多绳摩擦提升机快速换绳系统研究毕业设计论文.docx
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多绳摩擦提升机快速换绳系统研究毕业设计论文
毕业设计
（说明书）
题目：
多绳摩擦提升机快速换绳系统研究
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
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所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
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涉密论文按学校规定处理。
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注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
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建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
摘要
多绳摩擦式提升机是广泛用于煤炭、有色金属、黑色金属、非金属、化工等矿山的竖井、斜井的提升系统用作提升矿物、升降人员和物料及设备等，是矿井系统设备的咽喉，也可做其他牵引运输设备，输于矿山机械设备的一类。
显而易见其重要性非同一般。
而提升机中的重中之重就是绳，而多绳摩擦式提升机是借助首绳与滚筒衬垫之间的摩擦力实现提升和放下重物的功能。
按照《煤矿安全规程》第403条规定：
摩擦式提升机钢丝绳的使用年限不得超过2年，尾绳4年更换一次。
所以当有一根首绳损坏要更换时，必须更换所有首绳，以保持各首绳有相同的工作条件。
由于近年来多绳摩擦提升机的应用更加广泛，多绳摩擦提升机的安全性也逐渐显露出来。
尤其是提升机的快速换绳方法，如果方法不当可能造成严重的事故。
所以我们针对多绳摩擦提升机快速换绳方法做出了一系列的研究与改进。
使得其能够更加有效安全的，达到生产要求。
随着矿井开采量不断增加，开采深度持续提升,多绳摩擦式提升机的维护难度较大，这集中表现在换绳难度之上，为此我们改进了以往的多绳摩擦提升机换绳系统，并对该装置的结构和原理进行详细介绍和分析.新的换绳方法工序简单，时间短，主要换绳操作是新绳代替旧绳，以新绳来引导旧绳，这样避免了换绳时间长、动用人员多、劳动强度大、作业难度大。
从而进行简单快捷，安全高效的换绳方法。
出于安全考虑本换绳装置利用绳索防止跑绳的现象发生，用两个夹紧装置达到连续换绳的目的，从而加大了换绳控制和安全保障.
经试验验证本套换绳方法在应用有较好的表现，换绳难度降低了同时效率和安全程度也提高了，可广泛应用于其他机械设备中。
关键字：
多绳摩擦提升机换绳装置
第一章提升系统概述
1.1多绳摩擦提升机在国内外的发展状况
多绳摩擦式矿井提升机随着科学技术的发展，其增长速度很快，使用范围也日益增多，不仅立井使用，国外在斜井或露天斜坡也在使用，例如，联邦德国米尔斯露天矿，1954年在斜坡上使用了单箕斗四绳提升机，采用封闭式钢丝绳，直径为32mm。
又如，奥地利Wodzyki矿井是斜井，1960年以前就使用了双绳摩擦式矿井提升机，井筒倾角是24度，斜长1138m，串车提升，绳速8m/s，提升6辆煤车和2辆矸石车，有效负荷13.56t，为了防止钢丝绳在主导轮上产生滑动，在井底尾绳环处安装种锤拉紧的导向轮。
国内是使用的多绳摩擦式提升机也日益增多，1960年第一台多绳摩擦式提升机投入运行以来，大量的这种提升机在我国安装运行。
目前，国外多绳摩擦式矿井提升机的发展方向是：
发展落地式和斜井多绳摩擦式提升机，研究其用于特浅井、盲井的可能性，以扩大起使用范围；采用新结构，以减小机器的外形尺寸和重量；实现自动化和遥控，以提高工作的可靠性和生产效率，以适应深矿井和大生产量的需求多年来；大量采用先进的拖动、控制系统，甚至是全液压型等。
随着矿井开采深度不断加深和采用集中提升方式，多绳摩擦式矿井提升机有较大的发展前途。
并为此探索具有耐磨性好、摩擦系数高的摩擦衬垫材料。
新结构的多绳缠绕式矿井提升机开始在一些国家使用，它对提升高度大的深井开采有重要意义；采用液压马达代替电动机的防爆提升机受到重视；气力提升也正在研究和发展中。
现在，各国为争夺用户市场，开发了各种形式、规格的矿井提升机，以适应各国矿井的开采深度，达到高效、低能耗、低成倍的目的。
矿井提升机的发展总趋势可归结为：
在总体上向大负荷、高速、大型化方向发展。
实用、经济、高效、可靠的提升机产品是使用者和制造者共同的追求。
1.2多绳摩擦提升机在我国的应用
我国多绳摩擦式矿井提升机的系列参数从1960年开始制订，目前的品种有塔式和落地式；绳数上有二绳、四绳、六绳；直径结构已达5.5m；主传动形式有电动机通过减速器拖动和低速电动机直联两种。
我国1958年设计生产了第一台2m四绳塔式摩擦式矿井提升机，应用在阜新五龙矿。
1960年又设计生产了3m四绳摩擦式矿井提升机，在宁夏石嘴山二矿使用。
从此我国也开始应用塔式多绳摩擦式矿井提升机。
由于防震的需要，各矿山用户纷纷要求有落地式多绳摩擦式矿井提升机供货，所以在1977年利用河南大峪沟因地面面积限制，原设计的双筒单绳提升机无法安装的情况下，在无任何落地式多绳摩擦提升机参考资料的情况下，完全依靠自己力量，经5个月的努力和攻关，于1977年10月，使我国第一台2m双绳落地式矿井提升机在我国大峪沟诞生。
随后在1982年洛阳矿山机械研究所设计试制的一台四绳落地式摩擦矿井提升机在广东红工矿运行，1983年由上海冶金矿山机械厂设计生产了3m四绳直流低速的落地式摩擦提升机在我国浙江长广煤矿应用和鉴定。
从此，我国的塔式和落地式多绳摩擦矿井提升机被矿山广泛采用。
第二章多绳摩擦提升机与钢丝绳
多绳摩擦式提升机在我国的系列参数于1960年开始制定，现有塔式和落地式；在绳子的数量上有二绳、四绳、和六绳；其直径已经达到5.5m;其主传动形式分为电动机通过减速器拖动和低速电动机直连两种。
1958年我国又设计了3m四绳摩擦提升机，从此我国逐渐应用塔式多绳摩擦提升机。
由于各矿山地质、气候不同，所以很多用户会要求用落地式多绳摩擦提升机。
1977年我国第一台双绳落地式矿井提升机诞生。
随后又由上海冶金矿山机械厂设计并生产了3m四绳落地式多绳摩擦提升机。
此后，塔式和落地式多绳摩擦提升机广泛被矿山采用。
钢丝绳是矿井提升中的重要组成部分，同时也是刚才消耗量最大的物品之一。
为了能够减少资源的浪费，而且还要满足安全生产的工作情况；近年来我国钢丝绳全国各地的钢丝绳生产厂家，在品种和结构上下了不少功夫。
相继增加了线接触钢丝、面接触钢丝、异型股钢丝绳、密封钢丝绳、多层股不旋转钢丝绳、电梯钢丝绳、四股不旋转钢丝绳等等，使我国的钢丝绳工业发展到新的水平，并且迈入世界的行列。
2.1多绳摩擦提升机
多绳摩擦式提升机是广泛应用于矿山提升设备，用来提升矿物、升降人员和物料及设备，也可做牵引运输设备。
多绳摩擦式提升机是采用柔体传动原理将钢丝绳绕在摩擦传动轮上，利用钢丝绳与摩擦衬垫之间的摩擦力来提升或者下方人员及物料。
若设钢丝绳在摩擦轮上的围包角围α，钢丝绳两端的张力分别围T1、T2，钢丝绳与摩擦衬垫之间的摩擦系数为μ，钢丝绳和衬垫间的摩擦力为F。
在T1>T2的条件下，钢丝绳刚要沿着摩擦轮滑动时的平衡条件为F=T1-T2。
欧拉公式阐明了T1、T2、μ、α各参数之间的关系。
T1/T2=eμα
式中：
e——自然对数的底，e≈2.718
多绳摩擦式提升机以电动机作为动力，通过减速器、主导轮等装置来传动系统和工作系统，利用摩擦力F，使得提升机容器在井筒中的升或降。
运用盘式制动器、液压油组成的制动系统来控制提升机的减速，停车；用测速发电装置、离心限速器等来控制提升机的运行速度;用配置编码器、模拟柱状显示器、数显表示来反映提升机在井筒中的位置。
通过一系列电气、机械、液压的控制、保护系统来保证机器安全运行。
2.提升钢丝绳
钢丝绳是有绳芯、绳股、钢丝、股芯等组成。
矿用钢丝绳都是丝股、绳结构，即由钢丝捻成绳股，再用绳股来捻成绳。
如图图片
图2.1.1钢丝绳结构
1——股芯；2——内层钢丝；3——外层钢丝
4——绳芯；5——绳股；6——钢丝绳
2.2钢丝绳的分类
钢丝绳有单捻钢丝绳、多股钢丝绳、点接触钢丝绳、线接触钢丝绳、面接触钢丝绳。
对于捻制特性的分类就不细致的做出解释。
其中有左向捻、右向捻、交互捻、同向捻、混合捻、反向捻、弹性捻制。
单捻钢丝绳是至少有两层钢丝围绕一个中心圆钢丝、组合股或平行捻股螺旋捻股捻制而成的钢丝绳。
其中至少有一根钢丝沿相反方向捻制，即至少有一层钢与外层反向捻制。
多股钢丝绳则是由一层或多层股绕着一根绳芯呈螺旋状捻制而成的单层股或多层股钢丝绳。
这种钢丝绳的构造复杂，但韧性好。
矿井提升机多采用这种钢丝绳。
多股钢丝绳的品种较多。
如图图片
图2.2.1单绕绳
图2.2.2多绕绳
图2.2.3三绕绳
图2.2.4蜜月式绕绳
2.2.1钢丝绳的选择
矿井用提升钢丝绳在使用过程中强度会逐渐下降，其主要原因是磨损、锈蚀和疲劳断丝。
一般情况下，这三种因素是同时出现的。
由于矿井条件的不同，因此，各矿应根据矿井的具本条件，来选择不同类型的钢丝绳。
选择矿用提升钢丝绳应注意以下几点：
（1）若在矿井淋水大、酸碱度高的井筒中使用时，因为锈蚀严重，最好选用镀锌钢丝绳，且尽量使用热镀锌钢丝绳，因为热镀锌钢丝绳耐腐蚀性比冷镀（电镀）要好的多。
而且现在的电镀锌还不如涂油的抗腐蚀性好。
（2）若在磨损严重的矿井中使用，则选用外层钢丝较粗的线接触圆股型和异型股钢丝绳或面接触钢丝绳为好。
典型结构：
6*26SW，6*31SW，6*36SW，4V*48S，6V*39S，6*K36SW
（3）以疲劳断丝为钢丝绳损坏的主要原因时，可选用内外层钢丝直径差值小的线接触钢丝绳（其中以填充式为好）或异型股钢丝绳。
6*25Fi，6*29Fi，4V，6V三角股钢丝绳为好。
（4）矿井提升用钢丝绳以同向捻的钢丝绳为好。
如ZZ右交同向捻，SS左交同向捻。
（5）开凿井筒提升用钢丝绳，应选用多层股不旋转钢丝绳。
18*7，35W*7.建议小规格用18*7，因为操作起来不规范，钢丝绳也不会因为应力而报废。
大规格的尽量用35W*7，但是操作一定要规范。
（6）温度很高或有明火的矸石山等处的提升用钢丝绳，可选用带金属绳芯的钢丝绳。
钢芯一般有两种，单股钢芯IWS：
1*7，1*19，1*37,7*7钢丝绳作为钢芯为：
IWRC.柔韧性和拉力IWRC的较好。
（7）钢丝绳罐道用绳最好选用密封型钢丝绳和不旋转钢丝绳。
如选用其它类型的钢丝绳时，以镀锌钢丝绳为宜。
这里也是热镀锌钢丝绳。
实践证明，竖井用钢丝绳的损坏多以疲劳断丝和锈蚀为主要因素，磨损是次要因素。
斜井用钢丝绳的损坏则以磨损和锈蚀为主要因素。
对锈蚀比较严重的矿井，锈蚀与磨损起互相促进的作用。
钢丝绳的选择非常重要。
用对了钢丝绳事半功倍。
但是钢丝绳使用方法得当，钢丝绳寿命也会延长。
选择好的材质的钢丝绳，选择工艺好的钢丝绳，选择对的钢丝绳，使用得当的钢丝绳，是使用钢丝绳的基本原则。
2.3换绳方法
首绳的更换，采用旧绳带新绳的方法。
旧绳带新绳绕过下天轮、滚筒、上天轮至A勾井口，使新绳通过定滑轮并用2副u型28绳卡子和旧绳固定在一起，开动提升机以0．3～0．5m／s速度下放A罐笼，新绳则随旧绳一起绕过下天轮、滚筒、上天轮,当新绳到达A勾井口时停车。
将绳头卸开,固定于井架或其它合适位置。
图2.3.1
1-上天轮；2-下天轮；3-滚筒；4-新绳滚子
5-定天伦；6-A罐笼；7-B罐笼
新绳与A罐笼连接，旧绳带新绳，下放新绳，反向开动提升机将A罐笼提升至井口停车（注意:
上、下天轮、滚筒上的新绳需用导链拉起并固定在合适位置），将绳头卸开与A罐笼连接装置连接牢固（从旧绳连接的楔形装置下方连接板中穿过，弯回并用7副u型28绳卡卡紧）。
提升机以0.3～0.5m/s的速度下放A罐笼，且每下放约30m，新绳和旧绳同时打一幅通长板卡并在新绳处加垫，直至B罐笼升至井口。
图2.3.2
1-板卡；2-型钢；3-绳槽；4-通长板卡
卡固A罐笼，吊起B罐笼，卸开旧绳与B罐笼的连接，新绳与B罐笼连接牢固：
在下天轮平台合适位置打4副承载钢梁（元氏矿多绳摩擦式提升机为4根提升钢丝绳），每副钢梁夹紧一根旧钢丝绳，每副钢梁上用6副板卡卡紧旧绳，以承载A罐笼和钢丝绳的重量。
用挂在井架上合适位置的2个10t导链吊起B罐笼约1.2m（此时B罐笼以上至平台打板卡处的钢丝绳松弛）。
卸开B勾旧绳与楔型连接装置，在新绳合适位置截取新绳并与楔形连接装置连接牢固（注意卸开一个旧绳连接装置就安装一个新绳连接装置，不要同时卸开），将新绳放置于绳槽内，松导链放下B罐笼，使新绳受力，卸开平台上的板卡。
下放B罐笼，新绳带旧绳，取出旧绳：
把旧绳缠在绳滚子上，提升机以0.3～0.5m/s的速度下放B罐笼，同时在井口拆除A勾钢丝绳上的通长板卡，直至A勾罐笼升至井口。
用同样方法卸下A罐笼旧绳，将新绳安装在楔型连接装置，然后再打压调绳试车。
图2.3.3
1-上天轮；2-滚筒；3-下天轮；4-旧绳滚子；
5-B罐笼；6-通长板卡；7-A罐笼
第三章多绳摩擦提升机快速换绳系统
由于提升机钢丝绳的磨损、腐蚀等。
为确保其安全性，更换钢丝绳就变得尤为重要，而钢丝绳的更换方法，论其效率，经济性等，则钢丝绳更换方法优劣就凸显出来下面来对这两种比较常用的更换钢丝绳的方法进行研究。
3.1自牵引换绳法
自牵引钢丝绳更换法就是所谓的，新声带旧绳更换法。
这种钢丝绳更换法主要利用提升机的牵引力来引导新钢丝绳，带动旧钢丝绳来完成钢丝绳的更换工作。
这种钢丝绳更换法有突出的几个优点：
安全性高、所用时间短（减少人力物力资源）、设备占用量小、准备工作少。
同时因为钢丝绳是用新绳牵引旧绳。
所以新的钢丝绳在更换完成后在其受力方面与旧钢丝绳一致，无需做过多的调整。
但其也有无安全装置、使用调度绞车、需新绳绕过各种轮的缺点。
3.2稳车单绳更换法
稳车单绳更换法为，用新绳与旧绳并在一起，固定好主、副斗和钢丝绳，然后拆除旧钢丝绳。
待制作好绳头后将主副斗和固定装置拆除。
开反车，回收旧绳。
此种方法的好处为：
设备简单、所需人员少、工期短。
但其缺点是当新绳与旧绳并在一起后由于钢丝绳的自旋转力可能缠绕在一起且安全性不高。
第四章多绳摩擦式矿井提升机机械制动装置
4.1多绳摩擦式矿井提升机的机械制动装置
多绳摩擦提升机的制动装置，通简称制动器，是提升机一个非常重要的组成部分。
制动器由执行机构和传动机构两部分组成，执行机构是直接作用于制动轮或制动盘上，产生制动力矩的部分，按其结构可分为盘式制动器和块式制动器等。
传动机构为控制并调节制动力矩的部分，新型号的提升机多采用油压盘式制动系统，旧型号提升机采用油压或气压块式制动系统。
4.1.1制动系统的作用有：
（1）保证提升容器按给定的状态运动，并在需要的位置制动——工作制动；
（2）在可能造成事故的不正常工作状态下，紧急制动以保障人员和设备的安全——紧急制动；
（3）更换水平调节绳时，制动活卷筒。
工作制动，紧急制动时都可用手动或盘式制动器的工作原理是用油压松闸，以弹簧力制动，如图4-1所示当向Y腔给入压力油后，使活塞带动筒体，衬板和闸瓦一起往左运动，压缩碟行弹簧，形成松闸。
当油压下降时，在弹簧力的作用下，使活塞通过联结轴推动筒体闸瓦向右运动，达到制动的目的。
调节制动力矩的原理如图。
图4.1.1
当闸瓦与制动盘接触时，活塞就同时受弹簧的作用力F2和制动油产生的压力F1的作用，则一个制动器的闸瓦压向制动盘的正压力为：
N=F2-F1
当油压P=0时，即F1=0,N=Nmax=F2，此时为全制动状态。
当油压P=Pmax时，F1＞F2,闸瓦间隙大于零，为全松闸状态，
正压力N的变化只受油压力P的影响，即：
N=μP,
而闸瓦与制动盘的摩擦系数μ一般不变，故正压力的变化就反映了制动力的变化。
4.1.2盘式制动器的选择
盘式制动器主要参数的计算
（1）制动力矩的计算
根据卷筒上钢丝绳的实际最大静拉力差和安全规程的规定，制动力矩
（2）确定制动器的副数n=副
因为盘式制动器均为对称布置，故采用6个单头制动装置，所以去n=6副
（3）实际正压力的计算
压实现的。
确定最大的工作油压P，并依靠调整溢流阀的定压弹簧压紧程度，可以保证油压在不超过P的范围内变化。
安全制动时，安全电磁铁11断电，电液调压装置中的滑阀处于最上面的位置，切断了压力油的通路，并使所有盘式制动器油缸中的压力油分别金国“A”管和“B”管，与“A”管相连的制动器通过安全阀直接回油，很快的抱闸。
同时，与“B”管相连的制动器通过安全阀的节流阀，以较缓慢的速度回油，产生二级制动力矩。
并可用调节安全伐的节流杆位置，来改变二级制动特性。
节流杆在上面时，只是一级制动。
4.2多绳摩擦式矿井提升机安全保护
矿井提升机通常安装在地面上，它通过钢丝绳提升井筒内的容器，沟通地面与井下，用于降送设备，材料，升降人员，提升矿物或矸石，任务十分繁重。
一旦发生事故，将会造成人员的伤亡和设备的损坏，影响生产的正常运行。
严重的事故，将会破坏井筒装备，导致矿井短期停产。
因此，国内外的生产管理人员都千方百计到完善提升设备的安全保护设施，以保证提升系统的设备能够安全可靠地运行。
目前用于过卷事故制动保护的装置为楔形罐道和防撞梁。
其作用是将提升容器和运动部件的动能转变为罐道变形和阻力所作之功。
选用楔形罐道应注意以下问题：
（1）合理确定楔形罐道尺寸；
（2）为增加过卷楔形罐道的制动力，以保证设计要求的制动减速度，在井口和井底安装楔形罐道。
图4.2.1
第五章快速换绳装置
5.1快速换绳装置
落地式多绳摩擦提升机快速换绳装置，其特征包括步进换绳机构、防跑绳换绳机构和自动检
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