶行走機(jī)構(gòu)的輸入功率， ； 履帶鏈的傳動(dòng)效率； 驅(qū)動(dòng)裝置減速器的傳動(dòng)效率。 取值范圍，有支重輪時(shí)取0.890.92，無(wú)支重輪時(shí)取0.710.74。由（1-7）公式得1122.062.820.900.812PPkW實(shí)1.3.3履帶對(duì)地面附著力校核計(jì)算單邊履帶行走機(jī)構(gòu)的牽引力必須大于或等于各阻力之和，但應(yīng)小于或等于單邊履帶與地面之間的附著力。 （1-113100.8248TGkN8）2 驅(qū)動(dòng)元件的選擇和參數(shù)計(jì)算按經(jīng)驗(yàn)公式:驅(qū)動(dòng)鏈輪直徑 （2-4(75 85)(310 356)qSDGmm1）取=

7、350mm，輸出轉(zhuǎn)矩qD124735043.225.22qTQTKN m方案1 根據(jù)電機(jī)和參考文獻(xiàn)7表4.12-1可選電機(jī)如表2-1：表2-1 電機(jī)參數(shù)對(duì)比表Tab.2-1 Table of Electrical parameters contrast型號(hào)Y90L-2Y100L1-4Y112M-6YB2S-8轉(zhuǎn)速r/min28401420940750重量kg25344563傳動(dòng)比I5680284018801500四種電機(jī)傳動(dòng)比過(guò)大，為了減速器結(jié)構(gòu)緊湊，不應(yīng)使用電機(jī)。方案2 根據(jù)功率和文獻(xiàn)14表17-5-68可選用于行走機(jī)構(gòu)的馬達(dá)如表2-2表2-2 馬達(dá)參數(shù)對(duì)比表Tab.2-2 Table of

8、 Contrast motor parameters型號(hào)MFB5MFB10MFB20MFB29MVB5MVB10額定轉(zhuǎn)矩N.m31641011783161輸出最小轉(zhuǎn)速r/min770373200114770320 （2-pMw2）由公式（2-2）得 所以2pMn2pnM馬達(dá)MFB5對(duì)應(yīng)的最低轉(zhuǎn)速2.5 601000770 / min2 3.14 31nr馬達(dá)MFB10對(duì)應(yīng)的最低轉(zhuǎn)速2.5 601000373 / min2 3.14 64nr馬達(dá)MFB20對(duì)應(yīng)的最低轉(zhuǎn)速2.5 601000236 / min2 3.14 101nr馬達(dá)MFB29對(duì)應(yīng)的最低轉(zhuǎn)速2.5 601000114 / min

9、2 3.14 178nr馬達(dá)MVB5對(duì)應(yīng)的最低轉(zhuǎn)速2.5 601000770 / min2 3.14 31nr馬達(dá)MVB10對(duì)應(yīng)的最低轉(zhuǎn)速2.5 601000392 / min2 3.14 61nr轉(zhuǎn)速越大，減速器的傳動(dòng)比也越大，即結(jié)構(gòu)也越大，為了使減速器結(jié)構(gòu)緊湊且滿(mǎn)足轉(zhuǎn)矩要求：，選MFB29柱塞馬達(dá)，取其轉(zhuǎn)速n=120r/min，所以總傳TT額動(dòng)比1202400.5nin輪3 行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1 已知條件 該行星傳動(dòng)的輸入功率 p1=2.82kw,輸入轉(zhuǎn)速 n1=120r/min,傳動(dòng)比=240,要求pi該行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸較小，傳動(dòng)效率較高，工作環(huán)境較差，沖擊嚴(yán)重。3.2

10、選取傳動(dòng)類(lèi)型和傳動(dòng)簡(jiǎn)圖根據(jù)已知條件：結(jié)構(gòu)緊湊和外廓尺寸小，傳動(dòng)比大，故選用具有單齒圈行星輪的 3Z（）型行星傳動(dòng)較為合適，其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖 3-1圖 3-1 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖Fig.3-1 Map of transmission system3.3 配齒計(jì)算根據(jù)=240 和參考文獻(xiàn)1表 3-6，在=239.875 處pibaei取 za=16 zb=98 ze=101 zc=42 np=3=0.05% 滿(mǎn)足條件bpaepiiii 為了使 3Z（）型行星傳動(dòng)能正常嚙合，必須將其各嚙合齒輪副進(jìn)行角度變位。3.4 初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù)3.4.1 齒輪材料和熱處理的選擇根據(jù)實(shí)際情況和參考文獻(xiàn)1表 6-3，

11、選取中心輪 a 和行星輪 c 均采用 20CrMnTi,滲碳淬火，齒面硬度 58-62HRC，加工精度均為 6 級(jí)，根據(jù)參考文獻(xiàn)1圖 6-12 和圖 6-27，取=1400N/m2和=340N/mm2,內(nèi)齒輪 b 和 e 均采用 42CrMo,調(diào)limHlimF質(zhì)硬度 217-259HB，加工精度均為 7 級(jí)，根據(jù)參考文獻(xiàn)1圖 6-11 和 6-26，取=780N/mm2和=260N/mm2.limHlimF3.4.2 齒輪模數(shù)的計(jì)算按彎曲強(qiáng)度的初算公式，計(jì)算齒輪的模數(shù) m， (3-1)11321limAFFPFamdFT K KKYmkz現(xiàn)已知 z1=16,=340N/mm2,小齒輪名義轉(zhuǎn)矩

12、limF=54.64N.m,取算式系數(shù) km=12.1,按參考文獻(xiàn)1112.595499549120 3ppTn n1表 6-6 取取使用系數(shù) KA=2.25，按參考文獻(xiàn)1表 6-5 取綜合系數(shù)=2.0，取接觸強(qiáng)度計(jì)算的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù) KHP=1.2（在無(wú)FK均勻載荷下） ，KFP=1+1.5（KHP-1）=1.3；由參考文獻(xiàn)1圖 6-22 查得齒形系數(shù) YFa1=2.67,由參考文獻(xiàn)1表 6-5 查得齒寬系數(shù)=0.6（0.75） ，dd由公式 3-1 得齒輪模數(shù) m 為 取 m=33254.642.252.0 1.32.6712.13.070.6 16340m 3.5 嚙合參數(shù)的

13、計(jì)算 3.5.1 變位中心距的計(jì)算 在三個(gè)嚙合齒輪副 a-c，b-c 和 e-c 中，其標(biāo)準(zhǔn)中心距 a 11()3 (1642)8722acacam zz 11()3 (9842)8422bcbcam zz 11()3 (10142)88.522ececam zz ，不滿(mǎn)足同心條件，故需角度變位acbcecaaa根據(jù)建議：公共角度變位中心距 a=aec=88.5mm3.5.2 變位系數(shù)的計(jì)算已知 za+zc=58,zb-zc=56 和 ze-zc=69，m=3,a=88.5 及壓力角，203Z（）型行星傳動(dòng)角度變位的嚙合參數(shù)如表 3-1：表 3-1 基本參數(shù)表Tab.3-1 Table of

14、basic parameters項(xiàng)目計(jì)算公式a-cb-ce-c中心距變 動(dòng)系數(shù) yaaymya=0.5yb=1.5ye=0嚙合角a arccos(cos)aa22.5ac26.9bc20ec變位系數(shù)和x()2tanzxinvinv0.527acx1.770bcx0ecx齒頂高變動(dòng)系數(shù) yyxy 0.027ay0.270by0ey齒頂圓壓力角a,111arccosbaadd222arccosbaadd37.5aa27.5ac27.5ac21.6ab27.5ac16.7ae重合度11221 (tantan)2(tantan)aazz1.649a2.294b2.076e確定各齒輪的變位系數(shù)（1）a-

15、c 齒輪副 當(dāng)齒頂系數(shù) ha*=1,壓力角時(shí)，避免根切的最小變位系20數(shù) , minxmin170.058817azx 中心輪 a 變位系數(shù) （小齒輪輸入，故 x=0.08） min0.5()0.383caaacacacazzxxxyxmmxzz 0.5270.3830.144cacaxxxmm(2)b-c 齒輪副 現(xiàn)已知和,所以1.770bcx0.144cx 1.914bbccxxxmm(3)e-c 齒輪副 現(xiàn)已知和， 所以0ecx0.144cx 0.144eeccxxxmm3.6 幾何尺寸的計(jì)算3.6.1 分度圓直徑的計(jì)算齒輪均采用 z0=25,=1.25 的插齒刀加工,*0ha且齒輪均為

16、直齒輪=0.25， *C分度圓直徑 da=mza=48mm,dc=mzc=126mm,db=mzb=294,de=mze=303mm3.6.2 齒根圓直徑和齒頂圓直徑的計(jì)算插齒刀按中等磨損程度考慮，取 x0=0 查參考文獻(xiàn)1表 4-7，得 da0=83.1mm1.切齒時(shí)的嚙合角00002()tan0.02170aaaxxinvinvzz 0002()tan0.01647cccxxinvinvzz0002()tan0.03399bbbxxinvinvzz0002()tan0.01628eeexxinvinvzz查文獻(xiàn)1表 4-6， 022 3322.55a 020 3620.6c026 326.

17、05b 0 20 36 20.6e2. 切齒時(shí)中心距變動(dòng)系數(shù) 00cos(1)0.3582aaoazzy 00cos(1)0.1302ccoczzy00cos(1)1.6772bbobzzy00cos(1)0.14752eeoezzy3. 切齒時(shí)的中心距0a 000()62.572aaazzamymm 000()100.892ccczzamymm 000()114.532bbbzzamymm 000()114.442eeezzamymm4. 齒根圓直徑fd 002262.5783.142.04faaadadmm 0022 100.8983.1118.68fccadadmm 0022 114.5

18、383.1312.16fbbadadmm 0022 114.4483.1311.98feeadadmm5. 齒頂圓直徑ad *2 2288.5118.681.556.82aafcdadC m *2 2288.542.041.5133.46acfadadC m *2 2288.5118.681.5279.18abfcdadC m *2 2288.5118.681.5279.18aefcdadC m3.6.3 基圓直徑bdcos45.1baaddmmcos118.4bccddmmcos276.3bbbddmmcos284.7beeddmm3.6.4 節(jié)圓直徑d 2 48.83aaaczdammzz

19、 2 128.17ccaczdammzz2 309.75bbbczdammzz2 303eeeczdammzz3.7 裝配條件的驗(yàn)算3.7.1 鄰接條件 即2sinacacdanp現(xiàn)已知 即滿(mǎn)足條件180133.462 88.5 sin152.423acd3.7.2 同心條件 即coscoscosacbcecacbceczzzzzz 各嚙合齒輪副的嚙合角為 22.5ac26.9bc20ec 其中 16az 42cz 98bz 101ez 即得 164298421014262.78cos22.5cos26.9cos203.7.3 安裝條件 （得數(shù)為整數(shù)，滿(mǎn)足條件）1698383acpzzn （得

20、數(shù)為整數(shù)，滿(mǎn)足條件）101162533eazz3.8 傳動(dòng)效率的計(jì)算因 b 輪固定，a 輪輸入，e 輪輸出 且知bedd 故 (3-2)0.98111baebxaeaeip 986.12516bazpz240baepii其嚙合損失系數(shù) xxxbembme 112.3()xmbmcbfzz112.3()xmemebfzz取輪齒的嚙合摩擦系數(shù)且，代入式中0.1mfczbzez 0.00313xmb0.00320 xme0.00633xbe所以由公式（3-2）得 傳動(dòng)效率較0.980.812240110.0063316.125bae 大，滿(mǎn)足要求3.9 各構(gòu)件切向力的計(jì)算各構(gòu)件受力分析如圖 3-2：

21、圖 3-2 受力分析圖Fig.3-2 Map of force analysis中心輪 a 的轉(zhuǎn)矩 112.8295499549175.1 .120apTN mn 中心輪 a 的切向力320002000175.12.39 10348.83caapaFTNn d 單齒圈行星輪的切向力為 32.39 10accaFFN330348.832.39 1090309.75303eabcceacacbeddFFFFKNdd330948.832.39 1092309.75303baeccebcacacbeddFFFFFKNdd內(nèi)齒輪 b 的切向力 90cbbcFFKN內(nèi)齒輪 b 的轉(zhuǎn)矩 14.2000bbe

22、cdTFN m內(nèi)齒輪 e 的切向力 92ceecFFKN內(nèi)齒輪 e 的轉(zhuǎn)矩 41.8.2000beecpdTFnN m3.10 齒輪強(qiáng)度校核由于 3Z（）型行星齒輪傳動(dòng)具有長(zhǎng)時(shí)間工作的特點(diǎn)，且具有結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸較小和傳動(dòng)比大的特點(diǎn)，針對(duì)其工作特點(diǎn)，則需對(duì)其進(jìn)行齒面接觸強(qiáng)度校核和彎曲應(yīng)力強(qiáng)度校核 即HHPFFP和3.10.1 齒面接觸強(qiáng)度校核（1）a-c 齒輪副1.有關(guān)參數(shù)a. 使用系數(shù)AK使用系數(shù)按中等沖擊參考文獻(xiàn)1表 6-7 得=1.5AKAKb. 動(dòng)載荷系數(shù)VK ()19100 xaaxdnnv 12016.84 / min116.125axnnrp 48.83(12016.84)0.

23、0054019100 xv已知中心輪 a 和行星輪 c 的精度為 6 級(jí)1200BVxAKAvc.齒向載荷分布系數(shù) （接觸良好）HBK1HBKd.齒間載荷分布系數(shù)HK已知中心輪 a 和行星輪 c 的精度為 6 級(jí)，齒輪為硬齒面直齒輪查文獻(xiàn)1表6-9，=112HHKKe.載荷分配不均勻系數(shù) 已知內(nèi)齒輪 b 浮動(dòng)HPK121.2HPHPKKf.節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Hz 查文獻(xiàn)1圖 6-9 得0.527/0.0091642aacxzz2.32Hzg.彈性系數(shù)Ez 查文獻(xiàn)1表 6-10 2189.8/EzNmmh.重合度系數(shù)z已知，查文獻(xiàn)1圖 6-10 1.649a0b0.87zi.螺旋角系數(shù) zcos1zj

24、.a 齒輪分度圓直徑及 a 齒輪工作齒寬 b1d 已知 取0.6d1480.628.8dbdmm40abmm2.計(jì)算齒面接觸應(yīng)力0H （3-011tHHEFuz z z zd bu3） （3-1011HHAVHHHPK K KKK4） （3-2022HHAVHHHPK K KKK5）由公式（3-3） 、 （3-4） 、 （3-5）得、20592/HN mm21794/HN mm22794/HN mm3.計(jì)算齒面許用接觸應(yīng)力HP （3-limlimHHPNTLVRWXHzz z z z zs6）已知=1400N/mm2,由文獻(xiàn)1表 6-11 查得=1.5，要求不允許點(diǎn)蝕，limHlimHs使用壽

25、命長(zhǎng)，查文獻(xiàn)1表 6-12，又75 10CN ，接觸強(qiáng)度4560()60 (120 16.84) 31.86 1010LaxpNnn n t壽命系數(shù)=1.6；已知，查文獻(xiàn)1表 6-14，潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)NTzLCNN=1.0；已知大齒輪 HB=600，齒面工作硬度系數(shù)RWXz z z查文獻(xiàn)1表 6-15，尺寸系數(shù)，由公式1301.20.921700WHBz1.0Xz（3-6）得3214001.6 1.0 1.00.921.374 10/1.5HPNmm4.強(qiáng)度條件 滿(mǎn)足條件3127941.374 10HHHPb-c 齒輪和 e-c 齒輪副為內(nèi)嚙合，所以無(wú)需進(jìn)行齒面接觸強(qiáng)度校核3.10.2 齒根

26、接觸強(qiáng)度校核（1）a-c 齒輪副1. 有關(guān)參數(shù)a. 使用系數(shù) AK 使用系數(shù)按中等沖擊查文獻(xiàn)1表 6-7 得=1.5AKAKb. 動(dòng)載荷系數(shù)VK()48.83(12016.84)0.005401910019100 xaaxdnnv12016.84 / min116.125axnnrp1200BVxAKAvc. 齒向載荷分布系數(shù)FBK1(1)FbFKu由文獻(xiàn)1圖 6-7（b）得0.85Fu 0.5 0.588.50.9248daad由文獻(xiàn)1圖 6-8 得，1.25b1.21FKd. 齒間載荷分配系數(shù)FK齒輪為硬齒面直齒輪，精度為 6 級(jí)查文獻(xiàn)1表 6-9，1.0FKe. 行星輪間載荷分配系數(shù)FP

27、K已知 1.2HPK1 1.5(1.2 1)1.3FPK f. 齒形系數(shù)FY 根據(jù),由文獻(xiàn)1圖 6-16cosanaazzz42coscncczzz22 查得， 12.65FY22.28FYg. 應(yīng)力休整系數(shù)saY根據(jù),由文獻(xiàn)1圖 6-2216cosanaazzz42coscncczzz查得，11.59sY21.76sYh. 重合度系數(shù) Y已知，1.649a00.750.750.250.250.701.649aYi. 螺旋角系數(shù) Y 11120Y j. 齒輪 a 的工作齒寬和行星輪 c 的齒寬已知，0.6d28.8caadbbdmm工2. 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力F （3-111tFFsaAVFFFP

28、FYY Y Y K K KKKbm7） （3-222tFFsaAVFFFPFYYY Y K K KKKbm8）由公式（3-7） 、 （3-8）得、，取彎曲應(yīng)力21192/FN mm22183/FN mm=200N/mm2F3. 計(jì)算許用齒根應(yīng)力FP （3-limlimFFPSTNTrelTRrelTxFY YYYYs9）已知齒根彎曲疲勞極限=340N/mm2,由文獻(xiàn)1表 6-11 查得最小安全系數(shù)limF=2；應(yīng)力系數(shù)，按所給定的區(qū)域取時(shí)，取=2；壽命limFsSTYlimFlimFSTY系數(shù)按文獻(xiàn)1表 6-16 中公式，NTY60.023 10()NTLYN，所以；460()60(120 1

29、6.84) 3 1.86 10LaxpNnn n t 1.11NTY齒根圓角敏感系數(shù)按文獻(xiàn)1圖 6-33 查得；相對(duì)吃根邊面relTY1relTY狀況系數(shù)按文獻(xiàn)1表 6-18 中對(duì)應(yīng)公式RrelTY ，取齒根表面微觀不平度0.11.6740.529(1)RrelTzYR，所以；尺寸系數(shù)12.5zR 0.11.6740.529(12.51)0.988RrelTY按文獻(xiàn)1表 6-17 中對(duì)應(yīng)的公式計(jì)算；xY1.050.011.0 xnYm所以由公式（3-10）得23402 1.11 1 0.988 1.02380.3/2FPN mm 4. 強(qiáng)度條件 滿(mǎn)足條件200380.3FFP（2）b-c 齒輪

30、副已知，仿上查表或計(jì)算得298z 142z lim260/FNmm，1.5AK1VK1.01FK21.1FK1.3FPK， 22.05FY21.92sY20.577Y，1Y2sTY1.148NTY1relTY0.988RrelTY1.02xY ，取 齒寬 b=30mm，由公式（3-7） 、 （3-8） 、 （3-9）得2222221385/FtFsaAVFFFPFFYYY Y K K KKKNmmbm2limlim401/FFPSTNTrelTRrelTxFY YYYYNmms所以 滿(mǎn)足條件2FFP（3）e-c 齒輪副仿上 與內(nèi)齒輪 b 不同的系數(shù)為=2，=1.85，=0.61 其他系數(shù)相2F

31、Y2saY2Y同，所以由公式（3-7） 、 （3-8） 、 （3-9）得2222221367.5/FtFsaAVFFFPFFYYY Y K K KKKN mmbm2limlim401/FFPSTNTrelTRrelTxFY YYYYNmms所以，滿(mǎn)足條件2FFP3.11 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.11.1 高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 1.擬定軸上零件的裝配方案 如圖 3-2：圖 3-3 裝配方案圖Fig.3-3 Map of assembly programme 2.按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度 軸段 1 用于安裝聯(lián)軸器，其直徑應(yīng)該與聯(lián)軸器的孔徑相配合，因行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)的要求，已知軸段 2 的直徑 d

32、2=57mm，取 d1=50mm.聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，已知 T=175.1N/mm，所以caATK T2.25AK，選彈性柱銷(xiāo)蓮軸器 HL4，其許用轉(zhuǎn)矩為 1250N.mm，半聯(lián)394.caTN m軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為 84mm，半聯(lián)軸器左端用軸端擋圈定位，按軸段1 的直徑 d1=55mm，取擋圈直徑 D=60mm，為保證軸端擋圈壓緊半聯(lián)軸器，軸段 1 的長(zhǎng)度 L1應(yīng)比半聯(lián)軸器配合段轂孔長(zhǎng)度短 2-3mm ,所以軸段 1 長(zhǎng)度L1=82mm。 軸段 2 根據(jù)減速器與軸承端蓋的結(jié)構(gòu)，確定端蓋總寬度為 30mm，根據(jù)端蓋裝拆要求，取端蓋外端面與半聯(lián)軸器與半聯(lián)軸器右端面之間的距離為 25mm， （

33、2）區(qū)域?yàn)檩S承， ，兩軸承均選用深溝球軸承，根據(jù)軸的直徑選6211 型號(hào)軸承（B=21mm） ，所以軸段 2 長(zhǎng)度 L2=25+5+30+21+21+40=142mm （5mm 為軸套寬度） 軸段 3 （6）區(qū)域?yàn)槊芊馊?，根?jù)密封圈 d3=50mm，為了使 e 齒輪有足夠的空間取 L3=50mm。3.軸上的周向定位半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用 A 型普通平鍵聯(lián)接，按 d1=55mm 查文獻(xiàn)7表4.5-1 選平鍵 L=70mm,半聯(lián)軸器與軸的配合為 H7/k6；滾動(dòng)軸16 10b h承與軸的周向定位采用過(guò)度配合，因此軸段直徑尺寸公差取 m6。4.確定軸上圓角和倒角的尺寸 軸肩處的圓角半徑為 R1m

34、m,軸端倒角取2 455.軸強(qiáng)度校核1)求軸的載荷（2）和（3）區(qū)域軸承受力情況較為復(fù)雜不易計(jì)算，可以假設(shè)載荷全加載在一個(gè)軸承上，如果軸和軸承強(qiáng)度均滿(mǎn)足條件，則實(shí)際情況的軸和軸承也滿(mǎn)足條件。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖L1=82+30+30-21/2=132mm L2=21/2+21+15+5=52mmL3=15+5+21/2=31mm L4=21/2+50=60mm圖 3-4 受力分析圖Fig.3-4 Map of force analysis圖 3-5 水平方向受力分析圖Fig.3-5 Map of force analysis in the level of dir

35、ectionRH1=893N RH2=1497N圖 3-6 水平方向彎矩圖Fig.3-5 Map of moment in the level of direction MH=RH1xL2=4.6436X104N.mm圖 3-7 垂直方向受力分析圖Fig.3-7 Map of force analysis in the vertical direction RV1=370N RV2=620N圖 3-8 垂直方向彎矩圖Fig.3-8 Map of moment in the vertical direction Mv=RV1xL2=3.071X104N.mm圖 3-9 合成彎矩圖Fig.3-9

36、Map of synthesis moment2245.56710.HVMMMN mm圖 3-10 轉(zhuǎn)矩圖Fig.3-10 Map of torqueaT=0.6T=0.6x175.1=1.0506x105圖3-11 當(dāng)量彎矩圖Fig.3-11 Map ofequivalent moment225(aT)1.19 10.McaMN mm2)校核軸的強(qiáng)度 齒輪軸的材料為20CrMnTi,查文獻(xiàn)1表6-3得，則21080/BN mm即取，軸的計(jì)算應(yīng)力為 0.09 1.0B2 108/N mm 5231.19 1011/ 0.1 48caMcaN mmW6.軸上軸承的壽命計(jì)算查文獻(xiàn)7表4.6-1深溝

37、球軸承型號(hào)6211的主要性能參數(shù)Cr=33.5KN1）計(jì)算軸承支反力 1.水平支反力 R1H=RH1=893N R2H=RH2=1497N2.垂直支反力 R1V=RV1=370N R2V=RV2=620N3.合成支反力 22111967RR HR VN 222221620RR HR VN2）軸承的動(dòng)載荷 r1P11967xRRNr2P221620 xRRN3）軸承的壽命因，故應(yīng)按計(jì)算，由文獻(xiàn)6表5-9和5-10查得fp=1.5,ft=1(按一r2r1PPr2P年工作300天，一天20小時(shí)計(jì)算)6633r210101 33.5 10()()70.860P60 1201.5 1620hftCrLn

38、fp年7.軸上鍵的校核2Tdklpp式中 k-鍵與輪轂接觸高度l-鍵的工作長(zhǎng)度，l=L-b/2=70-8=62mm 滿(mǎn)足條件222 175.120.5/55562TNmmdkl pp3.11.2 低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核1. 擬定軸上零件的裝配方案如圖3-12圖 3-12 裝配方案圖Fig.3-12 Map of assembly programme2. 確定各軸徑和長(zhǎng)度軸段1用于聯(lián)接鏈輪，根據(jù)以后計(jì)算和選取可知 ，鏈輪排距190dmm。初定,軸承選用文獻(xiàn)7中最大的型號(hào)77.55Ptmm1100lmm6220（d=100,D=180,B=34）與其相配合的軸的直徑為100mm即軸段2的直徑，軸承

39、端蓋總寬度為30mm，軸段2長(zhǎng)度2100dmm2530103lBBmm3. 軸上零件周向定位驅(qū)動(dòng)鏈輪與軸的周向定位采用對(duì)稱(chēng)A型普通平鍵，鍵規(guī)格，25 10b h長(zhǎng)度L=60mm；滾動(dòng)軸承的周向定位采用過(guò)度配合，因此軸段直徑尺寸公差取m6。4. 軸上圓角和倒角尺寸 各軸肩處圓角半徑R2 ，軸端倒角為2 455. 軸的強(qiáng)度校核1）根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖 16010/ 234/ 272Lmm49.2 10tecFF 234/ 2534/ 239Lmm4tan3.35 10rtecFFN 334/ 230100147Lmm26.32rFKN圖 3-13 受力分析圖Fig.3

40、-13 Map of force analysis圖 3-14 水平方向受力分析圖Fig.3-14 Map of force analysis in the level of directionRH1=63680N RH2=54640N 圖 3-15 水平方向彎矩圖Fig.3-15 Map of moment in the level of direction MH1=FtxL1=6.624x106N.mm圖 3-16 垂直方向受力分析圖Fig.3-16 Map of force analysis in the vertical directionRV1=95300N RV2=61800N 圖

41、 3-17 垂直方向彎矩圖Fig.3-17 Map of moment in the vertical directionMV=FrxL1=2.412x106N.mm圖 3-18 合成彎矩圖Fig.3-18 Map of synthesis moment N.mm226117.05 10MMHMV圖 3-19 轉(zhuǎn)矩圖Fig.3-19 Map of torqueaT=0.6x4.1814x104=2.5x104N.mm圖3-20 當(dāng)量彎矩圖Fig.3-20 Map ofequivalent moment 22611(aT)7.05 10.caMMN mm2)校核軸的強(qiáng)度 軸的材料為42CrMo,

42、查文獻(xiàn)1表6-3，則2686/BN mm，即，軸的計(jì)算應(yīng)力 0.09 0.1B2 691/N mm6237.05 1070.5/ 0.1 100cacaMNmmW6. 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1）判斷危險(xiǎn)截面從彎矩圖中可知C面為應(yīng)力集中點(diǎn)且彎矩較大，所以C面為危險(xiǎn)截面。2）計(jì)算危險(xiǎn)截面應(yīng)力截面彎矩M 6672177.05 105.385 10.72MN mm截面上的扭矩T T=41814N.mm抗彎截面系數(shù) W=0.1d3=0.1x1003=100000mm3抗扭截面系數(shù) WT=0.2d3=0.2x1003=200000mm3截面上的彎曲應(yīng)力 253.85/bMNmmW街面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 20.20

43、907/TTNmmW彎曲應(yīng)力幅 253.85/abMNmmW彎曲平均應(yīng)力 20/mNmm扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等，即20.105/amN mm3）確定影響系數(shù)軸的材料為42CrMo,調(diào)質(zhì)處理。由文獻(xiàn)16-3查得，2686/BN mm，。21370/N mm21210/N mm軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù)、。根據(jù)，kk/2/950.021r d ，由文獻(xiàn)7表4-5經(jīng)插值得，/100/951.053D d 2.02k1.36k尺寸系數(shù)、。根據(jù)軸截面為圓截面查文獻(xiàn)7圖4-18得，0.63。0.78表面質(zhì)量系數(shù)、。根據(jù)和表面加工方法為精車(chē)，查2686/BN mm文獻(xiàn)7圖4-19得。0.84材料

44、彎曲、扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù)，。0.10.50.05由上面結(jié)果可得 13703.42.02 53.85amSK 121014181.36 0.1050.05 0.105amSK 22223.4 14183.43.41418caS SSSS查文獻(xiàn)7表4-4中的敘用安全系數(shù)S值，可知軸安全7. 軸上軸承的壽命查文獻(xiàn)7表4.6-1深溝球軸承6220主要性能參數(shù):動(dòng)載荷Cr=94KN1）算軸承支反力1.水平支反力 R1H=RH1=63680N R2H=RH2=54640N2.垂直支反力 R1V=RV1=953004N R2V=RV2=61800N3.合成支反力 2251111.146 10RR HR VN22

45、52221.36 10RR HR VN2）軸承動(dòng)載荷 51111.146 10rPxRRN52221.36 10rPxRRN3）軸承壽命查文獻(xiàn)7表5-9，5-10得fp=1.5,ft=1(一年工作300天，一天20小時(shí))66335r10101 94000()()1.3660P600.5 1.5 1.36 10hftCrLnfp年8. 軸上鍵的強(qiáng)度校核 查文獻(xiàn)6表2-21得2Tdklpp260/Nmmp式中 k-鍵與輪轂槽接觸高，k=h/2=7mml-鍵的工作長(zhǎng)度，l=L-b/2=48.5mm 滿(mǎn)足條件42224.1814 102.46/100748.5TNmmdklpp3.11.3 轉(zhuǎn)臂和心軸

46、設(shè)計(jì)中心輪a和行星輪c的中心距為a=aac=88.5mm，選用雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂，如圖3-21：圖3-21 轉(zhuǎn)臂方案圖Fig.3-21 Map of planetd1孔與高速上軸上軸承配合，故d1=100mm.d2孔與心軸配合，需滿(mǎn)足d2/24 滿(mǎn)足條件AQnK Fe347 0.51.8 22.895 可互換性設(shè)計(jì)5.1履帶板參數(shù)的變更設(shè)計(jì)5.1.1履帶板參數(shù)計(jì)算1.履帶板寬度b 按經(jīng)驗(yàn)公式 已知G=31T3(0.9 1.1) 209bG所以b=590 722（mm） 為了不應(yīng)接地比壓過(guò)小浪費(fèi)材料取b=500mm2.左右履帶中心距離B =17502250(mm) 取B=2000mm(3.5 4.

47、5)Bb8. 單側(cè)履帶接地長(zhǎng)度L=32004400（mm） 取L=3000mm(1.6 2.2)LB9. 履帶板平均接地比壓p=0.103 已知GS掘進(jìn)機(jī)總重量 GS=310KN10002SGpbL5.1.2減速器已知條件的變更1.單側(cè)履帶牽引力222112244(1)(1)424SSSuG LG fuG LnnTRBLBL式中 f-滾動(dòng)阻力系數(shù)，0.081.0；取f=1.0u-轉(zhuǎn)向阻力系數(shù)，0.81.0；取u=0.98n-掘進(jìn)機(jī)重心與行走機(jī)構(gòu)接地形心的縱向偏心距；n=500mm計(jì)算得 T1=256.3KN2.行走機(jī)構(gòu)實(shí)際功率P 行走機(jī)構(gòu)的行走速度v=0.5m/min=2.14kw1256.3

48、 0.56060TvP3.驅(qū)動(dòng)元件的選擇及參數(shù)計(jì)算 按經(jīng)驗(yàn)公式 驅(qū)動(dòng)輪直徑Dq=(7585)=(310356) 取Dq=350mm4SG驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速=0.5r/minVnDq輪 根據(jù)前面選取的馬達(dá)中選取型號(hào)為MFB29的柱塞馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)元件，取馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)速為n =140r/min,所以傳動(dòng)比=280nin輪4.減速器的已知條件為：行星傳動(dòng)惡毒輸入功率P=2.14kw，輸入轉(zhuǎn)速n=140r/min,傳動(dòng)比 =280,要求該行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，外輪廓尺寸大小的傳i動(dòng)效率較高，工作環(huán)境差沖擊嚴(yán)重5.2 履帶板型式變更設(shè)計(jì)不同的路面可用更換不同的型式，其對(duì)路面的影響也是不同）圖附著力好，適合牽引a）

49、圖剛度大，轉(zhuǎn)向阻力小b、）圖用于石方工地cd 、）圖利于自行清泥和清雪ef 、）圖為金屬或橡膠附加履罩，用以防止損壞路面gh 、）圖具有附加履刺，可用于凍土，冰層，煤堆等特殊場(chǎng)合ij圖 5-1 履帶型式Fig.5-1 tracked form6 結(jié)論致謝致謝本文的研究工作是在導(dǎo)師李曉豁老師的關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的，在我的學(xué)業(yè)和論文的研究工作中無(wú)不傾注著李老師辛勤的汗水和心血。李老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、高度的責(zé)任感和敬業(yè)精神、淵博的知識(shí)、敏銳的洞察力和獨(dú)到的見(jiàn)解使我深受啟迪，時(shí)時(shí)鞭策和激勵(lì)著我。從尊敬的李老師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向李老師致以最誠(chéng)摯的感謝

50、和深深的敬意。衷心祝愿李老師身體健康、生活愉快!在多年的學(xué)習(xí)生活中，還得到了機(jī)械工程學(xué)院各位老師的熱情關(guān)心和幫助，在此衷心地向他們表示感謝!感謝我的同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予我的無(wú)私幫助!對(duì)多年含辛茹苦養(yǎng)育我、對(duì)我寄予厚望的父母表示深深地感謝;感謝我的兄弟姐妹在我求學(xué)路上給予的理解、關(guān)心和支持。最后，向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意!衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱我的論文和參加我答辯的各位專(zhuān)家、教授!參考文獻(xiàn)1繞振剛.行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003 年2煤炭工業(yè)部生產(chǎn)司開(kāi)拓處組織編寫(xiě).掘進(jìn)機(jī)選型手冊(cè)M.北京：北京煤炭工業(yè)出版社,1989 年3 李貴軒，李曉豁

51、.掘進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)M.沈陽(yáng)：遼寧大學(xué)出版社，1998 年4彭榮濟(jì).現(xiàn)代綜合機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（下）M.北京：北京出版社，1998 5王洪欣,李木,劉秉忠.機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)(I)M.徐州: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2001 年6唐大放,馮曉寧,楊現(xiàn)卿.機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)(II)M.徐州: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2001年7鞏云鵬,田萬(wàn)祿,張祖立,黃秋波.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M.沈陽(yáng):東北大學(xué)出版社,2000年8隗金文,王慧.液壓傳動(dòng)M.沈陽(yáng):東北大學(xué)出版社,2001 年9李貴軒.設(shè)計(jì)方法學(xué)M.北京：世界圖書(shū)出版社，198910朱龍根.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 年11機(jī)械工程手冊(cè)、電機(jī)工程手冊(cè)

52、編委會(huì).機(jī)械工程手冊(cè)M.第二版.專(zhuān)用機(jī)械卷（一） 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，199712李杏粉,劉進(jìn)志,崔會(huì)芝.JSBZ132JSBZ132 型掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)J.石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，3（4） 13馬健康.懸臂式掘進(jìn)機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定J.煤炭科學(xué)技術(shù),2002,10(30) 14成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，200215機(jī)械工程師手冊(cè)編委.機(jī)械工程師手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200716馬健康.EBJ160 型重型掘進(jìn)機(jī)高可靠性履帶板的研制J.煤炭機(jī)械 1997,517 MT-T 910-2002 懸臂式掘進(jìn)機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)則附錄 A簡(jiǎn)

53、介： 煤炭是我國(guó)的主要能源，在我國(guó)一次性能源中占 76以上。煤系地層大多形成與還原環(huán)境，煤層開(kāi)采后處于氧化環(huán)境，流鐵礦與礦井水和空氣接觸后，經(jīng)過(guò)一系列的氧化、水解等反應(yīng)，使水呈酸性，形成酸性礦井水。對(duì)地下水以及其它環(huán)境和設(shè)施等造成一定的環(huán)境影響和破壞。本文對(duì)酸性礦井水的危害、形成原因以及對(duì)酸性礦井水的預(yù)防和治理進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述。關(guān)鍵字：采煤活動(dòng) 酸性礦井水 環(huán)境影響 預(yù)防 治理1 前言 煤炭是我國(guó)的主要能源，在我國(guó)一次性能源中占 76以上，必定要進(jìn)行大量的采煤。采煤過(guò)程中破壞了煤層所處的環(huán)境，使其原來(lái)的還原環(huán)境變成了氧化環(huán)境。煤炭中一般都含有約 0.35的硫，主要以黃鐵礦形式存在，約占煤含硫量

54、的 2/3。煤層開(kāi)采后處于氧化環(huán)境，流鐵礦與礦井水和空氣接觸后，經(jīng)過(guò)一系列的氧化、水解等反應(yīng)，生成硫酸和氫氧化鐵，使水呈現(xiàn)酸性，即生產(chǎn)了酸性礦井水。PH 值低于 6 的礦井水稱(chēng)酸性礦井水。酸性礦井水在我國(guó)部分煤礦特別使南方煤礦分別較為廣泛。我國(guó)南方煤礦的礦井水 pH 值一般在2.55.8，有時(shí)達(dá) 2.0。pH 值低的原因與煤中含硫量高有密切關(guān)系。酸性礦井水的形成對(duì)地下水造成了嚴(yán)重的污染，同時(shí)還會(huì)腐蝕管道、水泵、鋼軌等井下設(shè)備和混凝土井壁，也嚴(yán)重污染地表水和土壤，使河水中魚(yú)蝦絕代，土壤板結(jié)，農(nóng)作物枯萎，影響人體健康。1 酸性礦井水的危害 礦井水的 pH 值低于 6 即具有酸性，對(duì)金屬設(shè)備有一定的

55、腐蝕性；pH 值低于 4 即具有較強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)安全生產(chǎn)和礦區(qū)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重危害。具體有以下幾個(gè)方面：1腐蝕井下鋼軌、鋼絲繩等煤礦運(yùn)輸設(shè)備。如鋼軌、鋼絲繩受 pH 值探放 pH 值低的老空水，鐵質(zhì)控水管道和閘門(mén)在水流沖刷下腐蝕很快.3酸性礦井水中 SO42-含量很高，與水泥中某些成分相互作用生成含水硫酸鹽結(jié)晶。這些鹽類(lèi)在生成時(shí)體積膨脹。經(jīng)測(cè)定，當(dāng) SO42-生成 CaSO42H2O 時(shí)，體積增大一倍；形成 MgSO47H2O 時(shí)，體積增大 430；體積增大使混凝土構(gòu)筑物結(jié)構(gòu).4酸性礦井水還是環(huán)境污染源。酸性礦井水排入河流，pH 質(zhì)小于 4 時(shí)，會(huì)使魚(yú)類(lèi)死亡；酸性礦井水排入土壤，破壞土壤的團(tuán)粒

56、結(jié)構(gòu)，使土壤板結(jié)，農(nóng)作物枯黃，產(chǎn)量降低，影響工農(nóng)關(guān)系；酸性礦井水人類(lèi)無(wú)法飲用，長(zhǎng)期接觸，可使人們手腳破裂，眼睛痛癢，通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，影響人體健康。2 酸性礦井水形成的原因煤系地層大多形成于還原環(huán)境，含黃鐵礦（FeS2）的煤層形成于強(qiáng)還原環(huán)境。煤炭中一般都含有約 0.35的硫，主要以黃鐵礦形式存在，約占煤含硫量的 2/3。煤層開(kāi)采后處于氧化環(huán)境，流鐵礦與礦井水和空氣接觸后，經(jīng)過(guò)一系列的氧化、水解等反應(yīng)，生成硫酸和氫氧化鐵，使水呈現(xiàn)酸性，即生產(chǎn)了酸性礦井水。酸性礦井水形成的主要原因即發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下：1 黃鐵礦氧化生成游離硫酸和硫酸亞鐵：2FeS27O2+2H2O2H2SO4+2FeSO

57、42 硫酸亞鐵在游離氧的作用下轉(zhuǎn)化為硫酸鐵：4FeSO42H2SO4O22Fe2（SO4）32H2O3 在礦井水中，硫酸亞鐵的氧化作用，有時(shí)也不一定需要硫酸：12FeS23O2+6H2O4Fe2（SO4）34Fe（OH）34 礦井水中硫酸鐵，具有進(jìn)一步溶解各種硫化礦物的作用：Fe2（SO4）3MSH2O3/2 O2M SO4+2FeSO4H2SO5 硫酸鐵在弱酸性水中發(fā)生水解而產(chǎn)生游離硫酸：Fe2（SO4）3+6H2O2 Fe（OH）33H2SO46 在礦井深部硫化氫含量高時(shí)，在還原條件下，富含硫酸亞鐵的礦井水也可產(chǎn)生游離硫酸：2FeSO45H2S2 FeS23SH2SO44 H2O酸性礦井水

58、的性質(zhì)除與煤中含硫量有關(guān)外，還與礦井水涌水量、密閉狀態(tài)、空氣流通狀況、煤層傾角、開(kāi)采深度及面積、水的流動(dòng)途徑等地質(zhì)條件和開(kāi)采方法有關(guān)。礦井涌水量穩(wěn)定，則水的酸性穩(wěn)定；密閉差、空氣流通良好，則水的酸性較強(qiáng)，F(xiàn)e3+離子含量較多；反之，則酸性較弱，F(xiàn)e2+離子較多；開(kāi)采越深，煤的含硫量越高；開(kāi)采面積越大，水的流經(jīng)途徑越長(zhǎng)，則氧化、水解等反應(yīng)進(jìn)行得越充分，水的酸性越強(qiáng)，反之則弱。3 酸性礦井水的預(yù)防與治理31 酸性礦井水的預(yù)防根據(jù)酸性礦井水形成的條件和原因，可以從減源、減量、減時(shí)等三個(gè)方面進(jìn)行預(yù)防或減輕其危害程度。1減源：撿選利用造酸礦物，化害為利。煤礦床的主要造酸礦物時(shí)夾雜在煤層中的黃鐵礦結(jié)核和煤

59、本身的含硫量。煤的開(kāi)采率低、殘留煤柱或浮煤丟失多，黃鐵礦結(jié)核廢棄在井下采空區(qū)中，被積水長(zhǎng)期浸泡，是產(chǎn)生酸性水的重要根源。減少工作面丟失的浮煤、積極撿選利用黃鐵礦結(jié)核，能減少產(chǎn)生酸性水的物質(zhì)。攔截地表水，減少入滲量。例如回填矸石，控制頂板，防止地面水沿塌陷裂隙浸入老空區(qū)。在井下，特別是老井或廢棄封閉井巷處，對(duì)礦井水施放適量的抑菌劑，抑制或殺滅微生物的活性，或者減少礦井水中微生物的數(shù)量。通過(guò)降低微生物對(duì)硫化物的有效作用，達(dá)到控制酸性礦井水生成的目的。2減少排水量：設(shè)立專(zhuān)門(mén)排水系統(tǒng)，集中排酸性水，并在地表攔蓄起來(lái)，使其蒸發(fā)、濃縮，而后加以處理，免除污染。3減少排放酸性水的時(shí)間：減少礦井水在井下的停留

60、時(shí)間，可在一定程度上降低微生物對(duì)煤中硫化物的氧化作用，從而有助于減少酸性礦井水的形成。對(duì)含黃鐵礦多、硫分高、地表水滲漏條件又好的淺部煤層，或已形成強(qiáng)酸性水的老窖積水區(qū)，在開(kāi)拓布局上要權(quán)衡利弊，統(tǒng)籌安排，在礦井前期不予開(kāi)采或探放，留待礦井水末期處理，避免長(zhǎng)期排放酸性水。32 酸性礦井水的治理在一定地質(zhì)條件下，酸性水中的硫酸可與鈣質(zhì)巖石或其它基性礦物發(fā)生中和反應(yīng)而降低酸度。用燒堿作中和劑用量少，污泥生成也少，但水的總硬度往往很高，雖降低了水的酸度，但增加了硬度，而且成本高，現(xiàn)已基本不用。目前，處理方法有以石灰乳為中和劑的方法、石灰石為中和劑的方法以及石灰石石灰法、微生物法和濕地處理法。石灰乳中和劑

61、處理法適用于處理酸性較強(qiáng)、涌水量較小的礦井水；石灰石石灰法適用于各種酸性礦井水，尤其是當(dāng)酸性礦井水中的 Fe2+離子較多時(shí)適用，還可以減少石灰用量；微生物法基本原理時(shí)應(yīng)用氧化鐵細(xì)菌進(jìn)行氧化除鐵，此菌能從水生環(huán)境中攝取鐵，然后以氫氧化鐵形式把鐵沉淀子在它們的粘液分泌物中，時(shí)酸性水的低鐵轉(zhuǎn)化為高鐵沉淀出來(lái)，然后再用石灰石中和游離硫酸，可降低投資，減少沉渣。濕地法又稱(chēng)淺沼澤法，此法具有成本低、易操作、效率高等優(yōu)點(diǎn)，具體方法在這里不再詳述。結(jié)論煤系地層大多形成與還原環(huán)境，煤層開(kāi)采后處于氧化環(huán)境，流鐵礦與礦井水和空氣接觸后，經(jīng)過(guò)一系列的氧化、水解等反應(yīng)，使水呈酸性，形成酸性礦井水。對(duì)地下水以及其它環(huán)境和

62、設(shè)施等造成一定的環(huán)境影響和破壞，同時(shí)會(huì)對(duì)人體健康造成一定的影響。通過(guò)對(duì)酸性礦井水的形成原因進(jìn)行分析，并采取一定的預(yù)防和治理措施，可減少酸性礦井水對(duì)地下水的污染、其它環(huán)境和設(shè)施等造成的破壞以及對(duì)人體健康的影響。參考文獻(xiàn)：1王大純等主編， 水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ) ，地質(zhì)出版社，北京.2苑眀順，環(huán)境及地下水水力學(xué)研究專(zhuān)題論文綜述，長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，1994，3.3林年豐，李昌輝，田春聲等， 環(huán)境水文地質(zhì)學(xué) ，北京，地質(zhì)出版社，1990，21.附錄 BProfile Coal is Chinas main energy in the countrys total primary energy accounted

63、 for 76% and above. Most coal strata formed and restore the environment, coal mining in the oxidizing environment, Flow iron ore mine with water and exposed to the air, after a series of oxidation and hydrolysis, so that water acidic. formation of acidic mine water. On groundwater and other environm

64、ental facilities, and so on have a certain impact on the environment and destruction. In this paper, the acidic mine water hazards, and the formation of acid mine water in the prevention and treatment of simple exposition. Keywords : mining activities acidic mine water prevention and correction of t

65、he environmental impact of coal 1 foreword mine is Chinas main energy, China accounted for one-time energy above 76%, will conduct extensive mining. Mining process undermined the seam office environment, the reduction of its original environment into oxidizing environment. Coal generally contain abo

66、ut 0.3% 5% of sulfur, mainly in the form of pyrite, sulfur coal accounts for about 2 / 3. Coal mining in the oxidizing environment, flow and iron ore mine water and exposed to the air, after a series of oxidation, hydrolysis reaction to produce sulfuric acid and iron hydroxide, acidic water showed that the production of acid mine water. PH value lower than the six said acidic mine water mine water. Acid mine water in parts of the country in the South in particular coal mine were more widely. Sou