薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计【含CAD图纸】
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薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计【含CAD图纸】,含CAD图纸,煤层,滚筒,采煤,总体,方案设计,摇臂,设计,CAD,图纸
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1摘要本设计内容主要介绍薄煤层采煤机各部结构的设计与计算，本文总共分为两部分，第一部分主要介绍薄煤层采煤机的总体方案设计。根据薄煤层采煤机现在的发展动态通过分析与比较，确定了薄煤层采煤机工作机构的形式，薄煤层采煤机的牵引方式，驱动方式以及它的辅助装置。并且对薄煤层采煤机的基本参数进行了详细的计算，在进行了详细计算以后又对薄煤层采煤机的配套关系作了必要的说明。第二部分为摇臂的专题设计，摇臂的设计采用弯摇臂结构，可满足有较大的卧底量。本结构还采用行星减速机构，使摇臂受力能承受较大的载荷，工作更加平稳。还介绍了摇臂传动系统的拟定；传动装置的运动及动力参数的计算；各个齿轮的几何尺寸的确定；以及有关部分齿轮、轴的设计计算与校核。关键词：薄煤层采煤机；摇臂；齿轮；轴；参数 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计2AbstractOriginally design the content to mainly introduce design and calculation of every structure of the mining machine of thin coal seam, this text is divided into two parts altogether, Part one mainly introduces the overall conceptual design of the mining machine of thin coal seam. Through analyzing and comparing according to the present development trends of the mining machine of thin coal seam, confirm thin coal seam person who mine work form of organization, thin coal seam way of drawing of person who mine, drive way and its servicing unit. And has carried on detailed calculation to the basic parameter of the mining machine of thin coal seam, carry on detailed calculation make essential explanation to thin coal seam related relation of mining machine later. Part two Design for special topic of rocker arm, design of rocker arm adopt, curve rocker arm structure, can have greater planted agent quantity while being satisfied. Structure this adopt planet moderate mechanism still, enable the rocker arm can be born greater load by strength, the work is more steady. Have also introduced the drafting of the rocker arm transmission; The movement of the transmission device and calculation of power parameter; Determination of the geometirc size of each gear wheel; And relevant some gear wheel, design of axle calculate and check. Keyword: mining machine of thin coal seam; rocker arm;gear wheel; axle; parameter 3目录前言11 概述42 采煤机基本功能的结构方案52.1 实现破碎煤壁功能的结构方案52.1.1 铣削式结构方案 52.1.2 钻削式结构方案 52.1.3 滚压式结构方案 52.2 实现装煤功能的结构方案52.3 实现采煤机自移功能的结构方案62.3.1 传动方式的选择 62.3.2 牵引机构的形式选择82.4 截割部传动的选择92.4.1 电动机固定减速器摇臂滚筒92.4.2 电动机固定减速箱摇臂行星齿轮传动滚筒 92.4.3 电动机减速箱滚筒 102.4.4 电动机摇臂行星齿轮传动滚筒 103 采煤机辅助功能的结构方案113.1 实现适应煤层赋存状态变化功能的结构方案113.1.1 能实现使用煤层厚度变化的功能结构方案11 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计43.1.2 适应煤层沿走向波浪起伏以及存在断层的功能的结构方案 123.1.3 具有开采大倾角煤层功能的结构方案 123.2 实现降尘和冷却功能的结构123.2.1 实现降尘功能的方案123.3 卷电缆装置134 采煤机主要特点及主要参数144.1 采煤机的主要特点 144.2 主要技术参数 145 摇臂装机功率的确定166 传动齿轮设计186.1 确定总传动比及分配传动比 186.2 各轴转矩186.3 中速轴齿轮模数的确定及校核 196.3.1 选择齿轮材料 196.3.2 按齿面接触疲劳强度设计计算196.3.3 齿根弯曲疲劳强度校核计算226.4 高速轴齿轮模数的确定236.4.1 选择齿轮材料236.4.2 按齿面接触疲劳强度设计计算 236.5 行星齿轮设计计算 256.5.1 选取行星齿轮传动的传动类型2556.5.2 配齿计算256.5.3 初步计算齿轮的主要参数256.5.4 啮合参数计算 266.5.5 几何尺寸计算 276.5.6 齿轮强度验算 277 轴设计317.1 高速轴尺寸的确定 317.1.1 输出轴的转矩 T317.1.2 作用在齿轮上的力317.1.3 确定轴的最小直径317.2 与高速轴相连的惰轮轴的确定 317.3 中速轴尺寸的确定 327.3.1 输出轴的转矩 T327.3.2 作用在齿轮上的力327.3.3 确定轴的最小直径327.4 与中速轴相连的惰轮轴尺寸的确定 327.5 低速轴尺寸的确定与校核 337.5.1 输出轴的转矩 T337.5.2 作用在齿轮上的力337.5.3 确定轴的最小直径337.5.4 轴的结构设计 337.5.5 轴的强度校核 34 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计67.5.6 精确校核轴的疲劳强度367.6 行星轮轴的确定 378 其他数值的确定388.1 滚筒和截齿的选取 388.1.1 滚筒388.1.2 截齿388.2 摇臂总体尺寸的确定 39结论40致谢41参考文献42附录 A43附录 B 477前言我国薄煤层资源分布广泛，1.3m 以下煤层可采储量约占全部可采储量的 20%。在一些省、区薄煤层储量比重很大，如四川省占 60%，山东省 54% ,黑龙江省占 51%，贵州省占 37%。特别是在南方地区，有些省份薄煤层净占 50%以上，而目薄煤层分布广，煤质好。但由于其开采煤层厚度薄，与中厚和厚煤层相比，薄煤层机械化开采存在着工作条件差，设备移动困难，煤层厚度变化、断层等地质构造，对薄煤层设备生产性能影响大，以及投入产出比高、经济效益不如厚与中厚煤层等特殊问题，造成薄煤层机械化开采技术发展速度相对缓慢。另外，对一些薄、厚煤层并存的煤矿，由于薄煤层开采速度缓慢，使其下部的中厚煤层长期得不到及时开采，以至影响工作面的正接替，而有的就只能被迫丢失一些薄煤层资源。随着大批煤矿中厚:煤层的资源开采比较多，使得资源越来越少，所以薄煤层的开采己列入日程。因此，研制适合我国实际国情的薄煤层采煤机，以适应不同的煤层结构，提高薄煤层采煤的工作效率是当务之急。我国薄煤层采煤机的研究始于 60 年代。60 年代初，在顿巴斯一 1 型采煤机基础上，我国开始自行研制生产采煤机。这类薄煤层滚筒采煤机主要有 MLQ 系列采煤机，如 1964年生产的 MLQ 一 64 型，1980 年生产的 MLQ 一 80 型浅截石单滚筒采煤机，另外还有MLQ3 一 100 型采煤机。 70 年代至 80 年代初期，我国自行研制开发了中小功率薄煤层滚筒采煤机。比较典型的有山东煤研所和淄博矿务局研制的 ZB 一 100 型单滚筒骑输送机采煤机。ZB 一 100型采煤机装机功率 100kW ,链牵引，牵引传动方式为液压调速加齿轮减速。牵引力90kN，牵引速度 02.4m/min，采高 0.751.3m，煤质硬度为中硬以下的缓倾斜薄煤层。80 年代，我们在引进了德国、英国等采煤机生产技术的基础上，自主开发和制造适应我国不同的煤层条件的滚筒式采煤机系列产品，并在 90 年代中期初步完成了主导机型，由液压牵引采煤机向电牵引采煤机升级换型工作。1980 年，黑龙江煤矿械研究所和鸡西煤矿机械厂共同开发出 BM 系列骑输送机滚筒采煤机，其中 BM 一 100 型双滚筒采煤机，性能良好，能自开缺日、强度高、工作可靠，在我国薄煤层采煤中广泛应用。但是用双滚筒采薄煤层，结构较复杂，机身又长，所以使用不便，于是又生产出更加简化的 BM D- 100 型单滚筒薄煤层采煤机。 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计8BM 系列采煤机在我国多个局、矿均有推广使用，其牵引力达 120kN，牵引速度为06m/min 可适用于采高 0.751.3m,煤质硬度为中硬以下缓倾斜薄煤层中使用，平均年产量为 16 万 t 左右。上世纪 8090 年代期间，为了满足开采较硬薄煤层的需要和提高薄煤层滚筒采煤机的可靠性，研制了新一代的薄煤层滚筒采煤机。主要有黑龙江煤研所、鸡西煤机厂研制的 MG150B 型采煤机，煤科总院上海分院与大同矿务局联合研制的 SMG200-B 型采煤机，中波合作研制的 MG344- PWD 型强力爬底板采煤机，以及上海分院与西安煤机厂合作研制的 M6375- AW 型采煤机。MG150B 型采煤机为 BM 一 100 型采煤机的改进，用以克服 BM 系列采煤机截割较硬煤层时功率不足、牵引力小的问题，将功率提高到 150kW，牵引力提高到 160kN。适用于 0.81. 5m，煤质中硬以下的缓倾斜薄煤层工作面，平均月产量为 22.5 万 t 左右。SM G200- B 型采煤机装机功率为 200kW，采用液压驱动、无级调速，链牵引，最大牵引力 180kN，适用采高为 1.01.8m，是国内同类型薄煤层采煤机中功率较大的一种，平均日产在 1000t 左右。MG344- PWD 型强力爬底板采煤机是在国家“七五”和“八五”期间由煤科总院上海分院与波兰科玛克合作研制成功的国内第一台交流变频调速薄煤层采煤机，该机具有机面高度低（仅为 721mm） 、装机功率大、机组运行平稳、工作可靠等优点。总装机功率为344kW，其中截割功率为 300kW，牵引功率 22kW，采用齿轮一销轨式无链牵引，最大牵引力 350kN，牵引速度 06m/min。适用于采高范围为 0.91.6m、煤质较硬的薄煤层工作面。由于该采煤机采用爬底板工作方式，对底板要求较高，底板太软或起伏太大，适应性差，因此其使用范围有一定的局限性。M6375- AW 型采煤机实际上是中厚煤层采煤机的派生机型，将机面高度压低以适应薄煤层工作面开采需要。装机功率为 375kW，采用液压调速，摆线轮一销轨无链牵引系统，适用于采高 1.2 一 2.6m，工业性试验期间在采高 1.11.7 m 的工作面最高月产为36008t，最高日产为 1884t。进入上世纪 90 年代以来，为了满足厚薄煤层并存、薄煤层作为解放层开采矿井的迫切需要，并结合当代中厚煤层滚筒采煤机技术，1997 年，由大同矿务局、煤科总院上海分院联合研制了新一代 M6200/450- BWD 型薄煤层采煤机，该采煤机采用多电机驱动、交流变频调速、无链牵引等技术。总装机功率达 450kW，其中截割功率 200kW,牵引功率25kW，牵引力 400kN，牵引速度 06m/min。采用骑输送机布置方式，可用于采高为91.01.7m 的薄煤层综合机械化工作面。第一台样机于 1997 年 12 月在晋华宫煤矿 9 层8301 工作面投入使用，取得了最高月产量 9.6 万 t,最高日产量 5300t 的好成绩。在此基础上，又研制出 M6250/550- BWD 型采煤机。为了满足广大中小型矿井薄煤层普采与高档普采工作面的需要，研制了 M6250- BW 型薄煤层采煤机，采用骑输送机布置和液压调速无链牵引方式，装机功率 250kW，截割电机采用特别设计的充液电机。最大牵引力 300kN，牵引速度 06m/ min，单电动机纵向布置，机身分为 3 段，中间为电机，两端为牵截部。该采煤机的牵截部将泵箱、牵引齿轮传动部、截割部固定齿轮传动箱合为一体，结构十分紧读。各段之间采用高强度螺栓连接，机身无底托架，配用 SGB630/ 150C 溜槽，机面高度为 699m m，可适应采高为 0.851.5m 薄煤层普采与高档普采工作面。该采煤机的使用效果有待进一步考察。我国薄煤层采煤机经过 40 多年的发展，技术己趋成熟。但一个突出的问题是:日前我国薄煤层采煤机为方便设计，在行走机构上均采用中厚煤层采煤机所用的相关参数，例如销排节距，一般大都采用 126mm。这样做虽能保证其正常运行，但其强度余量过大。以 MGN132/316- DW 型薄煤层采煤机为例，其最大牵引力为 37t，每个牵引部牵引力仅为 18.5t，而现用销排强度约 60t,可见其销排强度的余量过大。实际上其使用的还是沿用中厚煤层采煤机所用的销排，从而薄煤层采煤机的行走机构尺寸较大，采煤机机面高度降不下来，影响了薄煤层采煤机的适用性。另一方面，与薄煤层采煤机配套的现用输送机、液压支架等也是根据销排尺寸来设计的，同样尺寸较大，这样造成采煤机价格较高，不利于薄煤层采煤机的应用推广。因此，为了使薄煤层采煤机得到进一步的推广和发展，在减小采煤机行走机构的参数、降低采煤机机身高度的同时，设计和开发适合薄煤层开采所需要的工作面输送机和液压支架也己变得迫在眉睫，这将推进采煤机制造业的进一步发展。近几年来，我国薄煤层采煤机得到了很大的发展，但在质量和寿命和高新技术应用等方面与国内大型采煤机，特别是与国外采煤机相比，还存在较大的差距。主机用原材料、关键零部件、轴承、密封件、电机、电气元件、液压元部件等都存在较大的差距。这些问题造成了我们的产品可靠性不高，寿命较低。如采煤机齿轮寿命国内 5000h，而国外为 2 万 h，仅为国外同类产品的 1/4；很简单的带式输送机托辊，国内最好产品的寿命达到 3 万 h，而国外同类产品寿命可达 9 万 h。国外综采工作面采煤机一般都装有自动监控、诊断、数据传输、无线电遥控装置，不仅操作方便，而目能通过诊断装置预先发现故障并及时排除。 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计101 概述本设计所研究的薄煤层采煤机是为普采、高档普采工作面研制的一种新型的由多电机驱动的横向布置、较大功率的薄煤层齿轮销轨式牵引采煤机。该机由三部电动机驱动，其中左、右截割电机功率分别为 100KW，牵引电机功率为 40KW，总装机功率共240KW。主要由左摇臂、主机体、右摇臂、调高油缸、机身连接、冷却喷雾装置以及滚筒和其它辅属装置等组成。该机是一种沿长壁回采工作面全长穿梭式采煤的薄煤层采煤机。主机分别由煤壁侧两个支承滑靴和老塘侧的两个导向滑靴支承在运输机的中部槽上，在两液压马达所驱动的左、右行走箱中摆线轮与销排的强力啮合，再由装在两行走箱上的导向滑靴的导向，来实现采煤机沿运输机方向的牵引行走，同时左、右截割部的两滚筒也在截割电机的驱动下进行旋转，档煤板铰接在滚筒后从而完成采煤工作面的落煤和装煤。主要用途和适用条件：该机适用于顶板中等稳定，煤层厚度在 0.8-1.3 米，倾角30的煤层，可采普氏硬度系数 f3 的煤质和非金属层状矿床。工作时可与单体液压支柱、金属铰接顶梁配套组成普采或高档普采工作面、也可与薄煤层液压支架配套组成综采工作面。该机设有液压防滑制动器。112 采煤机基本功能的结构方案采煤机基本功能的结构方案2.1 实现破碎煤壁功能的结构方案2.1.1 铣削式结构方案 在鼓形滚筒的表面或在螺旋滚筒的叶片上安装截齿，滚筒随采煤机前移并自转，截齿边用铣削的方式把煤从煤壁上截割下来，这是铣削结构。在侧铣方式中螺旋滚筒结构应用最普遍，其主要优点是它不仅能实现截落煤的功能，还能实现装煤的功能；水平旋转轴调整滚筒高度比较方便，对不同煤层厚度的适应性好；具有自开缺口的功能等。垂直滚筒结构的特点是，滚筒结构简单，制造方便；破碎煤层时，截齿沿层里运动，截齿所受截割阻力小，采煤机能耗比较低；这种滚筒只能在煤层厚度变化不大的薄煤层中工作，或与其他结构形式的破煤结构组合在一起共同工作，滚筒的适应性小。2.1.2 钻削式结构方案钻削式结构是在环形悬臂的首端安装截齿，这种悬臂的内表面也安装有截齿。这种结构被称为钻削臂。当钻削头自转并沿其轴线方向推进时，首先在煤层中钻削头截割出现形截槽，而此环形槽所围成的柱状煤体则被轴线头内的截齿所破碎。这种结构的优点是结构简单，制造方便；集落煤和装煤功能于一体；煤的坡度大，及其能耗低。其缺点是这种结构应布置于采煤机的端面，机身必沿其钻削出的空间前进，因此，机身长；这种破煤结构不能自开缺口；为使顶底板平整，还必须配有截割盘，沿顶板和底板截割煤层，因此整个机器的结构复杂；此外，这种破煤结构对煤层厚度的适用性小。2.1.3 滚压式结构方案滚压式破没结构是在螺旋滚筒的旋叶上和滚筒端面安装滚压盘刀，当滚筒前移并自转时，盘刀压向煤壁，其刃部的挤压和剪切作用达到破煤的目的。这种破碎煤层的就都优点在于，采下煤的块度大，煤尘明显低；机器能耗小；盘刀寿命长，结构复杂成本高。综合上述各种结构的优缺点，结合该采煤机是在煤层厚度小的薄煤层中工作，适用螺旋滚筒结构的特点，所以实现破碎煤壁功能结构方案选择螺旋滚筒结构。2.2 实现装煤功能的结构方案 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计12把煤从煤壁上破碎下来以后，还要装到工作面输送机里运到到工作面之外。能实现这种装煤工作的结构与落煤结构的种类有关。经过淘汰和筛选，只有两种类型的装煤机构被广泛应用。 一种是与落煤结构相结合，不仅具有落煤功能，而且兼有装煤功能。比如，螺旋滚筒式工作结构，采落下来的碎煤被螺旋叶片自煤壁向采空区方向输送，并装到工作面输送机里。钻削式工作机构的钻削臂也起装煤作用。这两种工作机构的装煤功能要与工作面输送机的铲煤板相配合，才能更好的实现。经验表明，通常还有 5%20%的采落煤不能装入输送机里而留在工作面底板上，这些没被称为浮煤。当浮煤量较小时，不必进行人工清理，在输送机向煤壁方向推移时，浮煤会顺采煤板滑入输送机里运走。而当浮煤量较大时，必须在采煤机之后进行人工清理，称为扫浮煤。为了减少浮煤量，有时在螺旋滚筒轴上悬有弧形挡煤板，置于滚筒后面，浮于底板之上，收集底板上的浮煤，再由螺旋滚筒通外运。另一种是专门用于装煤的结构，如犁地的犁一般，被单独的牵引机构牵引，在工作面往返运行，把碎落在底板上的煤装入输送机里。这种结构往往与没有装煤功能的工作机构配合，如水平轴鼓形滚筒工作机构等。 由于破碎煤壁功能结构方案选择螺旋滚筒结构，并且其具有落煤与装煤功能，所以装煤功能的结构方案采用螺旋滚筒式工作结构。2.3 实现采煤机自移功能的结构方案2.3.1 传动方式的选择 液压传动 如下图，液压传动的牵引系统是有牵引部电动机带动油泵，经油泵排出的压力油经过控制油路的控制阀驱动油马达，油马达在经减速器齿轮系统（或直接驱动链轮）驱动牵引链轮。通过改变油泵的排油方向和排油量的大小，改变油马达的旋转方向和转速以实现牵引的换向和牵引速度的调整。在液压系统中还要设有安全阀和溢流阀，以防止牵引力过载，起到保护系统的目的。液压传动系统的特点是：可以实现无级调速，保护完善，换向方便，可以实现自动调速和离机遥控调速，单液压元件加工精度高，对于要求严格，故障处理较困难，在井下工作面检修不便。随着及其功率的加大和长时间的运转，使油的温度升高，会造成容积效率降低和油质变劣等后果。13图 2-1 液压传动系统方框图Fig.2-1 Hydraulic system block diagram 电气传动 电气传动的牵引方式又称“电牵引” ，就是用可以调速的直流电动机驱动牵引部。为了简化采煤机的电源种类和减少输电过程的损失，截割部和牵引部都采用交流电源，在采煤机上附设整流设备向牵引部供应直流电。但采煤机的外形尺寸受到严格的限制。电气传动的牵引系统如下图所示。在电动机的控制回路中装设了可控硅调速回路，该回路可接受两个反馈信号，一个是牵引链轮的转速，经截割部电动机的截割回路反馈到控硅调速回路实现电机转速的调节。另一个是与电动机的限速发电机的电压反馈信号，反馈到可控硅调速回路来提案接电动机的转速。图 2-2 电气传动系统方框图Fig.2-2 Electric transmission system block diagram这种传动方式的调速、换向、过载保护和各种监护保护都可以由电气系统实现，使得机械传动部分大为简化，因而可以缩小采煤机的体积，采煤机的总质量比液压牵引的采煤机减轻约；调速方便，调速范围广，调速特性好；牵引部传动效率比液压牵引部13 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计14提高近 30%；可以用于有链或无链牵引系统；装有两台电牵引部的采煤机，可以不降低牵引速度的条件下把牵引力提高一倍。而液压传动的无链双牵引部采煤机，因为油泵公用，牵引力提高一倍时牵引速度将降低一倍。根据该薄煤层采煤机的工作环境，传动方式选择液压传动。2.3.2 牵引机构的形式选择 长壁回采工作面采煤机的牵引机构有三种：钢丝绳牵引机构、锚链牵引机构和无链牵引机构。 钢丝绳牵引机构过去的采煤机基本都用这种牵引机构，由于是靠钢丝绳与卷筒之间的摩擦力实现传动，所以两者磨损较快，使用寿命短（钢丝绳的使用寿命为 23 个月） ；又因受到井下空间条件的限制，钢丝绳直径不可能太粗，限制了采煤机牵引力的提高；而且断绳时容易伤人。所以，只有某些特殊条件才被选用。 锚链牵引机构 采煤机锚链牵引方式有两种：内牵引和外牵引。牵引部和截割部联结城一个整体，在工作面上来回移动，称为内牵引，牵引部出轴上装一链轮与锚链想啮合，该锚链绕过链轮、两端经导向轮后拉直，分别固定在工作面输送机机头和机尾上，链轮转动时，迫使机身盐工作面移动。外牵引是把牵引部设在工作面的端部，不跟截割部一起移动，只随工作面向前推移。和内牵引相比，外牵引有不少缺点，主要表现在：1) 牵引部设在工作面一端时，要用两条在工作面上不断拖动的牵引链，对滚筒装煤、输送机和液压支架的推移都有妨碍，而且容易伤人；2) 如果在工作面两端各设一个主动链轮，虽然可以减少一根牵引链，但是牵引链的收放很麻烦。实际上不得不采用两条牵引链，采煤机更加复杂，操纵更不便；3) 由于牵引链要在工作面上移动，使采煤机的牵引阻力比内牵引约大 15%20%；而且牵引链的弹性振动较大，引起采煤机的动载荷也较大；4) 采煤机在工作面上移动的比内牵引时轻，在一定条件可能影响采煤机的工作稳定性；5) 截割部和牵引部相距很远，给操纵造成一些困难。但是，由于被牵引把牵引部设在工作面端头和顺槽里，对牵引部的维修和检修较为15方便；采煤机在工作面上移动的部分比内牵引时短，适应顶板和底板起伏的能力比较强。所以，在薄煤层和极薄煤层采煤机上，可以采用外牵引，而且一般选液压传动较为合适。在其他情况不宜采用外牵引。和钢丝绳牵引相比较，锚牵引具有如下特点：a) 锚链强度高，承载能力大，能满足采煤机增大牵引力和提高牵引速度的要求；b) 锚链牵引是链轮轮齿与链环相啮合，工作较可靠，并便于采用外牵引方式；c) 锚链使用寿命较长，一般在六个月以上。锚链断链时弹性较小，采用连接环联结断链很方便；d) 锚链的节距较大，当链轮做等速运动时，锚链相对链轮的移动是周期行变化的，这使采煤机承受较大的载荷。锚链牵引比钢丝绳牵引确实是一大进步，但是由于牵引链断链和跳链的危险、链条的弹性振动和链传动造成的速度脉动会引起动载荷、链条对于滚筒的装载、输送机和液压支架的推移还有一个妨碍。所以，锚链牵引有改进的必要。 无链牵引无链牵引采煤机直接利用敷设在工作面输送机上的轨道运行。具有一系列优点：1) 采煤机移动比较平稳，保证了采煤机的载荷比较稳定；2) 提高了设备的可靠性和生产的安全性；3) 采煤机移动所消耗的能量较少；4) 采煤机的运行噪音较低，有利于改善工作面的劳动条件；5) 提高采煤机的爬坡能力；6) 在一个工作面上可能采用多台采煤机同时作业，以提高工作面产量。综上所述，根据该采煤机工作环境，和工作特点，牵引机构的形式选择无链牵引，无链牵引的特点符合该采煤机的工作要求。2.4 截割部传动的选择2.4.1 电动机固定减速器摇臂滚筒这种传动系统的特点是，结构简单，摇臂从固定箱端部伸出，支撑可靠，强度和刚度都比较有利，不足之处是摇臂下方角度受输送机限制，使滚筒卧底量受限制。2.4.2 电动机固定减速箱摇臂行星齿轮传动滚筒 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计16这种传动系统特点是，在传动系统的末端是行星传动，使其前几级的传动比减小，系统简化，而行星传动的齿轮魔术也减小，由于在滚筒内设有行星传动，滚筒筒毂直径大，因此这种传动系统适于中厚以上煤层的采煤机；摇臂侧置，滚筒卧底量大；由于摇臂侧置，其支撑刚性在设计时优先应注意保证；摇臂与固定减速箱内部机件的联接也容易松动，应注意加固。2.4.3 电动机减速箱滚筒这种传动系统特点是，电动机与传动系统以及滚筒共同组成一个部件，此部件支撑在机身牵引部上，并能绕其支撑点旋转，实现滚筒调高。调高范围大，机身短，采煤机的开缺口的距离小；整个截割部传动系统的结构简化，刚度增加。2.4.4 电动机摇臂行星齿轮传动滚筒这种传动系统特点是，电动机与摇臂形成一体，支撑刚度大，简化了传动系统，尤其取消的锥齿轮传动，减小了加工难度，也增加了截割部传动系统的可靠性；调高范围打；缩短了采煤机机身。该采煤机是在煤层较低的空间内工作，要求机身不应过大，第（4）种方案结构简单，刚度大适合该采煤机的要求。摇臂设计采用弯摇臂，这样设计能提高装煤效果，行星头外径小，整体长度短，保证卧底要求和缩短整机机身长度。173 采煤机辅助功能的结构方案采煤机辅助功能的结构方案 只具有基本功能的采煤机，能勉强完成在工作面破落煤壁和装煤的任务。在工作实践中，由于实际情况的复杂性，为了使采煤机适应复杂情况的需要，人们不断创造开发出新的结构，使采煤机具有一些辅助功能。至今这些辅助功能已成为现代采煤机所必须的。这些辅助功能有，适应煤层赋存状态变化的功能、降尘和冷却设备功能、自动拖卷电缆功能等。 3.1 实现适应煤层赋存状态变化功能的结构方案3.1.1 能实现使用煤层厚度变化的功能结构方案 该薄煤层采煤机工作于 0.8m1.3m 之间的薄煤层中，理论是选择单滚筒，但是为了更有效的采集煤资源，所以采用双滚筒采煤机，使没资源能够更好的开采出来，不被浪费掉有限资源。使一个滚筒沿地板截割，另一个沿滚筒盐顶板截割，两个滚筒完成同一层没的截割。当煤层厚度变化时，两个滚筒的工作高度应当变化，这就需要能实现适应煤层厚度变化的功能结构，这种结构称为采煤机的调高装置。该采煤机才用下图的调高装置图 3-1 1调高油缸；2小摇臂；4摇臂轴Fig.3-11 1- increase the fuel tanks; 2 - small rocker; 4 - rocker shaft上图为调高油缸在机身下面，小摇臂 2 与摇臂 固联，由于活塞杆伸缩就实现了滚筒工作高度的变化。对于双滚筒采煤机而言，借助于两个滚筒到账高度的变化的改变，能就完全适应煤层厚度等于或小于滚筒直径的变化情况。3.1.2 适应煤层沿走向波浪起伏以及存在断层的功能的结构方案采煤机在采空区安装有调斜油缸，采空区侧的滑靴安装在活塞杆上。活塞杆伸缩就 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计18改变了采煤机的倾斜角度。3.1.3 具有开采大倾角煤层功能的结构方案当采煤工作面倾角大于 10，一旦机器牵引部失灵，采煤机有可能下滑。有以下几种防滑装置：1)抱闸式防滑装置2)盘式制动器防滑装置此盘式制动器的控制油源于采煤机牵引部液压系统，当此液压系统由于某种原因作出需采煤机制动的反应时，控制油就进入油缸产生制动作用。3)辅助牵引与防滑绞车该采煤机的防滑装置采用盘式制动器防滑装置3.2 实现降尘和冷却功能的结构3.2.1 实现降尘功能的方案采煤机的截煤滚筒在截割煤壁的同时，产生了煤尘并在空气中飞扬，使井下的空气遭到严重污染，威胁井下的身体健康。在井下，当颗粒直径在不大于 0.751.0mm 的范围内的煤尘形成一定浓度时，容易引起煤尘爆炸或瓦斯爆炸。因此降尘是采煤机的一个重要辅助功能。降尘措施有多种，不仅有结构方面的，而且还有采煤机工作参数方面的等，归纳起来有日下诸方面：1) 提高采煤机牵引速度，降低截煤滚筒转速，增大碎煤块度，能明显地降低煤尘。2) 滚筒轴垂直于采煤机机面，即采用立滚筒，使截齿沿煤层层理截割，也能降低煤层。3) 在可能条件下，减少滚筒上安装截齿的数量，增大碎煤块度，降低煤尘。4) 实现滚筒自动调高，避免滚筒截割工作面顶板和底板，从而引起采煤机牵引速度降低，避免煤尘大量生成。5) 吸入空气式降尘结构。6) 用喷雾灭尘7) 用泡沫灭尘该薄煤层采煤机采用喷雾灭尘方式。使压力为 1520Pa 的压力谁经由喷咀喷出雾化，极细小的液滴充满滚筒截煤区，液滴与粉尘相碰而被捕捉。压力水由设在工作面下顺槽19的水泵供水。供水胶管通径不大于 25mm。在采煤机进水口处的水压为 2030Pa。压力水经过滚筒内流出，并由装在也便上的喷咀喷出，称为内喷雾。当压力水有设在机身的喷咀喷出为外喷雾。这样喷雾，降尘效果很好。3.3 卷电缆装置采煤机沿工作面王府移行工作，电缆和水管也必须随采煤机移动，因此必须有方便而可靠的卷电缆装置。悬链固定板固定在采煤机电缆进线口近旁的机身上。悬链固定板用几节悬链与尼龙电缆夹板相连。装置电缆夹板都节状，节与节之间用销钉连接，允许弯曲。沿工作面铺设的电缆和水管被这种 H 型夹板夹于其间，不但保护了电缆和水管，又允许电缆和水管沿工作面来回弯曲折返。夹有电缆和水管的电缆夹至于工作面输送机采空区侧的电缆槽之中，使之得到保护。 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计204 采煤机主要特点及主要参数4.1 采煤机的主要特点(1)两台截割电机分别横向布置在左右摇臂上，使整体结构较为紧凑，且取消了圆锥齿轮传动，增加了传动系统的可靠性，并且使截割电机的维修和更换较为方便。(2)各大部件无机械传动连接，整机长度短、厚度薄、宽度窄对薄煤层适应性强；(3)主机采用整体铸造壳体，内分左牵引部腔、泵箱腔、电控箱腔、右牵引部腔，各腔独立，互不相通整体钢性好，避免了各部件联接松动问题，减少了故障发生率；(4)机上设有内外喷雾系统，有较好的灭尘效果；(5)泵箱采用干式系统，管路连接简单，调试方便，便于保持油质清洁。(6)液压系统采集成高，将辅助泵、调高泵、控制阀组集成于主泵且主泵外置，便于维修及修理。(7)牵引减速采用双行星结构，结构紧凑，传动比大，体积小。(8)采用弯摇臂设计，提高装煤效果，行星头外径小，整体长度短，保证卧底要求和缩短整机机身长度。(9)截割电机采用机械力矩轴离合装置，摇臂传动系统得到有效保护。(10)整机无底托架，最大程度增大过煤高度。(11)液压调高油缸采用外置平衡阀取代液压锁，消除摇臂振动，便于维修。(12)主泵、马达富裕系数大，采用国际名牌产品，可靠性高。(13)整机两端设有急停按钮，便于及时停车，安全操作。(14)电气系统设有过热、过流保护装置，保护齐全。(15)该机设有瓦斯断电报警装置，提高设备使用安全性.4.2 主要技术参数生产能力（t/h）:370(滚筒 0.76m 时)采高（m）：0.81.2滚筒直径（mm）： 760 卧底量(mm)： 73 截深(m)： 0.73 滚筒转速(r/min)： 93.78适应工作倾角()： 3021适应煤质硬度： f3牵引方式：液压传动，摆线轮销轨式无链牵引牵引力（kN）：150牵引速度（m/min）：05摇臂摆角（）： -11.8914.33控制方式： 手动芯线控制操纵方式：手动、中间牵引和两端调高、停机拖动电缆规格(mm2): MCP-0.66/1.14 395125310（660V 用） MCP-0.66/1.14 370+125+76（1140V 用）拖动冷却喷雾水管规格: 19降尘方式: 内外喷雾供水压力(MPa): 4.5供水流量(l/min):125供水管型号:KJR19装机总功率(kW)：210040牵引电机型号：YBRB-40功率（kW） 40电压（V）1140转速(r/min) 1470 截割电机型号：YBCS3-100（A）功率（kW） 100电压（V）1140转速(r/min) 1470电压（V）： 1140外形尺寸 (长宽高)mm: 71081883760机重（T）： 12配套运输机：SGZ-630/110 特制 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计225 摇臂摇臂装机功率的确定 双滚筒装机功率：设以 V=2.0 m/min 速度牵引，截割中硬度（截割阻抗=250kgf/cm）煤质计算功率。此时采煤机装机功率 （5-1）60rQH T V装60 1.2 0.73 2.0 1.35 141.912式中 H采高（m）; T截深（m）; V牵引速度（m/min）;r，煤质实体容积（t/m3）; 装机功率N装 121WBXWBXDDQHHHHNK K双装 （5-2）式中 DH滚筒直径与采高的比值 DH= 0.760.631.2 WBXH前滚筒截割阻抗250/XAkgfcm煤质的比能耗2500.440.55/200XWBXWBAHHkw h tAWBXH后滚筒截割同样煤质的比能耗WBXH=31 0.440.44/WBKHkw h t 76.08WBH查表其 0.44/kw h t系数3K，当后滚筒在煤层下部逆后旋转时，取3K=1231K功率利用系数，单击驱动1K=12K功率水平系数，查表，取2K=0.95双滚筒采煤机的装机功率121WBXWBXDDQHHHHNK K双装141.9120.63 0.550.37 0.441 0.9576.08从以上结果看，该薄煤层采煤机装机功率为 100kw 是合理的，能够满足截割部系数f2.5 煤质的需要。由装机功率估算出，截割部驱动功率为 100kw，由此选出防爆电机型号为 YBCS3-100。查表，知: 功率（kW）100； 电压（V）1140；转速(r/min) 1470。滚筒转速 93.78r/min。 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计246 传动齿轮设计6.1 确定总传动比及分配传动比由电机转速 1470 r/min 和滚筒转速 93.78r/min得知:总传动比 147015.6793.78i 该薄煤层采煤机经过二级直齿轮和一级行星齿轮传动逐级减小。各级传动比分配如下： 12.1i 21.67i 34.47i 6.2 各轴转矩0 轴：0 轴即电动机轴 0100rPP kw 01470n r/min 3000100 109.559.55649.661470PTn Nm轴：轴即减速器高速轴 10010100 0.9797PPP齿 kw 101470nn r/min 311197 109.559.556301470PTn Nm轴：轴即减速器中间轴 2102197 0.97 0.9791.27PPP齿惰 kw 12114707002.1nni r/min 3322291.27 109.559.551.25 10700PTn Nm轴：轴即减速器低速轴25 3203291.27 0.97 0.9785.88PPP齿惰 kw 232700419.161.67nni r/min 3333385.88 109.559.551.96 10419.16PTn Nm行星传动机构 4304385.88 0.97 0.9780.8PPP齿齿 kw 343419.16n93.774.47ni r/min 3344480.8 109.559.558.23 1093.77PTn N m6.3 中速轴齿轮模数的确定及校核6.3.1 选择齿轮材料查参考文献1表 8-17 小齿轮选用30rniC M T渗碳淬火 大齿轮选用30rniC M T渗碳淬火6.3.2 按齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按3122(0.013 0.022)tvnpn估取圆周速度tv=4m/s，查参考文献1表 8-14，表 8-15 选取 公差组 8 级小轮分度圆直径2d，由下式得232221EHddHZ Z ZKT uu （6-1）齿宽系数d查参考文献1表 8-23 按齿轮相对轴承为非对称布置，取0.8d小轮齿数1Z， 选取1Z=18 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计26大轮齿数2Z 211.67 1830.06Zi Z 圆整取2Z=30齿数比u 2130/181.67uZZ传动比误差 误差在5%范围内，合适u/uu/u= 1.67-1.67 /1.670小轮转矩T由公式得 6662229.55 109.55 1091.27/7001.25 10TP n N mm （6-2）载荷系数 K 由公式得 AVKK K K K （6-3）使用系数AK，查参考文献1表 8-20 得 AK=1.75动载荷系数VK 查参考文献1图 8-57 得初值VtK VtK=1.18齿向载荷分布系数K 查参考文献1图 8-60 K=1.07齿间载荷分配系数K由公式(及0得 12111.883.2cosZZ （6-4）111.883.21.61830 查表 8-21 并插值 K=1.1则动载荷系数 K 的初值1.75 1.18 1.07 1.12.43tK 弹性系数EZ 查参考文献1表 8-22 EZ= 2189.8 N mm节点影响系数HZ 查参考文献1图8-64 120xx0， HZ=2.5重合度系数Z 查参考文献1图8-65 0 Z=0.87许用接触应力 H 由公式得 limHHNWHZZS （6-5）接触疲劳极限应力limH查参考文献1图 8-69 limH=585N mm27应力循环次数由公式得816060 420 1 (8 300 8)4.8 10hNnjL （6-6）88214.8 10 2.12.29 10NN u则，查参考文献1图 8-70 得接触强度的寿命系数12,NNZZ(不允许有点蚀) 121NNZZ硬化系数WZ 查参考文献1图 8-71 及说明 WZ=1接触轻度安全系数HS 查参考文献1表 8-27，按一般可靠度查min1.0 1.1HS取HS=1.1 585 1 11.1531.82H N mm故2d的设计初值2td为2326194.222 2.43 1.25 10 1.67 1 189.8 2.5 0.870.81.67531.82tdmm齿轮模数 m 11/194.22/1810.8tmdZ 查参考文献1表 8-3 m=11mm小轮分度圆直径的参数圆整值1118 11198tdZ m mm圆周速度11198 700/600007.25tvd n 7.25,2.43vtKKK小轮分度圆直径11198tddmm大轮分度圆直径2211 30330dmZmm中心距 a 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计281211183026422m ZZamm齿宽 b 1 min0.8 194.22155.38dtbdmm大轮齿宽 2155bbmm小轮齿宽125 10158bbmm6.3.3 齿根弯曲疲劳强度校核计算由公式 212aaFFSFKTY Y Ybd （6-7）齿形系数aFY 查参考文献1图 8-67 小轮1aFY=2.60 大轮2aFY=2.20应力修正系数aSY 查参考文献1图 8-67 小轮1aSY=1.60 大轮2aSY=1.77重合度系数Y 由公式0.250.75/0.250.75/1.60.72Y （6-8）许用弯曲应力 F 由公式 lim/FFNxFY YS （6-9）弯曲疲劳极限limF 查参考文献1图 8-72 lim1F=4602N mm lim2F=3902N mm弯曲寿命系数NY 查参考文献1图 8-73 1NY=2NY=1尺寸系数xY 查参考文献1图 8-74 xY=1安全系数FS 查参考文献1表 8-27 FS=1.3则 lim1111/460 1 1/1.3353.85FFNxFY YS 2N mm29lim2222/390 1 1/1.3300FFNxFY YS 2N mm故 612 2.43 1.25 102.6 1.60 0.6950.67158 198 11F 1F2N mm622 2.43 1.25 102.6 1.60 0.6951.65155 198 11F2F2N mm齿根弯曲强度满足。6.4 高速轴齿轮模数的确定6.4.1 选择齿轮材料查参考文献1表 8-17 小齿轮选用30rniC M T渗碳淬火大齿轮选用30rniC M T渗碳淬火6.4.2 按齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按3122(0.013 0.022)tvnpn估取圆周速度tv=4m/s，查参考文献1表 8-14，表 8-15 选取 公差组 8 级小轮分度圆直径2d，由公式（6-1）得232221EHddHZ Z ZKT uu齿宽系数d查参考文献1表 8-23 按齿轮相对轴承为非对称布置，取0.8d小轮齿数1Z， 选取1Z=20大轮齿数2Z 212.1 2042Zi Z 取2Z=42齿数比u 2142/202.1uZZ传动比误差 /u u /2.1 2.1 /2.10u u 误差在5%范围内，合适小轮转矩T由式(6-2) 得 6651119.55 109.55 1097/14706.3 10TP n N mm 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计30载荷系数 K 由式(6-3) 得 AVKK K K K使用系数AK，查参考文献1表 8-20 得 AK=1.75动载荷系数VK 查参考文献1图 8-57 得初值VtK VtK=1.18齿向载荷分布系数K 查参考文献1图 8-60 K=1.07齿间载荷分配系数K由式（6-4）及0得 12111.883.2cosZZ111.883.21.662042 查参考文献1表 8-21 并插值 K=1.1则动载荷系数 K 的初值1.75 1.18 1.07 1.12.43tK 弹性系数EZ 查参考文献1表 8-22 EZ= 2189.8 N mm节点影响系数HZ 查参考文献1图8-64 120xx0， HZ=2.5重合度系数Z 查参考文献1图8-65 0 Z=0.87许用接触应力 H 由式（6-5）得 limHHNWHZZS接触疲劳极限应力limH查参考文献1图 8-69 limH =5852N mm应力循环次数由式（6-6）得816060 420 1 (8 300 8)4.8 10hNnjL 88214.8 10 2.12.29 10NN u则，查图 8-70 得接触强度的寿命系数12,NNZZ(不允许有点蚀) 121NNZZ硬化系数WZ 查参考文献1图 8-71 及说明 WZ=1接触轻度安全系数HS 查参考文献1表 8-27，按一般可靠度查min1.0 1.1HS取HS=1.131 585 1 11.1531.82H 2N mm故2d的设计初值2td为2315150.562 2.43 6.3 10 2.1 1 189.8 2.5 0.870.82.1531.82td mm齿轮模数 m 11/150.56/207.5tmdZ 查参考文献1表 8-3 m=8mm小轮分度圆直径的参数圆整值1120 8160tdZ m mm圆周速度11160 1470/6000012.3tvd n 12.3,2.43vtKKK小轮分度圆直径11160tddmm大轮分度圆直径228 42336dmZ mm中心距 a128204224822m ZZamm齿宽 b 1 min0.8 150.56120.4dtbdmm大轮齿宽 2120bbmm小轮齿宽125 10125bbmm6.5 行星齿轮设计计算6.5.1 选取行星齿轮传动的传动类型根据该采煤机的结构紧凑外廓尺寸小得特点，选取 2Z-X(A)型行星传动较合理。6.5.2 配齿计算根据传动比 i=4.47，n=4，查表 3-2 17aZ 21cZ 59bZ 6.5.3 初步计算齿轮的主要参数 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计32按齿轮接触强度初算小齿轮分度圆直径1d小齿轮分度圆直径的初算公式为1d （6-10） 1312lim1AHHPddHT K KKudKmmu 式中 算式系数，对于钢对钢配对的齿轮副，直齿轮传动=768.dKdK 啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩，= 1T1T490N m 使用系数，查参考文献3表 6-7，=1.75AKAK 综合系数，查参考文献3表 6-5，=2.5HKHK 计算机接触强度的行星轮载荷分布不均匀系数，=1.4HPKHPK 小齿轮齿宽系数，查参考文献3表 6-6 =0.75dd u齿数比，2159 173.47uZZ 试验齿轮的接触疲劳极限，查参考文献3表 6-14，=1600 limHlimH2N mm将各数值带入上式中 312490 1.75 2.5 1.43.47 176897.030.75 16003.47dmm齿轮模数 m 查参考文献3表 8-3 m=6 mm11/97.03/175.7mdZ齿宽 b min0.75 97.0372.78dbdmm大轮齿宽 273bbmm小轮齿宽25 1078zbbmm6.5.4 啮合参数计算在 2 个啮合齿轮副 a-c、b-c 中，其标准中心距 a 为mm116172111422acacam zz mm116592111422bcabcam zz 33由此可见，两各齿轮副的标准中心距均相等。因此该行星轮传动满足非变位的同心条件。6.5.5 几何尺寸计算分度圆直径 mm17 6102aadZm mm21 6126ccdZm mm59 6354bbdZm6.5.6 齿轮强度验算由于 2Z-X(A)的工作特点，只需按其齿根弯曲应力的强度条件公式进行校核计算，即 （6-11）FFP首先按公式计算齿轮的齿根应力，即 （6-12）0FFAVFFFPK K KKK其中，齿根应力的基本值可按公式计算，即0F （6-13）0tFFaSaFY Y Y Ybm许用齿根应力可按公式计算，即FPK （6-14）limminFSTNTFPrelTRrelTXFY YKYYYS现将该 2Z-X(A)行星传动按照两个齿轮副 a-c、b-c 分别验算如下。 a-c 齿轮副1)名义切向力tF中心轮 a 的切向力可按公式计算；ttcaFF已知1960aTN m4pn mm （6-151211722 11410221 17azdazz 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计34）则得 （6-16） 320002000 19609.6 104 102atpaTFNn d2)有关系数a)使用系数，查参考文献3表 6-7，=1.75AKAKb)动载荷系数=1.3VKc)齿向载荷分布系数，按公式，FK （6-17）11FbFK 计算，查参考文献3图 6-7（b）得，=1，由图 6-8 得=1.3，代入上Fb式得，11.3 111.3FK d)齿间载荷分配系数，由参考文献3表 6-9 可查得=1.1FKFKe)行星轮间载荷分配系数，按公式计算FPK, （6-18）1 1.5(1)FPHPKK 己取=1.4，则得HPK1 1.5 (1.4 1)1.6FPK f)齿形系数，查参考文献3图 6-22 得 FaY12.58FaY22.33FaYg)应力修正系数由参考文献3图 6-24 得 SaY11.63SaY21.73SaYh)重合度系数按公式计算，即Y （6-19）0.750.7581.4acYi)螺旋角系数，查参考文献3图 6-25 得 =1YY因为行星轮 c 不仅与中心轮 a 啮合，且同时还与内齿轮 b 啮合，故取齿宽 b=73mm。3)计算齿根弯曲应力F按公式计算齿根弯曲应力，即F35 （6-1296002.58 1.63 0.78 1 1.5 1.06 1.3 1.1 1.6261.5573 696002.33 1.73 0.78 1 1.5 1.06 1.3 1.1 1.6250.773 6tFFaSaAVFFFPFFY Y Y Y K K KKKbm 20）取弯曲应力=262F2/N mm4)计算许用齿根应力FP按公式计算齿根应力，即FP （6-21）limlimFFPSTNTrelTRrelTXFY Y YYYS已知齿根弯曲疲劳极限=340limF2/N mm由参考文献3表 6-11 查得最小安全系数=1.6minFS式中 应力系数，按所给定的区域图取时，取=2STYSTYlimFlimFSTY 寿命系数，=0.89NTYNTY 齿根圆角敏感系数按参考文献3表 6-18=1relTYrelTYrelTY 相对齿根表面系数按参考文献3表 6-18 中取，=0.98RrelTYRrelTYRrelTY尺寸系数，按参考文献3表 6-17，得=1.02XYXY将以上各系数代入公式（6-13）可得需用齿根应力为 23402 0.89 1 0.98 1.02378/1.6FPN mm 因齿根应力=262小于许用齿根应力，即。所以，a-cF2/N mm2378/FPN mmFFP齿轮副满足齿根弯曲强度条件。 b-c 齿轮副在内啮合齿轮副 b-c 中只需要校核内齿轮 b 的齿根弯曲强度，即按公式（6-12）计算取齿根弯曲应力及按公式（6-14）计算许用齿根应力。已知，2FFP259bzz 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计36。2lim260/FN mm仿上，通过查表或采用相应的公式计算，可得到取值与外啮合不同的系数为22221.11,1.26,1.1,1,2.053,2.65,0.76,0.92,1.031.01VFFFPFaSaNTrelTXKKKKYYYYYY和。代入上式得2296002.053 2.65 0.76 1 1.5 1.11 1.26 1.1 1209/73 6FN mm 取=2102F2/N mm2limlim2602 0.92 1.03 0.98 1.01305/1.6FFPSTNTrelTRrelTXFY Y YYYN mmS 可见，故 b-c 齿轮副满足齿根弯曲条件。2FFP377 轴设计7.1 高速轴尺寸的确定7.1.1 输出轴的转矩 T 311197 109.559.556301470PTn Nm （7-1）7.1.2 作用在齿轮上的力输出轴大齿轮分度圆直径为mm （7-2）8d20161.6coscos9 22ntmm ZZ圆周力、径向力和轴向力的大小如下tFrFF N （7-3）2222 6300007797161.6tTFd N （7-4）tantan2077972867coscos9 22nrtFF N （7-5）tan7797tan9 221286tFF7.1.3 确定轴的最小直径选取轴的材料为，查参考文献2表 4-2，取 A=100，有公式初估轴的最小直径为40rC （7-6）133min19710040.41470pdAmmn防爆电机输出头直径为 75mm，因为防爆电机输出头要插入高速轴内，与轴连接，所以轴的最小直径选 120mm。高速轴为齿轮轴，上面有挡圈，查机械设计手册选挡圈直径为 6mm，GB/T283-1994 圆柱滚子轴承 NJ 型 02 系列 NJ224E，尺寸，宽度 B=40mm，小齿轮齿宽 d=125mm，轴承与齿轮间间距取120 215 40dDB3mm，挡圈与电机间距取 3mm，高速轴长度 L=3+6+40+3+125+3+40=220mm7.2 与高速轴相连的惰轮轴的确定由于高速轴齿轮的齿宽为 d=125mm，所以惰轮轴上的齿轮齿宽为 125mm，参考高速 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计38轴的长度，初步确定轴的长度为 200mm。此轴上有 2 个轴承，轴承上面套齿轮。2 个轴承是 GB/T286-1964 双列向心球面滚子轴承中宽，尺寸,所以轴承直85 180 60dDB径为 85mm。7.3 中速轴尺寸的确定7.3.1 输出轴的转矩 T 3322291.27 109.559.551.25 10700PTn Nm7.3.2 作用在齿轮上的力输出轴大齿轮分度圆直径为mm8d42339.4coscos9 22ntmm ZZ圆周力、径向力和轴向力的大小如下tFrFF N62222 1.25 107365.94339.4tTFd Ntantan207365.942708coscos9 22nrtFF Ntan7365.94 tan9 221205tFF7.3.3 确定轴的最小直径选取轴的材料为，查参考文献2表 4-2，取 A=100，有公式 4-2 初估轴的最小直40rC径为233min291.2710050.7700pdAmmn选取轴的直径为 95mm，便于加工，减少工序。此轴为光轴，选取 GB/T283-1994 圆柱滚子轴承 NJ 型 02 系列，尺寸宽度 B=32mm，查机械设计手册选挡圈直径为 6mm，小齿轮齿宽为 158mm，大齿轮齿宽为 120mm，大齿轮与小齿轮之间的挡板距离为 20mm，此轴长度为 32+6+120+20+158+6+32=374mm。7.4 与中速轴相连的惰轮轴尺寸的确定39由于中速轴的小齿轮与惰轮轴的齿轮相啮合，所有惰轮轴的齿轮宽度为 B=158mm，参考中速轴的长度，初步确定惰轮轴的长度为 370mm。此轴上有 2 个轴承，轴承上面套齿轮。2 个轴承是 GB/T286-1964 双列向心球面滚子轴承中宽，尺寸为,此轴的最小直径为 100mm，最大直径为 110mm。100 215 73dDB7.5 低速轴尺寸的确定与校核7.5.1 输出轴的转矩 T 3333385.88 109.559.551.96 10419.16PTn Nm7.5.2 作用在齿轮上的力输出轴大齿轮分度圆直径为 mm11d30333.33coscos9 22ntmm ZZ圆周力、径向力和轴向力的大小如下tFrFF N62222 1.96 1011760333.33tTFd Ntantan20117604323.53coscos9 22nrtFF Ntan11760 tan9 221939.83tFF7.5.3 确定轴的最小直径选取轴的材料为，查参考文献2表 4-2，取 A=100，有公式 4-2 初估轴的最小直40rC径为233min285.8810058.95419.16pdAmmn7.5.4 轴的结构设计此轴为齿轮轴。便于加工，减少重量，减少材料和成本，此轴做成空心轴。轴的直径选取 d=140mm。空心直径选取 d=90mm。此轴两端各有一个轴承，其型号为 GB/T283-1994 圆柱滚子轴承 NJ 型 02 系列 NJ228E，尺寸。轴承宽度140 250 42dDB 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计40B=42mm。为了满足整个摇臂尺寸，此轴上的齿轮宽度为 B=155.为了满足摇臂的整体尺寸，该轴的总体长度为 365mm。如图 7-1。图 7-1 低速轴结构图Fig.7-1 Low-speed shaft Chart7.5.5 轴的强度校核 求轴的载荷根据此轴，齿轮面的当量弯矩最大，是轴的危险截面。此面处的、HMVMM及的数值，如图 7-2 所示。TcM支反力：水平面 N, N13512.66HR28246.34HR 垂直面 N, N11291.19VR23031.74VR弯矩和：HMVM水平面 808141.8HMN mm 垂直面 1296973.7VMN mm合成弯矩 M （7-7）22225808141.829697.78 10HVMMM N mm扭矩 TT= 61.96 10N mm当量弯矩cM41 225668 100.31.96 101.4 10cMMTN mm 校核轴的强度轴的材料为，调质处理。由参考文献2表 4-1 查得,则40rC700B2/N mm，6370，取，轴的计算应力为 0.09 0.12/N mm 652/N mm （7-8） 6231.4 1040.8265/0.1 70ccMN mmW根据计算结果可知，该轴满足强度要求 图 7-2 低速轴的计算简图Fig. Low-speed shaft Calculation Sketch 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计427.5.6 精确校核轴的疲劳强度 判断危险截面判断危险截面：危险截面应该是应力最大，同时应力集中较严重的截面。齿轮左侧为危险截面。 计算危险截面应力截面左侧弯矩 M 为 623077.51.4 1092826230MN mm截面上的扭矩 T 为 T= 61.96 10N mm抗弯截面系数为 330.10.1 7034300Wd3mm抗扭截面系数为 330.20.2 7068600TWd3mm截面上的弯曲应力 928262.734300bMW2/N mm截面上扭转剪应力 61.96 1028.5768600TTW2/N mm弯曲应力幅 2.7ab2/N mm弯曲平均应力 0m扭转剪应力的应力幅与平均应力相等，即/228.57/214.29am2/N mm 确定影响系数轴的材料为，调质处理。由参考文献2表 4-1 查得：40rC43,。700B2/N mm13402/N mm11852/N mm轴肩圆角处的有效应力集中系数 K ,K ：根据，由参考文献2表 4-5 经插值后可得/1.6/700.023r d /73/701.04D d ，。2k1.36k尺寸系数：,根据轴截面为圆截面，查参考文献2图（4-18）得，。0.690.82表面质量系数，：根据和表面加工方法为精车，查参考文献2图（4-19）得700B2/N mm0.85材料弯曲、扭转的特性系数：取，,5由上面结果可得 （7-9）134036.933.41 2.70.1 0mSK （7-10）11856.471.95 14.290.05 14.29mSK （7-11）222236.93 6.476.3736.936.47cS SSSS由参考文献2表（4-4）的许用安全系数S值，可知该轴安全7.6 行星轮轴的确定选取轴的材料为，查表 4-2，取 A=100，有公式 4-2 初估轴的最小直径为40rC233min280.8810095.1693.77pdAmmn由于是 4 个行星轮结构，所以一个行星轮最小直径为mm。min/495.16/423.79d由于该行星轮的齿宽为 73mm，所以该轴长 100mm。该轴上有 4 个轴承，轴承上套有齿轮。选取 GB/T283-1994 圆柱滚子轴承 NJ 型 02 系列，尺寸为。35 72 17dDB该轴直径为 68mm。 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计448 其他数值的确定8.1 滚筒和截齿的选取8.1.1 滚筒1）滚筒直径 D指齿座内装上截齿齿尖处的直径。对于薄煤层双滚筒采煤机，直径按下式选取 D=Hmin-（0.10.3） （m） 其中：Hmin最小层厚（m）滚筒直径系列尺寸为：0.6；0.65；0.7；0.8；0.9；1.0；1.1；1.25；1.4；1.6；1.8；2 .0；2.3 及 2.6m该薄煤层采煤机的采高是 1.2m，由于是双滚筒采煤机，两个滚筒直径必须大于采高，所以滚筒直径选 760mm2）滚筒宽度 B 滚筒宽度 B 也就采煤截深，即 B=730mm3）螺旋头数大多数为双头，也有采用三头、四头螺旋的。本采煤机选取双头。4）螺旋旋向滚筒螺旋方向有左旋和右旋之分。滚筒叶片的旋向必须与其转向相适应：对顺时针旋转的滚筒（人站在采空区侧看） ，叶片必须右旋。逆时针旋转的滚筒，叶片必须左旋；即“左转左旋，右转右旋” 。只有这样，滚筒落下的煤才能顺利通过螺旋叶道排装入刮板输送机。8.1.2 截齿截齿是采煤机上嘎巴法直接用来落煤的刀具。截齿种类很多，但基本可分为两类：1）扁形截齿（刀形截齿）是采煤机上用的最多的一种截齿，他是沿滚筒径向安装，因而又称径向截齿。452）镐形截齿 因为它基本上是沿着滚筒切线方向安装的，故又称切向截齿。截齿切削不含大量坚硬夹杂物的较软煤层，且切屑较薄时，用切向截齿较好。按当煤层坚韧，且切屑较厚时，以用径向截齿为宜。8.2 摇臂总体尺寸的确定根据各级齿轮的分度圆直径，简图如下：图 8-1 各轴齿轮简图Fig.8-1 Every axle gear wheel sketch箱体壁厚选取 20mm，高速级至摇臂连接处长度选取 600mm，摇臂总长度初步选取1788mm。摇臂宽度根据中速级轴的长度选取 365mm，在加上壁厚，摇臂宽度选取400mm。摇臂高度根据齿轮的最大齿轮的齿顶圆直径选取 392mm。 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计46结论结论近年来，我国采煤机得到了迅猛的发展，应用也越来越广泛，但是经济实用才是每个企业选择产品的关键。按照这套方案所生产的产品，基本满足公司的需求，并且具有一定的经济性和实用性。在减速器的选择中，我选取了行星轮减速器来达到减速的效果。又根据采煤机摇臂电动机的自身特点，为了加大采高，增加采煤效率，添加了惰轮。为了加大装煤空间，采用了弯摇臂结构。本文所设计的采煤机的材料都是以经济实用为中心选取的。所以这套设计方案无论是在价格方面，还是在安全方面都是一个很好的选择。 本文所设计的不足之处主要是尺寸方面存在着差异，由于图书馆中的资料提供的数据都是相近的，而且都存在一定的范围，而我所要设计的数据超出了这个范围，这就导致我所计算的一部分数据源自于自己的估算，从而影响到采煤机机的总体尺寸设计。具体尺寸数据还需要通过专业书籍进行校正。47致谢紧张而又有序的毕业设计就要结束了。回想论文写作的日日夜夜，心中充满了无限的感激之情。在这一个学期的设计过程中，丁飞老师对我的设计提供了非常大的帮助，在这里深深的感谢您！从课题选择、方案论证到具体设计和调试，无不凝聚着丁老师的心血和汗水。是您带领我们去辽源煤矿机械厂实习，能亲眼看见采煤机的外形，各个部分的实际结构，才能更加深入了解自己所设计的采煤机。而且对我设计中的错误进行细心的指出和修改，耐心的为我讲解工作原理，在百忙之中修改我的设计初稿，在这里再次的感谢您！同时，我要感谢我的同学和朋友，他们对我的设计提出了相当好的建议，使我得以顺利的完成论文，尤其在最后的关头也是最困难的时候给了我莫大的鼓励，在此我向他们表示感谢。 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计48参考文献1 王洪欣 李木 刘秉忠机械设计工程学IM江苏徐州：中国矿业大学出版社，20012 唐大放 冯小宁 杨现卿机械设计工程学M 江苏徐州：中国矿业大学出版社，20013 饶振纲 行星齿轮传动设计M.北京：化学工业出版社，20034 巩云鹏 田万禄 张祖立 黄秋波.机械设计课程设计M.辽宁：东北大学出版社，2000.5 李贵轩 李晓豁.采煤机设计M.辽宁：辽宁大学出版社，19946 蔡春源.新编机械设计实用手册M.北京：学苑出版社，1992.7 甘永立. 几何量公差与检测M. 第五版. 上海:上海科学技术出版社,2001.8 党根茂,骆志斌,李集仁.模具设计与制造M. 西安:西安电子科技大学出版社,1997.9 隗金文,王慧. 液压传动M. 沈阳:东北大学出版社,2001.10 煤矿机械，CollteryMechanical&ElectricalTechnologyJ2005 年 01 期11 H.Kundel:Strebtechnik im dentschen Steinkohlenbergbau im .Jahre.J1981.Gluckauf.1982.49附录 A简介：煤炭是我国的主要能源，在我国一次性能源中占 76以上。煤系地层大多形成与还原环境，煤层开采后处于氧化环境，流铁矿与矿井水和空气接触后，经过一系列的氧化、水解等反应，使水呈酸性，形成酸性矿井水。对地下水以及其它环境和设施等造成一定的环境影响和破坏。本文对酸性矿井水的危害、形成原因以及对酸性矿井水的预防和治理进行了简单的阐述。关键字：采煤活动 酸性矿井水 环境影响 预防 治理煤炭是我国的主要能源，在我国一次性能源中占 76以上，必定要进行大量的采煤。采煤过程中破坏了煤层所处的环境，使其原来的还原环境变成了氧化环境。煤炭中一般都含有约 0.35的硫，主要以黄铁矿形式存在，约占煤含硫量的 2/3。煤层开采后处于氧化环境，流铁矿与矿井水和空气接触后，经过一系列的氧化、水解等反应，生成硫酸和氢氧化铁，使水呈现酸性，即生产了酸性矿井水。PH 值低于 6 的矿井水称酸性矿井水。酸性矿井水在我国部分煤矿特别使南方煤矿分别较为广泛。我国南方煤矿的矿井水pH 值一般在 2.55.8，有时达 2.0。pH 值低的原因与煤中含硫量高有密切关系。酸性矿井水的形成对地下水造成了严重的污染，同时还会腐蚀管道、水泵、钢轨等井下设备和混凝土井壁，也严重污染地表水和土壤，使河水中鱼虾绝代，土壤板结，农作物枯萎，影响人体健康。1 酸性矿井水的危害矿井水的 pH 值低于 6 即具有酸性，对金属设备有一定的腐蚀性；pH 值低于 4 即具有较强的腐蚀性，对安全生产合矿区生态环境产生严重危害。具体有以下几个方面：1) 腐蚀井下钢轨、钢丝绳等煤矿运输设备。如钢轨、钢丝绳受 pH 值4 的酸性矿井水侵蚀，十几天至几十天强度会大大降低，可造成运输安全事故。2) 探放 pH 值低的老空水，铁质控水管道和闸门在水流冲刷下腐蚀很快.3) 酸性矿井水中 SO2-含量很高，与水泥中某些成分相互作用生成含水硫酸盐结 晶。这些盐类在生成时体积膨胀。经测定，当 SO4生成 CaSO42H2O 时，体积增大一倍;形成 MgSO47H2O 时，体积增大 430%混凝土构筑物结构。 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计504) 酸性矿井水还是环境污染源。酸性矿井水排入河流，pH 质小于 4 时，会使鱼类死亡；酸性矿井水排入土壤，破坏土壤的团粒结构，使土壤板结，农作物枯黄，产量降低，影响工农关系；酸性矿井水人类无法饮用，长期接触，可使人们手脚破裂，眼睛痛痒，通过食物链进入人体，影响人体健康。2 酸性矿井水形成的原因煤系地层大多形成于还原环境，含黄铁矿（FeS2）的煤层形成于强还原环境。煤炭中一般都含有约 0.35的硫，主要以黄铁矿形式存在，约占煤含硫量的 2/3。煤层开采后处于氧化环境，流铁矿与矿井水和空气接触后，经过一系列的氧化、水解等反应，生成硫酸和氢氧化铁，使水呈现酸性，即生产了酸性矿井水。酸性矿井水形成的主要原因即发生的主要化学反应如下：1)黄铁矿氧化生成游离硫酸和硫酸亚铁：2FeS27O2+2H2O2H2SO4+2FeSO42)硫酸亚铁在游离氧的作用下转化为硫酸铁：4FeSO42H2SO4O22Fe2（SO4）32H2O3)在矿井水中，硫酸亚铁的氧化作用，有时也不一定需要硫酸：12FeS23O2+6H2O4Fe2（SO4）34Fe（OH）34)矿井水中硫酸铁，具有进一步溶解各种硫化矿物的作用：Fe2（SO4）3MSH2O3/2 O2M SO4+2FeSO4H2SO5)硫酸铁在弱酸性水中发生水解而产生游离硫酸：Fe2（SO4）3+6H2O2 Fe（OH）33H2SO46)在矿井深部硫化氢含量高时，在还原条件下，富含硫酸亚铁的矿井水也可产生游离硫酸：2FeSO45H2S2 FeS23SH2SO44 H2O酸性矿井水的性质除与煤中含硫量有关外，还与矿井水涌水量、密闭状态、空气流通状况、煤层倾角、开采深度及面积、水的流动途径等地质条件和开采方法有关。矿井涌水量稳定，则水的酸性稳定；密闭差、空气流通良好，则水的酸性较强，Fe3+离子含量较多；反之，则酸性较弱，Fe2+离子较多；开采越深，煤的含硫量越高；开采面积越大，水的流经途径越长，则氧化、水解等反应进行得越充分，水的酸性越强，反之则弱。513 酸性矿井水的预防与治理3-1 酸性矿井水的预防根据酸性矿井水形成的条件和原因，可以从减源、减量、减时等三个方面进行预防或减轻其危害程度。1)减源：捡选利用造酸矿物，化害为利。煤矿床的主要造酸矿物时夹杂在煤层中的黄铁矿结核和煤本身的含硫量。煤的开采率低、残留煤柱或浮煤丢失多，黄铁矿结核废弃在井下采空区中，被积水长期浸泡，是产生酸性水的重要根源。减少工作面丢失的浮煤、积极捡选利用黄铁矿结核，能减少产生酸性水的物质。拦截地表水，减少入渗量。例如回填矸石，控制顶板，防止地面水沿塌陷裂隙浸入老空区。在井下，特别是老井或废弃封闭井巷处，对矿井水施放适量的抑菌剂，抑制或杀灭微生物的活性，或者减少矿井水中微生物的数量。通过降低微生物对硫化物的有效作用，达到控制酸性矿井水生成的目的。2)减少排水量：设立专门排水系统，集中排酸性水，并在地表拦蓄起来，使其蒸发、浓缩，而后加以处理，免除污染。3)减少排放酸性水的时间：减少矿井水在井下的停留时间，可在一定程度上降低微生物对煤中硫化物的氧化作用，从而有助于减少酸性矿井水的形成。对含黄铁矿多、硫分高、地表水渗漏条件又好的浅部煤层，或已形成强酸性水的老窖积水区，在开拓布局上要权衡利弊，统筹安排，在矿井前期不予开采或探放，留待矿井水末期处理，避免长期排放酸性水。3-2 酸性矿井水的治理在一定地质条件下，酸性水中的硫酸可与钙质岩石或其它基性矿物发生中和反应而降低酸度。用烧碱作中和剂用量少，污泥生成也少，但水的总硬度往往很高，虽降低了水的酸度，但增加了硬度，而且成本高，现已基本不用。目前，处理方法有以石灰乳为中和剂的方法、石灰石为中和剂的方法以及石灰石石灰法、微生物法和湿地处理法。石灰乳中和剂处理法适用于处理酸性较强、涌水量较小的矿井水；石灰石石灰法适用于各种酸性矿井水，尤其是当酸性矿井水中的 Fe2+离子较多时适用，还可以减少石灰用量；微生物法基本原理时应用氧化铁细菌进行氧化除铁，此菌能从水生环境中摄取铁，然后以氢氧化铁形式把铁沉淀子在它们的粘液分泌物中，时酸性水的低铁转化为高铁沉淀出来，然后再用石灰石中和游离硫酸，可降低投资，减少沉渣。湿地法又称浅沼泽法， 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计52此法具有成本低、易操作、效率高等优点，具体方法在这里不再详述。结论煤系地层大多形成与还原环境，煤层开采后处于氧化环境，流铁矿与矿井水和空气接触后，经过一系列的氧化、水解等反应，使水呈酸性，形成酸性矿井水。对地下水以及其它环境和设施等造成一定的环境影响和破坏，同时会对人体健康造成一定的影响。通过对酸性矿井水的形成原因进行分析，并采取一定的预防和治理措施，可减少酸性矿井水对地下水的污染、其它环境和设施等造成的破坏以及对人体健康的影响。参考文献：1王大纯等主编， 水文地质学基础 ，地质出版社，北京2苑明顺，环境及地下水水力学研究专题论文综述，长江科学院院报，1994.33林年丰，李昌辉，田春生等， 环境水文地质学 ，北京，地质出版社 1990.253附录 BBrief introduction: The coal is the main energy of our country, accounts for more than 76% in the disposable energy in our country. The coal measures strata mostly form and reduce the environment, is in the environment of oxidizing after the coal seam is exploited, it flow iron ore after being with keeping in touch well water and air ore,oxidize one that is a series of, hydrolysis,etc. react, make water present acidity, form the acid ore well water. Cause certain environmental impact and destruction to groundwater, other environments and facility,etc. This text to acid ore danger of well water, reason of forming and well water prevent from and administration go on simple exposition to acid ore.Key word: Activity of mining Acid ore well water Environmental impact Prevent AdministrationThe coal is the main energy of our country, accounts for more than 76% in the disposable energy in our country, must carry on a large amount of coal mining. Mine course destroy environment that coal seam in, make reducing environment become the environment of oxidizing original its. Generally all contain about 0.3% - 5% sulphur in the coals, exist in the form of pyrite mainly, account for coal 2/3 containing sulphur quantity. Coal seam in environment of oxidizing exploit, flow iron ore with after ore keep in touch by well water and air, react a series of oxidize, hydrolysis,etc., produce sulfuric acid and hydrogen oxidize irons, make water appear acidly, has produced the acid ore well water. The ore well water that pH is lower than 6 calls the acid ore well water. Acid ore well water some colliery make southern colliery part comparatively extensive especially in our country. Of our country southern ore well water pH of colliery generally until 2.5-5.8, up to 2.0 sometimes. It has close relations that high in sulphur in reason and coal why pH is low. The forming of the acid ore well water causes serious pollution to the groundwater, will also corrode the apparatus and concrete borehole wall in the pit such as the pipeline, water pump, rail at the same time, pollute the surface water and soil 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计54seriously too, make the fishes and shrimps in the river peerless, the soil board is formed, the crops are withered, influence the health.1 Danger of an acid ore well waterPH of the ore well water is lower than 6 acidly, have certain corrosivity to the metal apparatus; PH lower than, 4 have stronger corrosivity promptly, shut to safety in production ecological environment of mining area produce and endanger seriously. There is the following several respect specifically:1)Corrode transporting equipment of colliery such as the rail, steel wire rope in the pit. Rail, pH 4 acid ore well water corrode, intensity will reduce greatly to dozens of day more than ten day steel wire rope, can cause the incident of transporting.2)Visit and put low always empty water of pH, the iron accuses of water pipeline and gate to corrode quickly under the circumstances that the rivers is eroded.3)SO2 content is very high in the acid ore well water, interact and produce moisture sulphate to form with some compositions in cement brilliant. The volume expansion while turning into of salt. Through determining, when SO4 produces CaSO42H2O, the volume increases one time; While forming MgSO4-7H2O, the volume increases 430% of the concrete structures structure.4)The acid ore well water is still the environmental pollution sources. The acid ore well water enters the river, pH quality is smaller than 4 oclock, will enable fishs death; The acid ore well water enters the soil, destroy the granule structure of the soil, make the soil board form, the crops are withered and yellow, the output is reduced, influence the relation between workers and peasants; The well water mankind of acid ore is unable to drink, keep in touch for a long time, can make the tricks of people break, eyes importance, enter the human body through the food chain, influence the health2Reason why the acid ore well water formsCoal measures stratum form on environment of reducing mostly, containing pyrite (FeS2) coal seam form on better to reduce the environment. Generally all contain about 0.3% - 5% sulphur in the coals, exist in the form of pyrite mainly, account for coal 2/3 containing sulphur quantity. Coal seam in environment of oxidizing exploit, flow iron ore with after ore keep in 55touch by well water and air, react a series of oxidize, hydrolysis,etc., produce sulfuric acid and hydrogen oxidize irons, make water appear acidly, has produced the acid ore well water. The main chemical reaction that the main reason why the acid ore well water forms takes place promptly is as follows:1)The pyrite oxidizes and produces free sulfuric acid and inferior iron of sulfuric acid：2FeS27O2+2H2O2H2SO4+2FeSO42)Sulfuric acid inferior iron turn into the sulfuric acid iron under free function of oxygen： 4FeSO42H2SO4O22Fe2（SO4）32H2O3)In the ore well water, the oxidation of the inferior iron of sulfuric acid, might not need sulfuric acid either sometimes： 12FeS23O2+6H2O4Fe2（SO4）34Fe（OH）34)The sulfuric acid iron, further dissolve the function of different mineral of sulfides in the ore well water：Fe2（SO4）3MSH2O3/2 O2M SO4+2FeSO4H2SO5)Sulfuric acid iron hydrolyzed but free sulfuric acid emerges among the weak acid water： Fe2（SO4）3+6H2O2 Fe（OH）33H2SO46)When the deep department hydrogen content sulfide of the mine is high, under reducing the condition, the ore well water rich in inferior iron of sulfuric acid can also produce free sulfuric acid：2FeSO45H2S2 FeS23SH2SO44 H2OThe properties of the acid ore well water, besides relating to sulphur content in the coal, still with the ore well water amount of water welled up, airtight state, air circulate state, coal seam inclination, exploit depth and area, flow route,etc. of water geological condition involved in mining method. The amount of water welled up of the mine is stable, then the acid stability of water; Airtight difference, air circulate well, water acid and relatively strong then, Fe3 ion content more; On the contrary, acid and relatively weak, there is more Fe2 ion; Exploit the more deeply, the higher the sulphur content of the coal is; Exploit area to be heavy, to flow through route to be the longer, oxidize, hydrolyze etc. and reflect that the more abundantly goes on water, 薄煤层滚筒采煤机总体方案设计与摇臂设计56it is strong that water is acid, weak on the contrary.3 Prevention and administration of the acid ore well water3-1 Prevention of the acid ore well waterAccording to acid ore terms and reason that well water form, can from reduce source, decrement, three respect go on, prevent or lighten his extent of injury reduce,etc.1)Reduce the source: Pick up, select, utilize, make acid mineral, take, make for the profit. Colliery bed mixed with pyrite tuberculosis and coal sulphur content of itself in coal seam build sour mineral mainly. Exploitation rate of coal low remaining coal column or floating coal lose more, pyriting tuberculosis discarding in adopt of the empty district in the pit, soaked in long-term water accumulation, it is the important origin of producing the acid water. Reduce the lost floating coal of working range, pick up and select to utilize pyrite tuberculosis actively, can reduce the material which produces the acid water. Intercept the surface water, reduce into the oozing am
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