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1、2011级电气工程及自动化（本科）毕业设计（论文）指导书第一章：前言2第二章：火灾报警系统的介绍31.1 火灾自动报警系统的简介32. 2火灾自动报警系统的概述3第三章：火灾报警系统的硬件组成部分52.1 火灾探测系统的技术现状与发展前景52.1.1 火灾报警系统中探测器的类别52.2 传感器的特性63.2.1离子感烟传感器的组成83. 2.2离子感烟传感器的工作原理93. 2.3离子感烟传感器在火灾中的应用103.4声光报警的基本电路153. 4.1声光报警电路的工作原理163. 5 AT89S52单片机173.1 1 AT89s52引脚功能与封装19第四章：火灾报警系统的设计234.1 火
2、灾报警系统设计原理234. 1.1硬件的组成234.1.2烟雾信号采集模块24第五章：系统软件255.1软件系统的设计25总结26参考文献27致谢28煤矿副井提升机电控系统设计第1章绪论1.1国内外提升及研究状况近三十年来，国外提升机机械部分和电气部分都得到了飞速的发展，而且两者相互促进，相互提高。起初的提升机是电动机通过减速器传动卷筒的系统，后来出现了直流慢速电动机和直流电动机悬臂安装直接传动的提升机。上世纪七十年代西门子发明矢量控制的交一直一交变频原理后，标志着用同步电动机来代替直流电机实现调速的技术时代已经到来。1981年第一台用同步机悬臂传动的提升机在德国Monopol矿问世，1988
3、年由MAVGHH和西门子合作制造的机电一体的提升机（习惯称为内装电机式）在德国Romberg矿诞生了，这是世界上第一台机械和电气融合成一体的同步电机传动提升机。在提升机机械和电气传动技术飞速发展的同时，电子技术和计算机技术的发展，使提升机的电气控制系统更是日新月异。早在上世纪七十年代，国外就将可编程控制器（PLC）应用于提升机控制。上世纪八十年代初，计算机又被用于提升机的监视和管理。计算机和PLC的应用，使提升机自动化水平、安全、可靠性都达到了一个新的高度，并提供了新的、现代化的管理、监视手段。特别要强调的是，此时期在国外一著名的提升机制造公司，如西门子、ABB、ALSTHOM都利用新的技术和
4、装备，开发或完善了提升机的安全保护和监控装置，使安全保护性能又有了新的提高。就在国外科学技术突飞猛进发展的时候，我国提升机电控系统很长时间都处于落后的状况。直到目前为止，我国正在服务的矿井提升机电控系统大多数还是转子回路串金属电阻的交流调速系统，设备陈旧、技术落后。国产提升机安全性、可靠性差，在关键部位一上下两井口减速区段没有配套的有效的速度监视装置，就提升机控制技术而言，依然是陈旧的，和国外相比，我们存在很大的差距。矿井提升系统的类型很多，按被提升对象分:主井提升、副井提升;按井筒的提升道角度分:竖井（如图1.1所示为竖井井架设备）和斜井;按提升容器分:箕斗提升、笼提升、矿车提升;按提升类型
5、分：单绳缠绕式和多绳摩擦式等。我国常用的矿用提升机主要是单绳缠绕式和多绳摩擦式。我国的矿井与世界上矿业较发达的国家相比，开采的井型较小、矿井提升高度较浅，煤矿用提升机较多，其他矿（如金属矿、非金属矿）则较少。因此在20世纪60年代开始单绳缠绕式矿井提升机采用较多。目前我国提升机90%以上均采用交流绕线式异步电动机的拖动方式，其电控系统用于单绳缠绕式提升机的有TKD系列，多绳磨擦式提升机的有JKM系列。这种提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行起动和调速。串电阻调速是一种恒转矩调速方法转子功率的损耗随着串入的电阻的增大而增大。尽管转子串电阻调速方法很不经济，低速特性也很软，稳定性差，但是由
6、于这种调速方法比较简单易行，起动转矩较大在拖动起重机等中、小容量的绕线式异步电动机中仍然应用广泛。20世纪80年代，我国从瑞典、西德等国引进20多套晶闸管一直流电动机控制系统。直流电动机传动有两种电控系统，一种为直流发电机一直流电动机机组，另一种为晶闸管一直流电动机系统。我国自己生产的晶闸管一直流电动机控制系统应用于20世纪90年代。这种控制系统的优点是:体积小、重量轻、占地面积小;基础省、安装方便、建筑费用低;无齿轮传动部分（不需要减速器）、总效率高、电能消耗少；单机容量大，适用范围广;调速平稳、调速范围广、调速精度高;易于控制，能实现自动化，安全可靠;节约电能。矿井提升机对安全性、可靠性和
7、调速性能的特殊要求，使得提升机电控系统的技术水平在一定程度上代表一个厂或国家的传动控制技术水平。比较国内外矿用提升机系统，具体来说国外矿井提升机在电控方面的应用特点有以下几个方面：1）提升工艺过程微机控制提升工艺过程大都采用微机控制，由于微机功能强，使用灵活，运算速度快，监视显示易于实现，并具有诊断功能，这是采用模拟控制无法实现的。2）提升行程控制提升机的控制从本质上说是一个位置控制，要保证提升容器在预定地点准确停车，要求准确度高，目前可达到2cm。采用微机控制，可通过采集各种传感信号，如转角脉冲变换、钢丝绳打滑、井筒、滚筒及钢丝绳磨损等信号进行处理，计算出容器准确的位置而施以控制和保护。一般
8、过程控制用微机作监视，行程控制也采用单独下位机完成。3）提升过程监视提升过程监视与安全回路一样，是现代提升机控制的重要环节。提升过程采用微机主要完成如下参数的监视:a、提升过程中各工况参数（如速度、电流）监视:b、各主要设备运行状态监视;c、各传感器（如位置开关、停车开关）信号的监视。使各种故障在出现之前就得以处理，防止事故的发生，并对各被监视参数进行存储、保留或打印输出。甚至与上位机联网，合并于矿井监测系统中。4）安全回路安全回路是指提升机在出现机械、电气故障时控制提升机进入安全保护状态的极为重要的环节。为确保人员和设备的安全，对不同故障一般采用不同的处理方法。安全回路极为重要，它是保护的最
9、后环节之一，英、德几家公司都采用两台PC微机构成安全回路，使安全回路具有完善的故障监视功能，无论是提升机还是安全回路本身出项故障时都能准确地实施安全制动。而在电力拖动方面，近几年国外出现了不少新拖动方式，交一交变频供电方式就是最有前途的一种。20世纪80年代西欧一些工业先进国家将交流变频调速技术应用于提升机，有代表性的是西门子公司和ABB公司。我国在20世纪90年代也引进了交流变频调速提升机控制系统。变频调速方式类似于它励直流电动机取得很宽的调速范围、很好的调速平滑性和有足够硬度的机械特性，在提升机应用中显示了其独特的优势。1.2 课题研究的目的和意义矿井提升机是煤矿生产过程中的重要设备。提升
10、机的安全、可靠、有效高速运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。矿井提升系统具有环节多、控制复杂、运行速度快、惯性质量大、运行特性复杂的特点，且工作状况经常交替转换。虽然矿井提升系统本身有一些安全保护措施，但是由于现场使用环境条件恶劣，造成了各种机械零件和电气元件的功能失效，以及操作者的人为过失和对行程监测研究的局限性，使得现有保护未能达到预期的效果，致使提升系统的事故至今仍未能消除。一旦提升机的行程失去控制，没有按照给定速度曲线运行，就会发生提升机超速、过卷事故，造成楔形罐道、箕斗的损坏，影响矿井正常生产，甚至造成重大人员伤亡，给煤矿生产带来极大的经济损失。所以提升机调速控制系统的研究一直
11、是社会各届人士共同关注的一个重大课题。电气控制方式在很大程度上决定了提升机能否实现平稳、安全、可靠地起制动运行，避免了严重的机械磨损，防止较大的机械冲击，减少机械部分维修的工作量，延长提升机械的使用寿命。随着矿井提升系统自动化，改善提统的性能，以及提高提升设备的提升能力等的要求，对电气传动方式提出了更高的要求。对矿井提升机电气传动系统的要求是：有良好的调速性能，调速精度高,四象限运行，能快速进行正、反转运行，动态响应速度快，有准确的制动和定位功能，可靠性要求高等。目前，我国地下矿山矿井提升机的电气传动系统主要有：对于大型矿井提升机，主要采用晶闸管变流器一直流电动机传动控制系统和同步电动机矢量控
12、制交一交变频传动控制系统。这两种系统大都采用数字控制方式实现控制系统的高自动化运行，效率高，有准确的制动和定位功能，运行可靠性高，但造价昂贵，中小矿井难以承受。对于中、小型提升机，则多采用交流绕线式电动机转子切换电阻调速的交流电气传动系统，即TKD电控系统。这种电气传动系统设备简单，但属于有级调速，提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，特别在负载变动时很难实现恒加减速控制，经常会造成过放或过卷事故。提升机频繁的启动和制动工作过程会使转子串电阻调速产生相当严重的能耗，另外转子串电阻调速控制电路复杂，接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏，影响生产效益。将变频调速技术应用于矿井提升机是矿井提升
13、机电气传动系统的发展方向。对于现采用 TKD电控系统的中小型矿井，随着变频调速技术的发展，交一直一交电压型变频调速技术已开始在矿井提升机改造中应用。变频器的调速控制可以实现提升机的恒加速和恒减速控制，消除了转子串电阻造成的能耗，具有十分明显的节能效果10。变频器调速控制电路简单，克服了接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏的缺点，降低了故障和事故的发生。因此，变频器在提升机调速系统中的应用具有十分广阔的前景。本文介绍变频器在提升机调速控制系统中的应用。1.3 本论文承担的任务本课题拟解决的关键问题是控制策略研究，提升机是矿山生产中的关键设备，它属于大转动惯量机-电-液系统，提升机要按所要求的速
14、度图运行，否则在系统中容易产生大的惯性力，降低机器的寿命，甚至产生脱轨等恶性事故。控制策略研究就是要通过电液控实时地、准确地使提升机按给定的速度图运行，使控制系统的精度和稳定性满足提升机运行的要求。本论文的研究目标是TKDA型电气控制系统应用于矿山实际生产中，对现有的提升机电控系统进行改造设计，提高精度，在更安全的范围内保证矿山生产的顺利进行。本论文承担的主要任务如下：1 .提升机电控系统主回路部分结合煤矿生产实际情况，分析提升机工作过程及工作特点。给出提升系统的整体控制方案;确定TKDA型电气控制系统主回路的作用、组成。2 .提升机控制系统辅助部分辅助设备及控制回路进行供电与控制。3 .提升
15、机控制系统安全回路第二章矿井提升机矿井提升系统是矿井生产系统中的重要环节，是联地面和井下的咽喉要道。它担负着提升全矿井的煤、阡石、材料、设备及人员的重要工作，在矿井生产中有特别重要的地位。其运转的安全性、可靠性、经济性不仅影响整个矿山的生产，而且还涉及人员的生命安全。所以提升机司机必须熟悉矿井提升设备的性能、构造和工作原理，熟练掌握正确的操作方法，确保提升设备高效、安全、可靠地运行。2.1矿井提升机的性能(1)安全性所谓安全性，就是不能发生突然事故。由于矿井提升设备在矿山生产中所占地位十分重要,其运转的安全性，不仅直接影响整个矿井的生产，而且还涉及人员的生命安全。因此各国都对矿井提升设备的安全
16、性提出了极严格的要求。在我国这些规定包括在煤矿安全规程之中。(2)可靠性可靠性是指能够可靠地连续长期运转而不需在短期内检修。矿井提升设备所担负的任务十分艰巨，不仅每年要把数十万吨到数百万吨的煤炭和矿石从井下提升到地面，而且还要完成其它辅助工作。罐笼或箕斗必须在不长的距离内数百米到上千米，以很高的速度往返运行，因此必然要频繁地起动和停车，可见提升机的工作条件是十分苛刻的。一个年产150万t的矿井，停产一天就要损失大约20万元。因此矿井提升机至少要服务二十年以上而不需大修。(3)经济性矿井提升设备是矿山大型设备之一，功率大，耗电多，大型矿井提升机的功率超过1000kW。因此提升设备的造价以及运转费
17、用，也就成为影响矿井生产技术经济指标的重要因素之一。因此提升机的设计水平会直接影响到煤矿业的发展水平。2.2矿井提升机的用途和发展概况矿井提升机是矿山的重要设备之一，是联系井下与地面的主要运输工具。我国对滚筒直径在2m和2m以上的提升设备称之为提升机(防爆液压绞车除外)，对滚筒直径在2m以下的俗称为绞车。矿井提升机主要用于煤矿、金属矿、和非金属矿中提升煤炭、矿石和肝石、升降人员、下放材料、工具和设备。矿井提升机与压气、通风和排水设备组成矿井四大固定设备，是一套复杂的机械一一电气组。所以合理的选用矿井提升机具有很大的意义。矿井提升机的工作特点是在一定的距离内，以较高的速度往复运行。为保证提升工作
18、高效率和安全可靠，矿井提升机应具有良好的控制设备和完善的保护装置。矿井提升机在工作中一旦发生机械和电气故障，就会严重地影响到矿井的生产，甚至造成人身伤亡。熟悉矿井提升机的性能、结构及工作原理，提高安装质量，合理使用设备，加强设备维护,对于确保提升工作效率和安全可靠，防止和杜绝故障及事故发生，具有重大意义。矿井提升机已有很长的发展历史。早在八百多年以前.我国古代劳动人民就发明了辘轮，用手摇辘*卢从地下提升煤炭和矿石，以后发展成畜力绞车。十九世纪，西方资本主义国家制造出蒸汽提升机，并用于生产。到二十世纪，由于电力的发展，电力拖动的提升机逐渐代替蒸汽提升机。近几十年来，矿井提升机有了更大的发展，出现
19、了多绳摩擦式提升机以及先进的拖动和控制系统。目前，国外的矿井提升机正向体积小、重量轻和自动化的方向发展，以适应深井和大产量的需要。随着生产技术不断的进步，矿井提升设备正在朝着大型化、高效化、自动化方向发展。矿井提升机是提升系统中最主要的组成部分，矿井提升机有多种结构形式，大致可按下列方式对其进行分类：新并提升机/缠绕式提升机摩擦式提升机/可分离式单卷筒提升机/单卷简式（II不可分离式单卷筒提升机（单绳缠绕式/阿柱形卷用提升机I双卷饰式1圆锥圆柱形卷储提升机I多蝇装绕式布雷尔式提升机j塔式单绳摩擦提升机（单绳摩擦式（I落地式单绳摩擦提升机/塔式安装多堀摩擦提升机多纯厚摞式（|地面安裳多绳摩擦提升
20、机日前我国生产的主要结构形式有：单绳缠绕式的单筒和双筒矿井提升机；摩擦式的多绳落地式和塔式多绳摩擦式提升机；拖动方式则技需要设计，另外用于井下的有液压传动矿井提升机等。提升机是矿井提升设备的主要组成部分，目前我国生产及使用的矿井提升机，按其滚筒的构造特点可分为三大类，即单绳缠绕式、多绳摩擦式及内装式提升机。我国的矿井与世界上矿业较发达的国家相比，开采的井型较小、矿井提升高度较高，煤矿用的较多，其他矿（如金属矿、非金属矿）则较少，另外斜井提升占的比重不少。因此在20世纪60年代开始单绳缠绕式矿井提升机采用较多，因为单纯缠绕式较适合用于这种矿井。2. 3矿井提升机的工作原理按工作原理的不同，矿井提
21、升机可分为两类，如图1-1所示。单卷筒提升机单绳缠绕式一矿井提升机一一双卷筒提升机一多绳摩燃式提升机图1一1矿井提升机按工作原理的分类单绳缠绕式提升机的工作原理如图I2所示，简单地说，就是用一根较粗的钢丝线在卷筒上缠上和缠下来实现容器的提升和下放运动。提升机安装在地面提升机房里，钢丝绳一端固定在卷筒上，另一端绕过天轮后悬挂提升容器。图12所承为单绳缠绕式单卷筒提升机，卷筒上固定两根钢丝绳，并应使每根钢丝绳在卷简上的缠绕方向相反。这样，当电动机经过减速器带动卷筒旋转时，两根钢丝绳便经过天轮在卷筒上缠上和缠下，从而使提升容器在井筒里上下运动。不难看出，单绳缠绕式提升机的一个根本特点和缺点是钢丝绳在
22、卷筒上不断的缠上和缠下,这就要求卷筒必须具备一定的缠绕表面积，以便能容纳下根据井深或提升高度所确定的钢丝绳悬垂长度。单纯缠绕式提升机的规格性能、应用范围相机械结构等，都是由这一特点来确定的。单绳缠绕式双卷筒提升机具有两个卷筒，每个卷筒上固定一根钢丝绳，并应使钢丝绳在两卷筒上的缠绕方向相反，其工作原理和特点与单卷筒提升机完全相同。多绳摩擦式提升机的工作原理与单纯缠绕式提升机不同，钢丝绳不是固定和缠绕在主导轮上，而是搭放在主导轮的摩擦衬垫上，如图I3所示，提升容器悬挂在钢丝绳的两端，在容器的底部还悬挂有平衡尾绳。提升机工作时，拉紧的钢丝绳必须以一定的正压力紧压在摩擦衬垫上。当主导轮由电动机通过减速
23、器带动向某一个方向转动时，在钢丝绳和摩擦衬垫之间使发生根大的摩擦力，使钢丝绳在这种摩擦力的作用下，跟随主导轮一起运动，从而实现容器的提升和下放。不难看出，多绳摩擦式提升机的一个根本特点和优点是钢丝绳不在主导轮上缠绕，而是搭放在主导轮的摩擦衬垫上，靠摩擦力进行工作。同样，多绳摩擦式提升机的规格性能、应用范围和机械结构等，都是由这一特点来确定的。多绳摩擦式提升机特别适应于深井和大产量的提升工作。多绳摩擦式提升机与单绳缠绕式提升机比较，在规格性能、应用范围、机械结构和经济效果等方面都优越得多，就深5井和大产量来说，是竖井提升的发展方向。内装式提升机是世界上近年来研制成功的一种全新的新型提升机。从提升
24、机的工作原理来看，它亦属于摩擦提升范畴，但它实现了内装。所谓内装，就是将拖动电机直接装在摩擦轮内部，使电机转子和摩擦轮成为一体。内装式提升机摩擦轮的外观与一般的摩擦式提升机毫无区别，但它却把由电动机、减速器和摩擦轮组成的常规式，发展成省去减速器，而是摩擦轮相当于电动机的转子，主轴相当于电动机定子的高度机电合一的结构新颖的提升机。同时，为了使内部电动机冷却，主轴可以做成空心轴作为冷却风道，这样既减少了设备的重量又减少了提升系统的转动惯量。但是，根据我国目前浅井多、斜并多的特点，单绳缠绕式提升机仍然是目前制造和使用的重点。对于部分深井和大产量的矿井，则应该合理的选用多绳摩擦式提升机。第三章矿井提升
25、机的组成及分类2.1 科技名词定义中文名称：矿井提升机英文名称:mine winder;mine hoist其他名称：矿井卷扬机;绞车;矿井绞车定义：安装在地面，借助于钢丝绳带动提升容器沿井筒或斜坡道运行的提升机械。分“缠绕式提升机（mine drum winder） w 和“摩擦式提升机（mine friction winder） M百度名片：矿井提升机是矿井井下和地面的工作机械。闻说明：矿井提升机是一种大型绞车。用钢丝绳带动容器（罐笼或箕斗）在井筒中升降，完成输送物料和人员的任务。矿井提升机是由原始的提水工具逐步发展演变而来。现代的矿井提升机提升量大，速度高，已发展成为电子计算机控制的全自
26、动重型矿山机械。3. 2矿井提升机的组成矿井提升机主要由电动机、减速器、卷筒（或摩擦轮）、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统等组成，采用交流或直流电机驱动。按提升钢丝绳的工作原理分缠绕式矿井提升机和摩擦式矿井提升机。缠绕式矿井提升机有单卷筒和双卷筒两种，钢丝绳在卷筒上的缠绕方式与一般绞车类似。单筒大多只有一根钢丝绳，连接一个容器。双筒的每个卷筒各配一根钢丝绳，连接两个容器，运转时一个容器上升，另一个容器下降。缠绕式矿井提升机大多用于年产量在120万吨以下、井深小于400米的矿井中。摩擦式矿井提升机的提升绳搭挂在摩擦轮上，利用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。提升绳的两端各连接一个容器
27、，或一端连接容器,另一端连接平衡重。摩擦式矿井提升机根据布置方式分为塔式摩擦式矿井提升机（机房设在井筒顶部塔架上）和落地摩擦式矿井提升机（机房直接设在地面上）两种。按提升绳的数量又分为单绳摩擦式矿井提升机和多绳摩擦式矿井提升机。后者的优点是：可采用较细的钢丝绳和直径较小的摩擦轮，从而机组尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。年产120万吨以上、井深小于2100米的竖井大多采用这种提升机3.3矿井提升机的分类矿井提升机是联系矿井井下和地面的工作机械。用钢丝绳带动容器在井筒中升降，完成运输任务。按工作方式分类如下：(-)缠绕式提升机：缠绕式提升机的主要部件有主轴、卷筒、主轴承、调绳离合器
28、、减速器、深度指示器和制动器等(图2)。双卷筒提升机的卷筒与主轴固接者称固定卷筒，经调绳离合器与主轴相连者称活动卷筒。中国制造的卷筒直径为25m。随着矿井深度和产量的加大，钢丝绳的长度和直径相应增加。因而卷筒的直径和宽度也要增大，故不适用于深井提升。矿井提升机1 .单绳缠绕式提升机根据卷筒数目可分为单卷筒和双卷筒两种：单卷筒提升机，一般作单钩提升。钢丝绳的一端固定在卷筒上，另一端绕过天轮与提升容器相连；卷筒转动时，钢丝绳向卷筒上缠绕或放出，带动提升容器升降。双卷筒提升机，作双钩提升（图1）。两根钢丝绳各固定在一个卷筒上，分别从卷筒上、下方引出，卷筒转动时，一个提升容器上升，另一个容器下降。缠绕
29、式提升机按卷筒的外形又分为等直径提升机和变直径提升机两种。等直径卷筒的结构简单，制造容易，价格低，得到普遍应用。深井提升时，由于两侧钢丝绳长度变化大，力矩很不平衡。早期采用变直径提升机（圆柱圆锥形卷筒），现多采用尾绳平衡。2 .多绳缠绕式提升机提升机在超深井运行中，尾绳悬垂长度变化大，提升钢丝绳承受很大交变应力，影响钢丝绳寿命；尾绳在井筒中还易扭转，妨碍工作。20世纪50年代末，英国人布雷尔（Blair）设计了一台直径3.2m双绳多层缠绕式提升机（又称布雷尔式提升机），提升高度15802349m,一次提升量1020to（二）摩擦式提升机1938年，瑞典的ASEA公司在拉维尔（Laver）矿安装
30、了一台直径1.96m双绳摩擦式提升机。1947年德国G. H. H.公司在汉诺威（Hannover）矿安装了一台四绳摩擦式提升机。多绳摩擦式提升机具有安全性高、钢丝绳直径细、主导轮直径小、设备重量轻、耗电少、价格便宜等优点，发展很快。除用于深立井提升外，还可用于浅立井和斜井提升。钢丝绳搭放在提升机的主导轮（摩擦轮）上，两端悬挂提升容器或一端挂平衡重（锤）。运转时，借主导轮的摩擦衬垫与钢丝绳间的摩擦力，带动钢丝绳完成容器的升降。钢丝绳一般为210根。多绳摩擦式提升机的主要部件有主轴、主导轮、主轴承、车槽装置、减速器、深度指示器、制动装置及导向轮等（图5）。主导轮表面装有带绳槽的摩擦衬垫。衬垫应具
31、有较高的摩擦系数和耐磨、耐压性能，其材质的优劣直接影响提升机的生产能力、工作安全性及应用范围。目前使用较多的衬垫材料有聚氯乙烯或聚氨基甲酸乙酯橡胶等。由于钢丝绳与主导轮衬垫间不可避免的蠕动和滑动，停车时深度指示器偏离零位，故应设自动调零装置，在每次停车期间使指针自动指向零位。车槽装置用于车削绳槽，保持直径一致，有利于每根钢丝绳张力均匀。为了减少震动，可采用弹簧机座减速器。L井塔式提升机机房设在井塔顶层，与井塔合成一体，节省场地；钢丝绳不暴露在露天，不受雨雪的侵蚀，但井塔的重量大，基建时间长，造价高，并不宜用于地震区（图3）。井。卸flittJt困3井塔式多绳摩擦提升系统示意图2.落地式提升机机
32、房直接设在地面上，井架低，投资小，抗震性能好；缺点是钢丝绳暴露在露天，弯曲次数多，影响钢丝绳的工作条件及使用寿命（图4）。图4落地式多绳摩擦提升系统示意图第四章提升钢丝绳提升钢丝绳是连接提升容器和提升机，传递动力的重要部件，它不仅直接关系到矿井的正常生产和人员的生命安全，而且由于钢丝绳需要经常更换，所以它又是与提升设备的经济运转有关。因此，对于提升钢丝绳必须予以足够的重视。4.1 提升钢丝绳的结构1 .1.1钢丝绳的构成钢丝绳是由一定数量的细钢丝捻成股，再用若干股捻成绳，绳的中间夹着绳芯制成。绳芯有纤维绳芯和金属绳芯两种。提升钢丝绳是由一定数量的细钢丝捻成绳股，再由若干绳股围绕绳芯捻制成绳。钢
33、丝捻成绳股时，一般有股芯，股芯由不同断面形状的钢丝组成。绳股捻制成绳时要有绳芯，绳芯分金属绳芯和纤维绳芯两种。金属绳芯由钢丝组成，纤维绳芯一般采用剑麻，由于我国剑麻较少，多用黄麻代替。近几年发展很快的尼龙合成纤维绳芯，具有使用寿命长、工作性能好等一系列优点，在国外已有应用。钢丝绳的钢丝为优质炭素结构钢。钢丝绳的抗拉强度为1400 NOOOMPa。抗拉强度大的钢丝绳，在承受终端载荷相同的情况下，绳的直径可以较小些，但是，抗拉强度过大的绳，可弯曲性较差，易断丝。一般矿井提升多采用抗拉强度为1700MPa以下的，特别在斜井提升选用丝径较大的钢丝绳时，其抗拉强度以低于1700MPa为好。为了增加钢丝绳
34、的抗腐蚀能力，钢丝表面可以镀锌，称为镀锌钢丝绳，未镀锌的称为光面钢丝。此外，根据钢丝的韧性，钢丝绳分为特号、1号和11号三种，提升矿物用钢丝绳可用特号或1号的钢丝绳，提升人员用的钢丝绳必须用特号钢丝绳。4 .1.2钢丝绳的分类由于钢丝绳中股数、捻向、捻距以及绳股中钢丝数目、直径、断面形状和排列方式不同，提升钢丝绳有许多类型，其性能各不相同，造用条件也不一样。（1）按钢丝绳的捻法分：右捻（Z捻）钢丝绳：即按右螺旋方向将股捻成绳。其中丝在股中捻向马股在绳中捻向相反的称交互右捻，两者同向的称同向右捻。左捻（S捻）钢丝：即按左螺旋方向将股捻成绳绳。（2）按股内丝与丝的接触形式分：点接触钢丝绳和线接触钢
35、丝绳4.2 提升钢丝绳的使用与维护结构4.2.1钢丝绳的安全系数钢丝绳安全系数等于实测的合格钢丝拉断力的总和与其所承受的最大静拉力（包括绳端载荷和纲丝绳自重所起的静拉力）之比。煤矿安全规程规定：各种用途的钢丝绳，在悬挂时的安全系数必须符合表10一5的规定。4. 2.1钢丝绳的要求1 .煤矿安全规程要求，根据本矿实际情况制定本制度。2 .升降物料的钢丝绳在安全系数小于6时必须更换。3 .升降物料的钢丝绳在1个捻距内断丝断面积与钢丝总断面之比达10%时必须更换。4 .钢丝绳标称直径为准计算的直径减少量达到10%时，必须更换。5 .钢丝绳在运行中遭受突然停车等猛烈拉力时必须立即停车检查，发现下列情况
36、之一者，必须将受力段剁掉或更换钢丝绳：1）钢丝绳产生严重扭曲或变形。2）断丝超过本制度第三条的规定。3）直径减小量超过本制度的第四条的规定。4）遭受猛烈拉力的一段的长度伸长0.5%以上。6 .钢丝绳使用期间，断丝突然增加或伸长突然增加必须立即更换。7 .钢丝绳锈蚀严重，或点蚀麻坑形成沟纹，或外层钢丝松动时，不论断丝数多少或绳径是否变化，必须立即更换。8 .矿有关部门要经常对钢丝绳运行情况进行检杳，发现问题，及时解决。第五章矿井提升信号系统提升信号系统是矿井提升系统的重要组成部分，该系统工作性能的优劣直接影响到提升机的安全运行。提升信号是信号工与提升机操作工之间直接联系的工具。5. 1提升信号系
37、统的作用和组成1 .工作信号2 .事故信号3 .检修信号4 .各种安全保护信号5 .通信系统5. 2对提升信号设备的基本要求1 .工作信号必须声光兼备，警告信号必须为音响信号，指示信号一般为灯光信号。2 .煤矿安全规程对提升信号的规定三百九十三条每一提升装置，必须装有从井底信号工发给井口信号工和从井口信号工发给绞车司机的信号装置。井口信号装置必须与绞车的控制回路相闭锁，只有在井口信号工发出信号后，绞车才能启动。除常用的信号装置外，还必须有备用信号装置。井底车场与井口之间，井口与绞车司机台之间，除有上述信号装置外，还必须装设直通电话。1套提升装置服务几个水平使用时，从各水平发出的信号必须有区别。
38、第三百九十四条井底车场的信号必须经由井口信号工转发，不得越过井口信号工直接向绞车司机发信号；但有下列情况之一时，不受此限：（-）发送紧急停车信号。（二）箕斗提升（不包括带乘人间的箕斗的人员提升）。（三）单容器提升。（四）井上下信号联锁的自动化提升系统。第三百九十五条用多层罐笼升降人员或物料时，井上、下各层出车平台都必须设有信号工。各信号工发送信号时，必须遵守下列规定：（-）井下各水平的总信号工收齐该水平各层信号工的信号后，方可向井口总信号工发出信号。（二）井口总信号工收齐井口各层信号工信号并接到井下总信号工信号后，才可向绞车司机发出信号。信号系统必须设有保证按上述顺序发出信号的闭锁装置。5.
39、3信号异常时的处理1 .当司机收到的信号不清或对信号有疑问时，不准开机，应用电话问清对方，待信号工再次发出信号后，再执行运行操作。2 .当司机收到的信号与事先口头联系的信号不一致时，司机不能开机，应与信号工联系，证实信号无误时，才准开机。3 .提升机正常运转中，如出现一正常信号，司机应按异常情况下的操作要求，用常用闸或保险闸进行制动停车，然后取得联系，查明原因。第六章矿井提升机制动系统6.1 概述6.1.1 制动系统的组成和类型提升机制动系统是矿井提升机的重要组成部分，它直接关系到提升设备的安全运行，它由制动器（执行机构，通常也称为闸）和传动机构两部分组成，它直接影响提升机的正常工作和安全，因
40、此对提升机的制动系统必须给予充分的重视。制动器是直接作用到制动轮或制动盘上产生制动力矩的部分，传动机构是控制并调节制动力矩的部分。制动器按其结构可分为盘式闸和块式闸（角移式和平移式）等；传动机构按传动能源可分为油压、气压或弹簧等。新型JK25m、JK-A型、JKB型提升机及多绳摩擦式提升机采用液压控制的盘式制动系统；旧型KJ23m提升机使用油压角移式制动系统，KJ46m提升机使用气压平移式制动系统。6.1. 2制动系统的作用提升机制动系统的作用有以下几点：（1）正常工作制动，即在减速阶段参与提升机的速度控制。如减速阶段在滚筒上产生制动力矩使提升机减速，在下放重物时加闸限制下放速度；（2）正常停
41、车制动，即在提升终了或停车时能可靠地闸住提升机；（3）安全制动，即当提升机工作不正常或发生紧急事故时，如提升速度过高、过卷、过流、欠压等故障出现时，进行紧急制动，迅速可靠地闸住提升机；（4）调绳制动，即双滚筒提升机在更换提升水平、调绳或更换钢丝绳时，能可靠地闸住活滚筒（有些制动器，如公共驱动的角移式制动，不具备此项功能），松开死滚筒，以实现更换水平、调绳的操作。6.1 .3对制动系统的要求为了使制动系统能完成上述工作，以保证提升工作安全顺利进行，煤矿安全规程对提升机制动系统提出如下要求：（1）对于立井或倾角大于30的斜井最大制动力矩不得小于提升或下放最大静负荷力矩的3倍；（2）对于双滚筒提升机
42、在用定车装置调整滚筒旋转的相对位置时，制动装置在各滚筒上的制动力矩，不得小于该滚筒悬挂提升容器和钢丝绳重力所产生的静力矩的1.2倍；（3）在同一制动力矩作用下，安全制动时，上提及下放货载，其减速度是不同的。在立井和倾斜巷道中使用的提升机，安全制动时，全部机械的减速度必须符合表61的规定。减速度 f 规定值运行30上提重载Wa工W5下放重载0.7520.3421.5a,= g(sin6+/cos。)式中a,自然减速度，m/s2；g一重力加速度，m/s2：。一井巷倾角，（）;/一绳端载荷的运行阻力系数，一般取0.0100.015。对于质量模数（提升系统的变位质量与实际最大静张力之比）较小的提升机，
43、上提重载时的安全制动减速度如超过上述规定的限值时，可将安全制动时产生的最大制动力矩值适当降低，但不得小于提升或下放最大静负荷力矩的2倍。（4）对于摩擦式提升机工作制动或安全制动的减速度，不得超过钢丝绳的滑动极限，即不引起钢丝绳打滑；（5）安全制动必须能自动、迅速和可靠地实现，制动器的空动时间（由安全制动开始动作起至闸瓦刚刚接触到制动轮上的一段无效时间）气压块闸不得超过0.5s,液压块闸不得超过0.6s,盘式闸制动器不得超过0.3s。以上（1）、（2）、（3）、项的规定是最基本的和必需的。否则，若制动力矩过小，产生的减速度太小，使本来立即停车能防止的事故，由于停车时间太长而造成事故；若制动力矩太
44、大，产生的制动减速度过大，就会出现过大的动负荷，这对提升系统很不利，会影响机械的使用寿命。上面的规定中，为什么同一个安全制动力矩，在煤矿安全规程中对上提重载和下放重载规定了不同的安全制动减速度限值呢？这需要分析上提和下放重载安全制动时，作用到提升系统上各种力矩的相互关系。现以图6-1的提升系统为例:图6-1提升系统安全制动时的力矩（a）-上提货投（b）一下放货教对于图中（a）,可写出力矩平衡方程式：(6-1)式中 Mj静阻力矩，为静力矩及阻力矩之和；Mzh制动力矩；Md上提货载时的动力矩，亦称惯性力矩，由下式确定:Md = Xma.RR滚筒半径；上提货载时的安全制动减速度；Em变位到滚筒圆周上
45、的全部运动部件的质量。将（6-2）式代入（&1）式可得出：，%+Sa =:EmR对于图中（b）,可写出下放货载进行安全制动时力矩平衡方程式：式中下放货载时的动力矩，由下式确定：a：下放货载时的安全制动减速度。将（-5）式代入（6-4）式可得出： Mija =z ZmR(6-2)(6-3)(6-4)(6-5)(6-6)由以上（6-3）和（6-6）式可以看出提升机在同一个安全制动力矩M汕的作用下，上提货载时产生的减速度要比下放货载时产生的减速度大。因为上提时提升系统静阻力矩作用方向与制动力矩作用方向一致；而在下放时正好相反，造成了上提时产生的减速度比下放时大。6.2 块闸制动系统块闸式制动系统用于
46、老产品KJ系列提升机上，它包括块闸式制动器和油压或气压制动传动系统。块闸式制动器按结构分为角移式、平移式和综合式等。在KJ23m提升机上采用角移式制动器、油压制动传动系统；KJ46 m提升机上采用平移式制动器、气压制动传动系统；KJ-A 系列过渡型提升机采用综合式块闸制动系统。6.2.1角移式块闸制动器4向机图图6-2角移式制动器KJ型23m系列提升机制动装置的执行机构是采用角移式块闸制动器。在双滚筒提升机上，制动器作用于滚筒内侧的制动轮上；在单滚筒提升机上，则作用于滚筒两外侧的制动轮上。如图6-2所示。1顶丝；2-前制动梁：3一轴承：4拉杆；5一三角杠杆;6一间瓦：7后制动梁：8一调节螺母；
47、9-制动轮前制动梁2和后制动梁7是钢焊接结构件，它们经三角杠杆5,用拉杆4彼此相连接，以木质或石棉塑料压制的闸瓦6固定于前、后制动梁上。利用拉杆4左端的调节螺母8来调节闸瓦6与制动轮9之间的闸瓦间隙。两制动梁下端与支撑轴承3相连接。前制动梁2的外侧设有挡钉（顶丝）1用来支撑调整前制动梁，以保证两闸瓦对于制动轮具有相同的闸瓦间隙。当进行制动时，通过制动装置传动系统，使三角杠杆5的右端按逆时针方向转动，推动前制动梁2,并经拉杆4带动后制动梁7,使制动梁绕其较接点（轴承3）转动一个不大的角度，使两个闸瓦压向制动轮9产生制动。当三角杠杆按顺时针方向转动时松闸。角移式制动器的优点是结构比较简单，维护方便；缺点是闸瓦的围抱角。较小（。=60-70）,所以产生的制动力矩也较小，而且由于闸瓦表面的压力分布不够均匀，因而闸瓦上下磨损也不均匀。一般用在中小型提升机上。6.2.2平移式制动器平移式制动器结构如图6-3所示。图6-3平移式制动器1安全制动重锤：2安全制动气缸：3工作制动气缸；4制动拉杆；5辅助立柱；6一三角杠杆；7立柱：8制动杠杆：9一顶丝：10制动梁；1