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可以互换。

8YU齿形比8M的偏瘦，最好不要互换，虽然能用，但很伤带子的，同步带是以钢丝绳或玻璃纤维为强力层，外覆以聚氨酯或氯丁橡胶的环形带，带的内周制成齿状，使其与齿形带轮啮合。

同步带传动时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-20℃-80℃。8YU同步带是同步带传动系列中应用于比较广泛的一种带型。8YU同步带主要应用于小封装和高速运转，具有节省空间和高度稳定的的特点。

绳索取心钻进是不提钻取心(钻进)方法之一,即在钻进过程中,当岩心管装满岩心或岩心堵塞时,不需要把孔内的全部钻杆柱提升到地面,而借助专用的打捞工具从钻杆柱内把内岩心管取上来只有当钻头磨损失需要检查或更换时才提升全部钻杆柱的钻进方法。它是当代地质钻探的一种新方法在我国发展十分迅速。以绳索取心为主体的金刚石钻探,已成为地质钻探三大技术体系之一。

(一)金刚石绳索取心钻探的特点和功能

图2-1 绳索取心钻探示意图

1—金刚石钻头2—扩孔器3—内管总成4—外管5—打捞器6—钻杆柱7—绞车8—钢丝绳

金刚石绳索取心钻探是指在钻探施工过程中提取岩心时不用提升全套钻柱,而是通过绞车和钢丝绳把打捞器下放到孔内,将容纳岩心的内管连同岩心一同提至地表然后再将空的内管投放孔内(自重投入,干孔用钢丝绳送入,仰孔和水平孔用泵送入),继续钻进,如此重复进行(图21)的取心钻探方法。

1.绳索取心钻探的特点

在钻探施工过程的回次钻进中,不用提出全套钻柱(包括外管)、而借助绳索打捞器打捞内管取心,可实现长孔段连续钻进。

2.绳索取心钻探的主要功能

1)减少升降钻具时间,增长纯钻进时间,大幅度提高钻探效率,降低每米钻探成本。

2)有效提高岩矿心采取数量与品质。

3)明显提高金刚石钻头寿命。

4)增加钻孔的稳定性,减少坍塌掉块现象。

5)减少钻杆连接螺纹的磨损,延长钻杆寿命。

6)减少钻机升降作业系统的磨损与动力消耗。

7)便于根据岩层变化更换内管类型或更换无岩心钻进。

8)绳索取心钻具可兼用于下封隔器进行地层渗透性试验,输送聚合物混合液以护孔堵漏。

9)减轻现场操作人员劳动强度。

(二)金刚石钻进采用绳索取心的意义

1.普通金刚石双管的缺憾

普通金刚石双管钻进小时效率高、进尺快但突出存在以下两方面问题:

(1)回次钻进时间短

其原因是:

1)岩心容纳管的长度有限。

2)在破碎地层钻进或由于操作使用问题容易造成岩心堵塞,必须提钻。

(2)提、下钻辅助时间长

据统计,岩心钻探的纯钻进与升降工序时间各占计入台月时间的30%～40%。辅助时间主要部分是升降钻具时间,孔愈深所占比例愈大。

随着资源开发利用程度的提高,地质勘探钻孔的深度有增加趋势如何缩短辅助时间,研究认为:关键在升降工序。

减少升降工序时间的途径有以下几个方面:

1)改进升降设备及操作,减少升降钻具时间。这是过去一直强调的一个方面,但效果有限并且在金刚石钻进中,如果提下钻速度过快则会产生较大的抽吸及压力激动,不利于保持孔壁稳定甚至还容易产生事故。

2)采用绳索取心。采用绳索打捞岩心容纳管(内管)而不提出钻杆的方法,能大大节约升降钻具时间,这种方法简单、易行,适用范围广,有利于推广应用。

3)柔杆钻探。实施有一定难度,我国只进行过阶段性试验,适用孔深亦有限。

4)反循环连续取心。岩心随钻进被反循环冲洗介质携带到地表,不需专门捞取,能获得实时样品且更大程度地节约了升降工序的时间。但反循环连续取心对设备及工艺的要求较高,目前应用的钻孔深度也有限。

2.绳索取心钻进的优点

绳索取心能大幅度减少提下钻次数,提高钻进效率,同时能减少钻头与孔壁碰撞及扫孔造成的消耗岩心堵塞能及时打捞,既能保证岩心、矿心质量,也能提高纯钻小时效率和钻头寿命。此外,钻杆与孔壁间隙小,有一定屏蔽作用钻杆升降次数少则有利于保护孔壁和快速穿透复杂孔段打捞通道还有利用于钻孔弯曲测量及其他孔底监测等。绳索取心的优点可概括为“三高”、“两低”、“一优”。

1)“三高”即钻速及钻头寿命高,纯钻进时间利用率高,岩(矿)心采取率高。

2)“两低”即工人劳动强度低,钻探成本低。

3)“一优”即岩心矿心品质优良,结构清晰,完整度好,纯洁性高。

(三)金刚石绳索取心钻具结构

1.实现绳索取心钻进对钻具结构的基本要求

绳索取心钻进要求必须具有既能取心又能在钻杆内升降内管的钻具。因此,与普通金刚石小口径钻具相比,绳索取心钻具除了能够实现单动和卡取容纳岩心外,还必须完成下列主要动作:

1)内管必须从钻杆内通过。采取途径:①增大钻杆内径,使用薄壁、大径钻杆并要求内外平整。②适当缩小内管外径、增加钻头底唇面厚度。

2)内、外管相对独立(打捞时能分离)。

3)内管总成能悬挂在外管总成内的座环上。并使卡簧座端部离钻头内台阶有一定的间隙,保证钻具良好的单动性和底部的通水性。

4)内管总成到达外管总成中预定位置时,能及时反馈信号。

5)打捞器在一定速度范围内能从钻杆中下到内管总成上端,并把装有岩心的内管总成捞取上来。

6)钻进时内、外管有固定的相对位置。即需要限位装置,限位装置有上、下之分:①定位机构。防止内管总成在岩心推力及冲洗液上举力作用下上行,形成“打单管”现象。②悬挂机构。防止内管总成底端直接座在钻头内台阶上,堵水,摩擦或破坏单动性能。

7)需要有能抓住内管总成,且能取消限位,释放内管总成的打捞机构装置。

8)需要有安全解脱内管装置。

在打捞器捕捉住内管总成提拉不动或提升过程中遇阻时,能够安全解脱内管总成,以防止损坏钢丝绳。

此外,绳索取心钻具还应具有内管总成长度能够调节、内管受到保护、岩心堵塞报信等要求。

2.绳索取心钻具组成

根据绳索取心钻进的技术要求,为了使钻具结构简单,动作灵活,经久耐用,以达到提高钻进效率、减轻劳动强度、降低钻探成本之目的,我国在绳索取心钻进技术生产试验、扩大应用的同时,不断总结经验,研制、采用了多种形式的绳索取心钻具。随着使用经验的积累和应用领域的拓宽,绳索取心钻具的结构(部件)还在不断改进和完善,并且派生出新的钻具。但其基本结构原理和形式仍未发生变化。

它们虽然都有着各自的特点,但在钻具结构上,与世界各国的金刚石绳索取心钻具大致相似。

下面以我国研制、常用的S75型绳索取心钻具为例作介绍。绳索取心钻具可分为单动双层岩心管总成、打捞器总成、钻杆和钻头4个部分。随着钻探条件、取心要求、钻孔角度、深度以及孔内岩层、孔壁稳定和漏失情况的不同,局部结构会有变化。

(1)单动双层岩心管总成部分(图2-2)

图2-2 S75绳索取心钻具双管总成结构图

1—弹卡挡头2—捞矛头3—弹簧销4—回收管5—张簧6—弹卡室7—弹卡钳8—弹簧销9—弹卡座10—弹簧销11—弹卡架12—内接头13—锁14—碟形弹簧15—垫圈16—螺母17—开口销18—弹簧座19—黄油嘴20—螺母21—垫圈22—阀堵23—轴承24—调节螺母25—接头26—下轴27—外管28—内管29—扩孔器30—内管接头31—卡簧32—卡簧座33—钻头34—悬挂座环35—悬挂肩套36—扶正环

单动双层岩心管总成又分为外管总成和内管总成。

1)外管总成。由弹卡挡头—弹卡室—上扩孔器—外管—下扩孔器—钻头组成并按序连接。

2)内管总成。由捞矛头—弹卡装置—到位报信机构—岩心堵塞报警机构—单动机构—内管保护机构—调节机构—内管—卡心装置组成并连接。

绳索取心钻具单动双层岩心管总成是实现绳索取心的核心部分。其中弹卡钳又称定位机构,在钻进时防止内管上移。阀体及其有关组合部件又称到位报讯机构,这种机构国外大部分钻具没有,但生产实践中十分需要。该机构采用液压差报讯原理,其阀堵可以自动实现3个不同位置(内管下降、钻进状态、打捞状态),钻具到位报讯灵敏准确,可使钻探人员准确掌握开始钻进的时间。蝶形弹簧及其有关组合部件又称岩心堵塞报讯机构,当岩心充满内管或发生堵塞压缩弹簧,推动内管上移,使水眼三分之二面积被阻塞而泵压骤升,既防止了烧钻,又可使钻探人员及时中止钻进。扶正环又称扶正机构,固定在扩孔器与外管螺纹连接处,对内管起扶正定中心作用。内管和外管的长度可以根据具体需要情况作同步增长或缩短。内管通过上部轴承实现单动,其内壁宜光滑以减少岩心进入阻力。很多派生绳索取心钻具产品,都是从变化内管总成结构,增加若干功能机构来实现的。

(2)打捞器总成部分(图2-3)

图2-3 S75绳索取心钻具打捞器

1—打捞钩2—弹性圆柱销3—捞钩架4—弹簧5—铆钉6—脱卡管7—重锤8—弹性圆柱销9—安全销10—圆柱销11—接头12—油杯13—开口销14—螺母15—垫圈16—轴承17—压盖18—连杆19—索卡套20—绳卡芯21—圆柱销22—定位销套

打捞器总成由接头—单动防扭轴承—安全销—重锤—脱卡管—打捞钩组成并连接。

在钻探取心过程中,通过专用的地表绞车和钢丝绳下入或提升打捞器来安放和提取内管总成。只有在孔内充满冲洗液并且在不会造成损伤的前提下,内管总成才自由投入而不用打捞器送入孔底。在大斜度孔和水平孔钻进时,打捞器要通过泵送的方法才能到达孔内预定位置。打捞器能实现安全脱钩。当捞取岩心遇阻时,绳索取心绞车用力向上提拉,直至将安全销拉断。如不见效,则拉紧钢丝绳,由孔口沿钢丝绳投入脱卡管,当脱卡管到达打捞钩上端时,放松钢丝绳,打捞钩头部斜面沿捞矛头的圆锥体向下滑移并逐渐张开与此同时,打捞钩尾部向内收缩这样,脱卡管便可罩住打捞钩尾部,使打捞钩与内管总成脱开而提出钻孔,然后在地表处理。

整套钻具必须具有如下机构:

图2-4 弹卡定位机构

1—弹卡挡头2—捞矛头3—弹簧销4—回收管5—张簧6—弹卡室7—弹卡8—弹簧销9—弹卡座

1)定位机构。其主要作用是钻进过程中固定内岩心管在工作位置,它是钻具结构的关键部分。采取的结构形式各不相同,大体上分为弹卡和球卡两种类型,其中弹卡型应用较多,中国、瑞典、美国等均采用这种形式。图2-4所示为弹卡定位机构,它主要由弹卡架、弹卡、张簧等零部件组成。内管总成投入钻杆内后,弹卡借助张簧的弹力张开一定角度,并沿钻杆内壁下滑,到达外管总成中的预定位置时,弹卡两翼进一步张开,并贴在弹卡室的内壁上,其上端有较小内径的弹卡挡头,钻进过程中可以防止内管总成左右摆动和向上串动,同时,弹卡室内壁上所镶焊的合金或弹卡挡头上的拨叉带动内管轴承上部机构和外管总成一起旋转,以减少弹卡的磨损。

2)悬挂机构(见图2-2所示)。由内管总成上的悬挂环与外管总成中的座环组成,可使卡簧座与钻头内台阶保持2～4mm间隙。

3)打捞机构。它由打捞器的打捞钩、内管总成的捞矛头及回收管组成(见图2-2和图2-3)。打捞钩与重锤下行,冲击捞矛头后张开,继续下行至捞矛头颈部,弹簧使之复位收拢,抓住捞矛头。开动绞车上提,回收管上行迫使弹卡钳收拢,使内管总成从定位机构中释放出来(图2-5)。

图2-5 打捞示意图

1—回收管2—弹卡3—弹卡挡头4—打捞钩

4)单动机构。由轴、轴承、轴承座,及蝶簧座组成(图2-2)。

5)内管保护机构。见图2-2所示,它是由轴,轴承座、弹簧、弹簧套组成的缓冲机构。采心时,外管带动轴上行压缩弹簧,卡簧座坐在钻头内台阶上,可以避免内管承受大的拉力而损坏。

6)调节机构。见图2-2所示,它由调节螺母及调节接头组成,可调节卡簧座与钻头内台阶的间隙。

7)扶正机构。在外管下端近钻头处装置扶正环。扶正环用以扶正内管,保证内外管同心和便于岩心进入。扶正环常用黄铜或尼龙制作并开有通水槽。

8)安全脱卡机构。在打捞受阻时,为避免拉断钢丝绳,有两种安全脱卡形式:①打捞器上有安全销,其抗拉强度小于钢丝绳②稍放松钢丝绳,使打捞钩顺捞矛头的锥面向下并张开。顺钢丝绳投入脱卡管罩住打捞钩尾部,打捞钩无法收拢而与内管总成脱离接触。

9)干孔送入机构。干孔或孔内液面低时,内管总成高速下落可能造成钻具损坏。因此应用钢丝绳送入。但要求到位后能自动脱离、回收。干孔送入机构可与打捞器设计为一体(如YS-60可拆除),亦可另附装置。S75钻具可利用已有的附加装置,该装置亦可用于安全脱卡。

10)到位报信机构。由弹卡架、复位簧、阀体、定位簧、弹簧、调节螺堵、阀堵等组成。投放内管时阀堵关闭,液流从内管与钻杆的间隙中流通。到位后悬挂坐落在座环上,环隙被堵塞,冲洗液压力升高,克服张簧的张力使阀堵下移,阀门打开,阀堵的粗径移出定位簧后、定位簧即限制其复位,泵压下降。因此泵压的变化即到位信号。捞取岩心时,提捞矛,阀体及阀堵随之上行,直至阀堵越过堵水位置,不阻碍冲洗液下泄。内管总成提出地表后,复位簧使阀堵自动回到关闭位置。

11)岩心堵塞报警机构。由滑套、蝶簧、调节螺母等组成。内管打捞或岩心堵塞时顶起内管,压缩蝶簧,使滑套向上运动,直至堵塞悬挂接头上的通水眼,使泵压升高(图2-6)。

图2-6 岩心堵塞报警示意图

1—通水眼2—滑套3—碟簧4—外管5—调节螺栓

悬挂接头通水眼处有限位台阶,滑套只能堵塞通水面积的2/3,这样在报警的同时不致造成烧钻事故。

(3)绳索取心钻杆

其与常规金刚石岩心钻探用钻杆的不同点是,地质岩心钻探用的绳索取心钻杆一般要求内平和外平,以便在钻杆内升降内管总成并尽量减少钻头壁厚,采取较粗的岩心。

(4)绳索取心金刚石钻头

绳索取心钻探效果在很大程度取决于正确地选择金刚石钻头。通常把金刚石钻头有一定寿命作为某一工矿区采用绳索取心技术的先决条件之一。例如金刚石钻头寿命要是回次进尺长度的5～10倍,通常不低于30m只有最坚硬岩层才降低到15～30m。而大量情况下为30～300m,少数条件下高达500～1000m。

绳索取心钻头因克取环面较宽,特别讲究钻头唇面造型与水路冲洗冷却条件。

根据岩层情况,分别选用天然金刚石表镶钻头、聚晶钻头、复合片钻头和人造金刚石孕镶钻头。

(四)绳索取心钻具规格系列

金刚石绳索取心钻具的规格系列标准,随着推广应用的经验积累和应用范围的扩大而不断完善。

我国原地质矿产部于1976年完成第一种规格S56绳索取心钻具的试验、技术鉴定并批量生产,迄今已开发、形成S46,S59,S75,S91四种口径标准系列绳索取心钻具。同时还开发了专门用于煤田钻探、坑道钻探、水文地质钻探、深孔和复杂条件下用的增强型绳索取心钻具,派生出内管为半合管型的,带三层管的(第三层为塑料管,可与岩心一齐储存)、内管超前的、兼能采集气体的以及孔底局部反循环绳索取心钻具,专门应用于松软、脆碎、易被冲蚀的岩矿层钻探取心,或者用于采取非挠动岩矿心样品。并成功开发了带液动锤的绳索取心钻具和不提钻换钻头的绳索取心钻具,进一步扩大了绳索取心钻探应用领域与效果.特别是用于若干复杂地层和硬岩层钻进更为有利。

我国地质系统研制和采用的绳索取心钻具规格系列。按用途分为如下六类:

1)常规绳索取心钻具规格有46mm,59mm,75mm,91(95)mm。

2)坑道内水平孔用绳索取心钻具规格有46mm,59mm。

3)带液动冲击器的绳索取心钻具规格有59mm,75mm,91mm。

4)增强型绳索取心钻具(用于复杂地层和深孔)规格目前有75mm。

5)不提钻换钻头绳索取心钻具规格有75mm,91(95)mm。

6)水文钻探用绳索取心钻具规格目前有135mm。

在国内,除原地质矿产部研制采用的绳索取心钻具外,其他部门和地方省市地勘单位亦研制了若干品种系列的绳索取心钻具:如原冶金部门和有色金属总公司系统的YS系列和TK系列,原煤炭部门的SQ系列,原四川省地矿局的SM系列原北京市地矿局的JS系列原河北省地矿局SZG系列以及原黄河水利委员会设计院的SG型绳索取心钻具等。上述绳索取心钻具包括带液动锤的、在坑道内使用的、带三层管和半合管的,以及增强型绳索取心钻具等类型,都有各自特点,并在生产中推广应用。

(五)绳索取心钻探技术的应用领域

随着地质勘探事业的发展,绳索取心钻探技术的进步,在世界范围内其应用领域亦不断拓宽。已经应用的领域有:固体矿产钻探、砂矿钻探、石油、天然气钻探、工程地质钻探、地热钻探、水域钻探、冰层钻探、科学深孔钻探、坑道钻探。

(六)金刚石绳索取心钻探工艺

在进行绳索取心钻探施工之前,现场操作人员必须经过技术培训,要求熟悉绳索取心钻具结构原理和使用维护规程,能熟练根据钻探施工条件,合理掌握钻进参数,充分发挥金刚石绳索取心钻探优越性,减少各类事故,保证绳索取心顺利进行。

1.钻探准备工作

1)钻探设备的选择包括钻机(最好能实现机上捞心,采用大通孔立轴钻机或动力头钻机)、泥浆泵、绳索取心绞车等设备以及拧卸、提引工具等进行合理选择,性能可靠。

2)钻孔结构设计通常情况下当钻孔不超过1000m时,宜用一径或两径到底的钻孔设计。只有在地层复杂,孔深较大时,才采取多径成孔的钻孔结构。金属矿多用69mm孔径,煤田多用75mm,95(91)mm孔径。

3)钻具选择根据所钻探的岩、矿层情况,合理选择取心管的类型。例如采用常规结构、带半合管或三层管结构等。

4)钻杆选择根据岩层复杂程度和孔深情况,合理选用常规绳索取心钻杆或增强型钻杆。

5)钻头选择按照钻探所遇岩层和矿层,合理选择不同结构和磨料的钻头,达到保证质量、提高效率、降低成本的目的。

6)冲洗液的选择根据地层稳定性和完整程度,合理选择冲洗液类型。如果使用泥浆,要保证泥浆性能,防止钻探过程中出现各类孔内事故和钻杆内结泥皮现象。

2.绳索取心钻具的组装、检查与调整

新采用的绳索取心钻具下孔前,应按照说明书对内、外管和打捞器总成进行认真检查,然后将内管总成装入外管总成,调整内外管长度配合,并用打捞器试捞内管总成,确认符合技术要求后方能下孔使用。

1)外管总成的组装和检查外管总成由钻头、扩孔器、稳定器(上部),外管、弹卡室、弹卡挡头、座环及扶正环组成。检查时注意:①外管每米弯曲度不大于0.3mm②扶正环无变形③稳定器之外径宜略小于扩孔器④所有螺纹处要涂丝扣油,以增强密封性能,方便拧卸。

2)内管总成的检查内管总成由捞矛头、弹卡、单动轴承、内管、卡管座等组成。检查时注意:①各部件丝扣拧紧,尤其要防止卡簧座倒扣(有用反扣设计)②装入弹卡动作应灵活,两翼张开间距应大于弹卡室内径③钻具有到位报信机构时,宜根据孔深调节工作弹簧预压力,单位机构灵活,轴承套内注满黄油④内管平直无弯曲现象和凹坑⑤卡簧内径与钻头内径相匹配,比钻头内径小0.5mm为宜。

3)打捞器检查将打捞器与绳索取心绞车的钢丝绳相连接,并注意检查:①打捞钩安装周正,无偏斜②尾部弹簧灵活可靠,头部张开距离以8～12mm为宜③脱卡管能确保安全脱卡作用。

4)内外管总成装配和调整 装配时注意检查:①弹卡与弹卡挡头的顶面应保持一定距离,一般为3～4mm②卡簧座与钻头内台阶保持合理间隙,一般为2～4mm。该间隙可通过内管总成调节螺母进行调整③内管总成在外管总成卡装牢固,捞取方便灵活。

3.金刚石绳索取心钻进工艺参数

绳索取心钻进和常规金刚石岩心钻探一样,必须根据岩层特性、钻头类型、钻孔深度、钻孔倾角、钻孔直径,冲洗液类型和所用设备和钻具性能等因素选择优化钻进工艺参数,主要指钻压、转速和冲洗液量。上述参数的合理选择,是决定取心质量、钻速、钻头寿命、回次进尺长度、提钻间隔等技术经济指标的主要因素。

1)钻压绳索取心钻进环状克取面积比常规取心钻进要大,因此钻进时所用钻压亦相应增大。绳索取心一般用于中硬至硬(6～11级)的岩层中钻进,当用常规表镶和孕镶金刚石钻头时的钻压范围,推荐值如表2-1所示。实际采用钻压应按具体岩层条件、钻头类型、钻头实际尺寸(如超径钻头)等,通过实践合理确定。为减少钻孔弯曲,降低钻压,绳索取心钻进宜选用底唇面接触面积小的钻头,如多水口、交错唇面和齿形结构的钻头,可以明显降低钻进时所需的钻压,利于防止孔斜。

表2-1 绳索取心钻进用钻压推荐值

2)转速和常规金刚石取心钻探一样,在孔径、孔深、冲洗润滑条件、孔壁稳定性、岩层研磨性、钻杆坚固性以及设备等条件允许下,尽量取较高转速钻进。当用孕镶钻头时,平均钻头的线速度一般为1.5～3.0m/s当用表镶钻头时则为1～2m/s。上述转速亦宜根据具体施工条件确定。

3)冲洗液和冲洗液量。绳索取心钻进在条件许可时宜用无固相和低固相并加有润滑剂的冲洗液。当用泥浆时宜用优质搬土做原料,防止在钻杆内结泥皮现象。确定冲洗液量的要素有两种:①保持环状间隙上返流速在0.45m/s至1.0～1.5m/s范围内。②保持钻头唇面单位面积(cm2)冲洗液量在3～5L/min(中硬至硬岩)或2.4～4.0L/min(硬至坚硬岩)。根据后者用不同直径的绳索取心孕镶金刚石钻头,钻进时所需冲洗液量推荐值见表2-2所示。上述冲洗液量亦宜根据具体施工条件合理确定。

表2-2 绳索取心钻进冲洗液量推荐值

4.绳索取心操作要领

(1)投放内管

将检查合格的内管总成,由机上或孔口投入孔内。遇漏失层孔内无冲洗液时不用投放内管,应用打捞器干孔送入机构送入孔内,亦可泵入适量冲洗液后迅速投入内管总成。

(2)开始钻进

当在孔口投入内管并确认内管已下降到位后,才能开始扫孔钻进。钻进过程中如发现岩心堵死.或者当进尺已接近岩心容纳管长度时,应停止钻进,并适当冲洗钻孔。

(3)捞取岩心

捞取岩心根据所用设备采用孔口下打捞器捞取法或机上下打捞器捞取法。

1)孔口打捞法。操作程序包括提断岩心、提升主动钻杆、卸开主动钻杆、钻机移离孔口、下放打捞器、开动绳索绞车提升内管总成、将备用内管总成二次投入。

2)机上打捞法。操作程序包括提断岩心,钻具不离开孔底,卸开机上捞取岩心专用水龙头压盖(图2-7),打捞器通过水龙头下入机上钻杆而到达孔底,开动绳索绞车,提升内管总成。尤其在采用机上打捞法时宜用回水漏斗(图2-8)将溢出的冲洗液引向水源箱。

(4)大斜度和水平孔绳索取心钻进

在钻进大斜度和水平孔用绳索取心时,钻杆柱有专门机构进行起下钻。投放内管和打捞岩心时则由专门设计的安全输送装置进行(图2-9)。操作程序是:①投放内管。将内管塞入钻杆。再塞入安全输送器,接上封接头,启动水泵,借泵压将内管送下,到位后提出输送器,进行钻进。②捞取内管。回次终了,将卸去加重杆的打捞器接在输送器上塞入钻杆,接上密封接头,启动水泵,借泵压将打捞器送抵孔底内管总成顶部,捞住矛头,拉出内管总成并取心。

图2-7 机上捞取岩心专用水龙头

1—压盖2—三通接头3—轴承4—内套5—异径接头胶管

图2-8 回水漏斗

1—漏斗2—接头3—胶管4—卡盘

图2-9 绳索取心内管和打捞器安全输送装置

1—内管总成2—打捞器3—输送器4—密封接头

图2-10所示为专门设计用于水平孔的水龙头结构图。其上部带中心孔的塞堵是泵送内管和打捞器用的。钻进时则更换实心塞堵。水龙头内孔能通过打捞器和内管总成。

图2-10 水平孔用水龙头结构图

5.钻具的维护保养

为了保证绳索取心钻具的正常使用,防止钻具零部件失灵。捞取岩心失效而导致提钻处理甚至发生孔内事故,必须经常检查钻具,作好维护保养工作。重点检查项目是:

1)弹卡磨损情况和张簧是否变形,并经常注油润滑。

2)单动轴承是否灵活,并定期清洗注入黄油。

3)内管有无弯曲和凹坑变形,发现不合用时宜修理或更换。

4)卡簧及卡簧座有无变形和过磨损,卡簧座水口深度不小于4mm。

5)每次提钻要检查弹卡挡头拨叉磨损断裂情况,发现磨出圆角要用锉修平。

6)悬挂环和座环磨损情况,发现吻合面已磨成圆锥面时要及时更换。

7)每次捞取岩心前检查打捞钩头部和尾部弹簧磨损情况,如有明显磨损变形要及时更换。

8)钢丝绳有无损伤断股情况,并注意涂油保养。

9)全套钻具、钻杆螺纹磨损情况,并经常涂丝扣油保护。平常应平整堆放,防止锈蚀。

6.常见故障及排除方法

1)打捞器捕捞不住内管总成。其原因是捞矛头损坏,打捞器钩挂不住,岩粉沉淀或有实物覆盖矛头,打捞钩损坏或尾部弹簧断而失灵等。其处理方法是反复提放打捞器数次,如无效,提出打捞器,然后提钻检查处理。

2)打捞器捕捞住内管总成后提拉不动。其原因是岩心堵死或卡簧倒扣,使内管总成在钻头内台阶和弹卡挡头间顶死,岩心下端呈倒蘑菇头状并卡在钻头底部弹卡的弹性轴销脱出卡住回收管,卡簧座下端和内管螺纹部分因岩心堵死变形,通不过外管总成座环,悬挂环和座环严重损坏相互卡死,弹卡挡头拨叉折断,内管总成被卡等。其处理方法是使用安全脱卡机构使打捞器脱钩。如确认是岩心蘑菇头造成的,则将钻具放到孔底研磨片刻,再下打捞器试捞。如无效,提钻处理。

3)打捞途中遇阻提拉不上来。其原因是钻杆螺纹变形,阻挡内管通过,内管严重弯曲变形,通不过钻杆,所用泥浆低劣,杂质多,在钻杆内结成泥皮,阻碍内管等。其处理方法是:首先使用安全脱卡机构提出打捞器,继而提升钻具检查原因,并更换不合格的钻杆或内管调整泥浆性能,并有效采用循环沉淀系统,增设除砂器和除泥器。

4)打捞出的内管缺失岩心或无岩心。其原因是岩心直径与卡簧不匹配,造成没有拔断岩心或未卡紧中途脱落弹卡不起作用,钻进时内管上窜,形成“单管”钻进,内管总成因各种原因下放未到位,钻进时形成“单管”钻进岩心松软(如煤层)未采取合理结构的钻具和钻进规程等。其处理办法是检查卡簧是否合格,弹卡是否磨损失灵,以及造成打“单管”之原因如因地层松软宜更换合理结构的(内管超前、带半合管、用底喷式钻头和带孔底反循环的)钻具等。

5)钻进效率低。其原因是岩层致密坚硬,超过10级,钻头金刚石质量差或胎体性能与岩层不匹配钻头内径过度磨损,岩心变粗,进不去卡簧,形成堵塞卡簧已损坏,岩心受阻,内管有损伤、阻碍岩心顺利进入等。其处理办法是将内管总成提出并检查卡簧、卡簧座和内管,采用与岩层性能匹配的钻头和钻进规程,必要时换常规钻进或用带液动锤的绳索取心钻具。

6)钻孔偏斜严重。其原因与处理方法与普通金刚石钻进类似,不再赘述。

冲抓锥主要用于打捞井内杂物、水泵、石头等，配套抓锥使用的有打捞机，有吊机的话也可以和吊机配合使用，抓锥型号分为180、230、250、300、400、500、600、700、800mm，直径越大价格越高，直径越小价格越低，一般选择抓锥的话抓锥直径要比井口内径小5公分左右，防止抓锥下井是碰破井壁。

冲抓锥采用”十“字齿形结构，采用先进的耐磨冲击齿，具有结构合理，冲击效率高的特点。

适用于松散土层，粘土层，粉性土层，砂卵石地层。

冲抓锥也可单独作为打捞机具，清淤机具，洗井机具。可根据井口大小定做不同尺寸的抓锥。

洗井机打捞井内潜水泵石头块清淤机井杂物打捞器

冲抓锥又名冲抓钻,冲抓机,冲抓造孔机等,其工作原理相仿于冲击钻机的升降机具和抓土机的抓斗部分的结合运用。主要用于高层建筑基础造孔,桥梁,码头水下造孔,地质勘探,水库大坝的套井回填施工等方面。

冲抓锥工作时,依靠自重（配重铁就是为了增加冲击力而设计的）和自由落体的冲力向孔底进行冲击,张开的叶片冲击后插入孔底地层。冲击完成后***卷扬机向上收铜丝绳,钢丝绳先通过滑轮组将四个叶片闭合,挖取沙土,然后整个钻头由孔下提上来,提到孔口上碰到固定于塔架上的自动挂卸器,实现自动挂钩。挂住钩后,放松钢丝绳,即张开叶片,卸土于接在孔口的出土小车上。小车拉走后,便可再将冲抓钻头从挂卸器上脱下,进行另一轮的冲抓工作。

叶片的开闭是由自动开闭机构完成的,冲抓钻头的挂卸是由自动挂卸器完成的。

冲抓钻头的冲击力可用调整配重铁块数和改变冲击高度的方法来控制。

冲抓锥洗井机打捞井内潜水泵石头块清淤机井杂物打捞器

1.问题：电梯有错层现象，是由哪些原因所引起的？

答：1）：曳引轮有打滑现象，包括电梯快车急停引起的打滑。请检查曳引轮、平衡系数、曳引轮包角等；2）：终端减速或限位开关动作不可靠，这些开关动作后，如不能可靠复位会引起错层；3）：编码器信号受干扰，导致脉冲计数不准确，电梯错层，请注意编码器线和动力线必须分开走线槽,编码器屏蔽层单端可靠接地。控制柜中，变频器制动单元接线需和编码器线分开；4）：对于其它控制系统，电梯运行过程中，平层信号误动作、平层信号受到干扰或闪动会导致楼层数据错乱，电梯错层。

2.问题：电梯经常有不关门现象，是由哪些原因所引起的？

答：1）：光幕或安全触板动作；2）：开门按钮动作；3）：本层外呼按钮卡死；4）：关门到位信号误动作；5）：超载开关动作；6）：主板故障保护；7）：电机温度保护动作；8）：门机故障；9）：通过主板CAN 通讯干扰评估功能，检查CAN 通讯状况。恶劣的通讯状况也可能导致不关门现象；10)：关门继电器有问题。

3.问题：客户反映电梯经常有不开门现象，请问哪些原因会引起？

答：1）：开门限位动作不正常，经常误动作，导致不开门；2）：门机有问题，门机机械上卡阻或者门机变频器故障；3）：开门继电器有问题；4）：主板报故障，有些故障会导致主板输出全部切断，包括开关门；5）：关门按钮卡死，现在全串行的主板程序，对于关门按钮卡死，电梯停站后还是能够开门到位，但我司PLC 控制的程序，关门按钮卡死，有可能导致电梯到站不开门；6）：电梯错层，在其它楼层开门，厅外误以为到站不开门。

4.问题：慢车运行，不接轿厢通讯时可以运行，接上轿厢通讯就不运行?

答：不接轿厢通讯，主板不检测SM-02 板的输入信号，接上轿厢通讯，主板将检测SM-02 的输入信号，接上通讯线后出现不能运行的现象，一般是由下面原因所造成的：1）：门机的开门到位信号不正确，如果门锁闭合时开门到位信号动作，那么电梯检修将不能运行；2）：如果超载信号动作，那么电梯检修将不能运行。

5.问题：电梯有冲顶和蹲底现象，请问有哪些原因所引起？

答: 1）：当错层时，到端站正常减速环节不起作用，由强迫减速开关来强迫减速，如果减速开关距离不够，那么会冲顶或蹲底；2）：编码器信号出问题会导致电梯飞车，如果在端站，那么容易冲顶或蹲底；3）：钢丝绳打滑，到端站由于钢丝绳滑移而导致电梯轿厢减速不下；4）：抱闸制动力不够，停车时抱闸抱不住；5）：编码器信号有问题，电梯减速定位不准，并且减速开关距离不够，导致冲顶或者蹲底；6）：主板抱闸输出点有粘连现象，导致抱闸释放有滞后；7）：电梯超载运行，但超载开关失效，导致变频器减速不容易减下来；8）：开闸有倒溜现象，导致电梯冲顶或蹲底。

6.问题：客户反映电梯启动有顿感，有哪些原因所引起？如何解决？

答：1）：低速PI 调节不当，电梯倒溜，引起顿感；请调大零速段或者低速段的P,当变频器的I 的单位为时间时，调小零速段或者低速段的I 值，当变频器的I 的单位为时间倒数时，调大零速段或者低速段的I 值，以提高系统响应的灵敏度；2）：启动时序配合不当也会引起顿感；观察到如果电梯带闸启动，导致顿感，则请将主板参数F58 加大，使速度曲线晚一点出来； 如电梯启动有溜车现象，导致顿感，请将参数F16 加大，使抱闸晚一点输出。3）：电机参数设定不当，也会引起启动顿感；电机参数中转差和空载电流如果设定不当，对电梯启动会有一定影响，如有做电机自学习的条件请做一下动态自学习；4）：轿厢导靴太紧也会引起启动顿感，请适当调松导靴；5）：有预负载的场合，负载补偿没有调整好，也会引起启动顿感，请调整好称重装置。6）：模拟量偏置设置不当，也会导致非零速起动，产生顿感。

7.问题：客户反映电梯停车有顿感，请分析有哪些原因会导致该现象的发生?

答： 1）：电梯停车时有溜车现象，会产生顿感；停车溜车现象的产生，一般是变频器的方向使能信号撤早了，抱闸还没有可靠合上，电机中就没电流了，导致轻微溜车，请加大主板参数F17(去除方向延时)的值，使上闸后，撤使能和方向的延时时间加长；2）：停车时速度还没到零，带着速度上闸，会产生顿感；请加大主板参数F59(零速抱闸延时)的值，使电梯到零速后，有足够的延时再上抱闸；3）：模拟量偏置设置不当，也会导致停车时带着速度上闸，产生顿感；4）：数字量时爬行速度设置过高，也会引起停车时产生顿感。

8.问题：某工地电梯在启动或者停车时,主板液晶操作器有闪动一下的现象，是什么原因？

答：该情况可能是主板受到了强烈干扰，CPU 自动复位而造成的，继电器、接触器线圈等电感性负载上的阻容吸收回路有问题，会导致主板CPU 复位，请检查接触器上的阻容吸收。

9.问题：某电梯楼层显示，在运行时不变化，而当电梯停车后，显示才变化，有哪些原因会导致该现象的发生？

答： 这是通讯线受到干扰的现象，有下面几种可能：1）：通讯线没有使用双绞线，导致通讯线受干扰；请必须使用双绞通讯线，绞距尽量小于等于35mm；2）：终端电阻跨接错误，导致通讯不稳定；必须对底层的04 板跨接终端电阻，轿内02 板跨接终端电阻，其它04 板终端电阻都不可跨接，断电测量通讯线TXA+、TXA-之间的电阻值约为60 欧姆；3）：强电电线和通讯线没有分开走线槽，导致通讯受干扰；请将强电电线和通讯线分开走线槽；4）：某层的04 板损坏，连带通讯电压异常；请查出该层的04 板，并更换；5）：通讯线有对地短路现象；请检查通讯线,使任一根线都不能有对地短路现象；

10.问题：请问主机上的抱闸开关有什么作用？程序中是如何处理抱闸开关的？

答：抱闸开关的作用是判断抱闸机械上是否可靠动作。程序中处理抱闸开关是这样的:

1）：将抱闸开关作为速度曲线是否给出的一个必要条件，如果启动时，抱闸开关没有动作，速度曲线将不给出，3S 后主板保护；2）：停车时，检测到抱闸开关没有复位，主板保护。

11.问题：电梯运行漏电保护开关跳闸，是什么原因？

答：由于变频器的输出是通过高频开关，因此有高频漏电流发生，会导致漏电开关动作，任何一种变频器都是这样的。为了避免漏电保护开关动作，建议采用如下两种方法之一：1）：在变频器的输入侧增加输入滤波器，也可以除去高频漏电流对漏电保护开关的影响。2）：请在变频器的进线侧选用变频器专用漏电保护器，可以除去高频漏电流，并只检出对人体有危险的漏电流。

12.问题：电梯到端站停车后不消指令，且在端站停车有顿感?

答：如果端站强迫停车限位开关在平层前先动作，那么会提早切除方向信号，会引起不消号和停车产生顿感，请恰当的调整限位开关的位置。

13.问题：某电梯配永磁同步电机，检修运行，按下行按钮，电梯反而上行，按上行按钮，电梯却是下行，如何解决？

答：因为同步主机在磁极位置整定好后，电机三相UVW 是不可以更换的，现场可以交换主板输出给变频器的上下行指令：SM-01-F5021 的JP10.4 上行，JP10.5下行，（有称重补偿的话除外)，可以将运行方向换过来，如果此时主板上显示的速度是上“-”，下“+”，则请交换主板编码器信号反馈口的A 和B 相信号；如果系统自代参数可以换向则可以修改参数就可以。

14.问题：电机转速按照电机上设定的（安川变频器），快车运行，电梯限速器保护，请问是什么原因所引起的?

答：出现该问题，一般是电梯速度相对应电机的额定转速参数设置不匹配所引起的，需要根据曳引轮直径和梯速，来计算出电机真正的额定转速，来确定在满速时变频器应该输出多少频率，该现场通过下调安川变频器增益H3-02 的百分比，使变频器输出频率下降后，电梯运行正常。

15.问题：某工地，电梯开快车到站后保护，主板输入和输出信号都一闪一闪的，有短路现象，是什么原因引起的?

答：首先分析电梯到站时，有多少元器件会动作，然后再逐一判断问题所在，现场逐步检查后，发现到站钟输出接线有问题，到站钟是DC24V 电源与主板电源接在一起，动作时有短路现象，导致主板保护，排除后电梯运行正常。

16.问题：某工地，同步电梯快车运行过程中偶尔有飞车现象？

答：编码器反馈信号出现问题会导致电梯飞车，现场检查发现安装连接编码器的螺纹太浅，电机高速旋转后编码器打滑，相位角偏差太大时电梯飞车，重新安装编码器，并在紧固螺丝上加一弹垫，重新做整定后，快车运行正常。

17.问题：电梯检修运行20 公分左右后保护(主板报22 号故障)，是什么原因引起的?

答： 22 号是电梯逆向运行3 秒钟故障，问题出在反馈速度上；检查发现是编码器分频到主板A,B 相接反了,交换一下后问题解决。

18.问题：电梯运行中急停，变频器报OV故障，是什么原因？

答：主板模拟量输出口不稳定，电梯高速时模拟电压突降，造成速度给定突降，导致变频器制动电流过大，报OV 故障(直流侧过电流)。

18.问题：电梯运行中急停，变频器报OV故障，是什么原因？答：主板模拟量输出口不稳定，电梯高速时模拟电压突降，造成速度给定突降，导致变频器制动电流过大，报OV 故障(直流侧过电流)。

19.问题：主板模拟量速度控制，在停车时，报24 号故障(电梯低速保护)?

答： 电梯停车时，离平层还有一点距离时，主板会输出非常低的模拟量给定电压来平层，而实际上电梯不动，这时会报24 号故障。1）：请检查变频器中最小速度参数是否设置成0 了，如不是，那么低于最小速度时，变频器会输出零速度，导致电机不动，请一定要将变频器中最小速度参数设置为0。2）：适当的加大模拟量偏置的值，例安川是H3-03 参数，在低速时有个速度叠加在给定上面，使电梯最后能够到达平层。

20.问题：某大楼电梯10 楼的显示板损坏，更换一块新的SM-04 板上去，显示正常，但外召不能够呼梯，为什么？

答：外呼显示板（SM-04）必须设置楼层地址后才能使用，因为出厂地址是0，如果地址是0，主板会认为该04 板是轿箱内的显示板，所以连接上呼梯按钮后也不能呼梯。将该显示板（SM-04）的楼层地址设为10 后，外呼正常。

21.问题：某大楼电梯，严重冲顶，轿顶检修盒冲坏，需查明原因？

答：现场检查轿顶损坏情况，一般性的快车冲顶，不会有这么严重；检查主板故障代码，记录23 号（超速）故障和9 号（变频器出错）故障；该电梯用的变频设置新时达主板故障的简单步骤器是安川变频器，检查变频器中记录的故障代码，里面记录着OS（超速）故障，一般闭环控制系统，只要编码器没问题，不会导致电梯超速。由于现场编码器检测下来完好无损，所以判断是电梯溜车引起的冲顶。检查曳引机抱闸，果然弹簧松动，制动力不够引起电梯溜车。重新调整抱闸弹簧，使抱闸能可靠制动，问题排除。

22.问题：电梯有时启动时会保护，主板报 36 号故障（输出接触器粘连保护），是什么原因？

答： 36 号故障是输出接触器和输入检测点不同步超过2S，如在停车时报36 号故障，说明输出接触器有粘连现象；但该工地发生问题，是在电梯启动时，仔细观察，发现有时电梯启动，输出接触器吸合时有跳动，明显是吸合电压过低，由于输出接触器线圈是进门锁安全链的，如果井道门锁触点接触电阻过大，那么门锁触点上压降会很大，导致输出接触器吸合电压过低，输出接触器吸合出现问题，主板会报36 号故障。检查调整门锁触点，使每层门锁触点接触良好，并将变压器上AC110V 接到AC123V 的抽头上，以抬高输出接触器线圈的电压，处理完毕后故障解决。

23.问题：某电梯有时停在平层，轿内蜂鸣器报警，电梯不启动，过些时间，又自动恢复正常运行，是什么原因？答：检查机房主板故障代码，报21 号故障，电机热保护动作，说明电梯运行时间长后电机发热严重，控制系统保护后，过一段时间，电机冷却，热保护开关恢复正常状态，电梯又能正常运行了。采取措施使电机良好散热，加装风扇或者机房加空调，可避免电机发热严重，避免热保护开关动作。

24.问题：某工地，消防开关已复位，而消防状态却不能复位，断电也不能，是什么原因？

答：消防信号有断电自保的功能，复位消防状态必须满足以下条件：电梯处于消防基站，开门到位，消防开关复位；经过检查现场的开门到位信号有问题，所以消防状态复不了位，调整开门到位信号使能可靠动作，问题解决。

25.问题：F5021 主板，断开主板供电的开关电源后，主板的上的安全，门锁高压监测点二极管，强迫减速，限位开关仍然点亮，是什么原因?设置新时达主板故障的简单步骤

答： F5021 主板JP8.1(编码器电源)和JP5.4(并联电源)如接入电源，那么电源会通过其端口给主板供电，导致主板断不开电，也无法复位故障状态，去掉主板JP8.1，去掉JP5.4 的接线可断开主板的电源。

26.问题：F5021 板，并联通讯线接好，参数设置F23=3、F181 主梯设0，副梯设1，但并联还是联不上，为什么？

答：确认通讯线连接无误，参数设置正确，并联还联不上，最大的可能是主板并联口的终端电阻没有接通，主板上SW3 拨动开关处于OFF 位置，没有拨通，所以并联连不上。将两台控制柜主板的并联终端电阻SW3 都拨到ON 位置，并联功能正常。

27.问题：F5021 板，井道学习到顶层，主板显示井道学习未完成，有哪些原因会引起？

答： 井道学习未完成，原因有以下可能：1).自学习的插板数与电梯总层数不一致；2).平层插板太长或太短；算法：（平层插板长度 + 平层开关间距）/2 的距离小于100mm 或者大于900mm；3).平层区太长或太短；算法：（平层插板长度 - 平层开关间距）/2 的距离小于10mm 或者大于200mm上面3 种情况不报故障，仅仅操作器显示“井道学习未完成”。4).减速开关级数（F182）与实际安装减速开关数不一致；例如：F182=2；而自学习时仅仅学到1 级减速开关，报12#，13# 故障。5).减速开关的距离不符合规定（见说明书）；6).上下平层开关线接反。

28.问题：F5021 板，2/2 电梯，如何进行井道自学习？答： 2/2 站电梯井道学习有其特殊的地方，为确保能测量出平层插板长度，请按照下面步骤来做：

1）．使电梯进入检修状态；2）．检修将电梯开到下限位处，并且保证上平层开关脱出。3）．通过手持编程器进入自学习菜单，按菜单提示操作，打自学习命令；4）．使电梯进入自动状态，电梯以自学习速度开始自学习，手持操作器在自学习成功后显示“自学习完成”。

29.问题：F5021 板，如何进行井道学习？

答：井道学习前，轿厢可以停靠在任一楼层，在检修时触发井道学习菜单，然后转到自动状态，电梯就会进入自学习状态。如开始时不在底层，电梯先以井道自学习速度运行到底层，然后会自动运行到顶层平层；如开始时在底层，电梯就会直接以自学习速度运行到顶层平层，井道学习结束。

30.问题：F5021 板在轿内操纵箱内增加一开关，当该开关拨通，希望使某些楼层封锁，如何实现？

答：主板中的NS-SW 功能可实现上面要求，将操纵箱的开关接到02 板的TX16（NS-SW）上，通过参数F137（1-16 层），F138（17-32 层），F139（33-64 层）来设定不停靠的楼层，当NS-SW 开关断开，楼层按照 往常正常停靠，当NS-SW 开关接通，在F137，F138，F139 中设定的不停靠楼层被封锁。

31.问题：在调试阶段，轿内02板通讯正常，但轿内指令不能登记，而机房手持操作器可以登记指令，是什么原因？

答：检查发现参数F170=65535，F171=65535，F172=65535，IC 卡功能被设置了，导致所有楼层指令登记都必须刷卡才能登记，而现场无IC卡，所以必须将F170=0，F171=0，F172=0 后，轿内指令登记正常。

32.问题：F5021 板，用在货梯上，客户提出要在轿内实现长时间的延时关门，如何实现？

答：轿内02 板上有个TX18（开门保持按钮）的输入点，如果电梯在开门过程中，按下开门保持按钮，那么开门保持时间由F117 来设定，可以实现长时间的延时关门。

33.问题：F5021 板，自动运行如何来实现？

答：设置F5021 板中参数，F33 自动运行间隔，F34 自动运行次数，然后在轿内登记所需要自动运行的楼层来触发自动运行，电梯会反复在登记的楼层间快车运行，直到自动运行次数到，结束自动运行。

34.问题：F5021 板，通过什么方式来实现防捣乱功能？

答： F5021 板，可通过门光幕或者轻载开关来实现防捣乱功能；F120（防捣乱功能参数）=1，防捣乱功能按照光幕动作来，电梯连续停靠三个楼面，光幕没有动作过，轿内所有指令全部消号；F120=2-64，防捣乱功能指令数，在轿厢轻载时，轿内超过F120 中设定的指令数，所有指令全部消号。

35.问题：F5021 板，如何在操作器中检查井道数据和强慢位置？

答：在手持操作器菜单中，可以查到井道数据（单位mm），1-64 是楼层数据，65 是平层插板长度，66 是平层感应器间距，67-70 是1-4 级上行减速开关动作点至顶层平层的距离，71-74 是1-4 级下行减速开关动作点至底层平层的距离。

36.问题：F5021 板，模拟量控制，如何调整使电梯速度降低？

答：主板中有个参数F180（速度增益），出厂值是1000，如果要降低电梯速度，请按照比例来减小F180 的值，无需重新进行井道学习。例2.5m/s 的电梯，速度降为2m/s,将F180 设置成800。

37.问题：F5021 板，有前后门，后门外呼呼梯后，电梯还开前门，是什么原因？

答：经检查，该楼层后门外呼04 板的地址设置成和前门一样，所以主板无法识别是后门呼梯，到站后还是开前门；将主板参数F123 设成1（有前门外召和后门外召），并将后门外呼04 板地址1楼从49开始往上设置，可使前后门外呼信号分开，如果有后门外呼信号，电梯到站后开后门

38.问题：F板井道学习后，可以登记指令，但电梯关门后快车不运行，是什么原因?

答：在F 板程序中,后门的关门到位信号（TX12）也是电梯起快车的一个必要条件，如果没有后门，请务必将TX12(后门关门到位)的输入类型设为常闭，否则电梯快车将不能启动。

39.问题：F板，客户反映每次断电后参数会复位，是何原因？

答： F 板没有专门的复位命令来复位主板参数，当某参数设置超出范围时，所有参数会复位，请根据说明书参数表检查所有参数是否有超出范围，如有的话，请纠正。

40.问题：F板，井道学习触发，但电梯不运行，是什么原因引起的？

答： F 板触发井道学习需要满足以下条件，如不满足其中任一条件，井道学习将不能进行：1）必须处于检修状态；2）处于下端站，下强慢开关动作；3）上平层感应器脱开，下平层感应器插入。

41.问题：F板，触发井道学习，但电梯一启动却立刻停了下来，是什么原因引起的？

答：电梯启动时，观察平层信号X9 和X10，有闪动现象，如果平层信号在短时间内有闪动，那么井道学习会自动终止；检查发现是平层信号受干扰引起的闪动，将变频器载波频率降低后，干扰消失，井道学习正常。

42.问题：某工地用SM-01 板，正在调试快车，反映轿内02，03 板连接正常，通讯正常，但无法登记指令？

答： 现场监控轿厢02 板的输入信号，发现TX7（轻载开关）动作着，程序中有个参数F58，是轻载动作时，轿内允许登记的指令数；检查发现F58 参数为0，所以轻载动作时，轿内一个指令都无法登记。复位轻载开关，将F58 设为3，使轻载开关动作时，超过3 个以上指令全部消号，问题排除。

42.问题：某工地货梯，DPC板控制，变频门机，每天有1-2 次，电梯平层后保护，主板记录5 号故障？

答： 5 号故障是开关门到位同时动作，现场门机是用编码器的，开关门到位信号是由门机变频器控制，根据接收的编码器信号而输出的，正常情况下开关门到位信号给出都没有问题，但现场测试发现，控制柜断电再上电时，有时开关门到位信号会同时断开，由于现场设定开关门到位信号为常闭点，所以当开关门到位信号同时断开时，主板会报5 号故障，经联系门机厂家，证实控制柜上电的瞬间，继电器接触器的吸合产生的高次谐波干扰了门机变频器系统，导致开关门到位信号输出出错。该现场门机厂家修改门机变频控制器软件后，问题解决。

43.问题：DPC板,安川变频器，电梯检修开到强迫减速开关后,电梯不动了，是什么原因?

答： DPC 板输出的是数字量,检修碰到强慢开关后,程序中会有检修半速段速信号输出,变频器如没有设定检修半速,那么碰到强慢,电梯就会停下来，请在安川变频器中设定D1-02(检修半速信号)为5HZ。

44.问题：DPC板，如何进行井道学习？

答： 将电梯置于底层，转为自动状态，在操作器菜单中触发井道学习，电梯会以检修速度运行，直到到达最顶层平层，井道学习结束。

45.问题：某工地DPC 板，只有输入信号，没有输出信号，并且不报故障，是何原因？

答：经测试，主板手持操作器无法进入参数，检查发现，主板上的SW2（主板工作状态选择）拨在ON 位置（程序烧录状态），所以主板不工作，将SW2 开关拨到OFF 位置后，主板输出正常。其它主板该情况也要列明。

46.问题：DPC 板，上电后，主板故障灯闪烁，而操作器中却查不到故障代码，电梯不能走检修慢车，是什么原因？

答： 经过检查，主板X7（上强慢），X8（下强慢）灯都没亮，而主板中X7，X8 是设置成常闭的，上下强慢开关同时动作，主板会报警，但不记录故障代码，将X7 或者X8 短接，主板故障灯就不闪了，电梯能正常走慢车。

随着我国经济的迅速发展，电梯市场异常繁荣，年需求4万多台，成为全世界最为活跃的市场。由于我国电梯受日本产品的影响较大，人们对于电梯舒适感的要求越来越高。如何提高电梯运行的舒适感成为各个电梯厂家关注的一个重要问题。

2 选用品质优良、稳定的曳引机

电梯控制系统首先应该说是一个机械系统。电梯运行就是轿箱在导轨上的往复机械运动，由于其载人功能，对其可靠性、振动噪音和舒适感提出了较为苛刻的要求。电梯机械的可靠性由机械设计和材料的选型可以完全保证。轿箱在x、y方向的机械振动完全靠导轨的安装和导靴的加工精度和质量来保证，而z方向的机械振动与曳引机及其驱动电机、变频调速器息息相关。

曳引机是电梯运行的驱动装置，其性能直接关系到电梯运行的舒适感。曳引机的机械间隙对电梯的影响主要体现在电梯在加减速过程中，在电机速率发生变化时，电动运行和发电运行状态将发生切换，造成电梯的振动，极大地影响了电梯的舒适感。在电梯s曲线加减速过程中，一般各有一两次明显失重或者超重感觉，并伴随曳引机发出异响。另外，对于一些改造的双速旧梯用曳引机，由于多次高低速切换的巨大冲击，造成连接套轴中的橡胶垫片严重磨损，也会造成上述现象。因此，电梯厂家对新选型的曳引机的间隙必须提出明确的要求，并在维保时定期检查连接轴的磨损情况。

另外，曳引机内部齿轮或者涡轮涡杆的加工、安装精度差、动平衡调节不好，也会造成电梯在高速时产生振动和噪音。笔者曾经在某个厂家，发现电梯运行的垂直振动特别大，采用了一切办法均无效的情况下，怀疑为曳引机问题，厂家不相信，更换市场上所有品牌变频器，均无改善，更换曳引机，问题得到解决。结果问题是该曳引机生产厂家规模小，检测手段落后，生产的曳引机，一致性难以保证，给电梯厂造成重大直接和间接的损失。因此，曳引机的选择，不能贪图便宜，必须选择技术实力雄厚，检测手段齐全，质量保证体系健全的厂家。还有一点要强调的是，在同样梯速情况下，以选择曳引机减速比大的曳引机为好。因为减速比大，造成的倒溜现象就小，启动舒适感就容易调整。实践证明，同样梯速下，采用6极电机曳引机比采用4极电机的启动舒适感差。本质原因是6极电机比4极电机的启动转矩并没有大1.5倍以上。

3 选用品质优良的驱动电机

在保证曳引机质量的前提下，与曳引机配套的电机的性能也直接关系到电梯的起制动过程的性能，问题主要表现为启动舒适感的好坏。如果电机的启动转矩大，在电梯松闸的时刻产生的倒溜就会很小。目前，在许多变频器的手册中，有严重误导用户的说法。变频器可以达到200%甚至300%以上的启动转矩，实际上都是没有实际意义的。如果一个电机的设计启动转矩mst和最大转矩mmax小，变频器再好，也不会产生大的输出转矩，而且还容易产生速度的波动，造成振荡。

根据异步电机的基本知识，电机的m-n曲线如图1(a)所示，图1(a)中a点为最初启动转矩点，b点为最大转矩点，c点为额定工作点。其中电机的启动转矩mst与电机的转差率s有关，转差大，初始启动转矩大，要提高转差，要求转子电阻rr大，转子电感小，图1(b)示出了转子电阻不同情况下的机械特性曲线。从图1(b)上还可以看出，随着转子电阻增大，最大转矩mmax未发生变化，但是其对应的最大转差sm增大，在同等负载下，转差也增大。这就是进口品牌电梯采用高转差电机的原因。可是目前许多进口品牌曳引机为了降低成本，均配备国产低转差电机，转差频率一般小于2.5hz，其启动性能大打折扣。因此在选择曳引机品牌时，其配套电机的品牌和性能的选择也同等重要。

(a) 机械特性(b) 不同转子电阻情况下的机械特性

图1 异步电机机械特性

4 选用性能优良的变频器

异步电机矢量控制是完全基于电机参数的矢量控制，因此电机参数必须能够进行自动学习。否则，取得不了优越的性能。因此，首先必须选用能够进行电机参数自学习的变频器。其次，变频器必须具有零速150%以上的转矩输出，可以保证良好的启动和停车舒适感。另外，需要非常好的过载能力，110%的额定负载，必须连续运行，特别对于高层电梯，需要满载运行超过30s以上的，更要考虑这一点。一些国外厂家的变频器，100%额定负载，不能够连续运行60s，因此，在用于高层电梯控制的时候，均建议放大一档使用，给用户造成了不必要的经济损失。

选定好变频器后，要做到比较好的舒适感，关键还要调试好变频器的性能及运行曲线。电梯在启动的时候，由于机械导靴有比较大的静摩擦力，可以通过调节启动速度和启动速度保持时间来消除。另外，一般变频器均有速度环pi参数调整功能，通过速度环pi参数调整，可以有效调整变频器的动态响应速度和稳速精度，可提高电梯的启动和稳态运行的舒适感。启动性能与低频pi参数有关，可以先将低频i设定为零或者比较大的值，不考虑平层精度情况下调节kp，增大kp，低频动态响应加快，启动转矩大，但是kp过大，容易引起振荡，启动和停车爬行的舒适感会变差。因此，必须增大kp到电梯在满载、空载情况下，不振荡为临界，然后可以逐步减小i参数，达到启动，爬行均满意的效果。高频pi参数调整原则是，保证启动加速和停车减速过程的超调最小，一般小于2%额定速度，又要保证稳速情况下的速度精度，一般不超过0.001m/s。先将高频i设定为零或者比较大的值，调节k，使参数小于电梯在高频稳态产生振荡的临界参数，然后逐步减小i，使得超调达到要求的指标。对于采用相同曳引机和机械的场合，可以在调好一台电梯情况下，通过键盘参数拷贝来实现复制。上述中，积分时间常数i的单位为时间单位s。特别提醒的是，目前市场上的绝大多数变频器pi参数采用独立的两个数来调整，没有实际物理量概念，此时的i越大，相当于时间常数越小。

对于加减速过程中的舒适感，要通过s曲线调整来解决。一般是加速度和减速度在0.5～1m/s2之间，开始段急加速和结束段急减速可以调整为0.25～0.5m/s3，结束段急加速和开始段急减速可以在0.5～0.9m/s3之间。s曲线的调整还与电梯的场所有关，对于医院、疗养院等对舒适感要求很高的场合，需要减小相应参数，对于办公写字搂等需要高效率的场合，可以适当增大相应参数。结束段急加速和开始段急减速的增大，有利于克服间隙造成的加减速过程的抖动。

5 采用最佳控制时序

图2 电梯控制理想的控制时序图

最佳的控制时序如图2所示，变频器接收到运行命令后，先进入零速运行过程，延时t1，保证电机励磁达到稳态后打开抱闸，同时变频器开始运行，启动速度保持时间t2后是高速、低速到零速，零速运行t3后，在保证惯性影响为零的情况下，关闭抱闸，由于抱闸抱紧需要一定时间，因此必须延迟t4后撤消运行命令。按照此时序，可以保证启动和停车均有理想的舒适感。在艾默生td3100变频器中，t1由f7.00设定，t2由f3.01设定，t3由f7.01设定，t4由控制决定，如果控制器延迟时间不够，td3100变频器将自动延长命令保持时间。

6 其他

6.1 启动补偿

对于1.75m/s以下的中低速电梯，由于运行速度较低，基本不需要启动补偿就可以达到比较满意的程度。对于1.75m/s以上的中高速电梯，如果启动舒适感要求比较高的场合，就必须添加称重装置，进行启动转矩的补偿。一般有两种称重装置，开关量检测和模拟量检测方式。对于开关量检测方式具有成本低，但只能够做到有级，一般安装4个开关，可以在空载和满载之间实现任意4点的准确补偿，但是由于是有级补偿，还不能够做到理想的程度。模拟量传感器可以实现无级补偿，但是存在的问题是模拟量传感器往往随着电梯的使用，其输出会发生偏移，造成补偿错误，效果有时会比不补偿还差，因此需要定期对补偿增益进行调整。

6.2 减振器和钢丝绳的合理选用

许多电梯厂家，对于减振器选用非常随意。实际上减振器对于提高电梯的舒适感有非常重要的作用。减振器一般有曳引机底座的橡胶减振垫、轿箱底部的减振弹簧或橡胶减振垫、轿箱顶部的钢丝绳减振器三种。曳引机底座的减振垫质量和减振效果千差万别，它直接影响到电梯的舒适感，特别是当电梯上行到顶层2至4层启动、停车时，问题将表现的异常突出。轿箱底部的减振器的质量将直接关系到电梯稳态运行的平稳性，如果弹性系数大，特性太硬，将起不到减振作用，会产生高频振动，人体会有麻脚的感觉，严重时，将造成轿箱的高频振动，产生比较大的噪音。反之，将产生低频振荡，造成人体的下沉感。因此必须合理选用。钢丝绳的减振作用与轿箱底部的减振器作用相同，必须根据楼层高度，选用弹性系数合理的钢丝绳，在保证满载情况下，伸缩量符合要求的情况下，达到良好的减振效果。另外在高层电梯上，由于钢丝绳较长，松紧程度一致性差时，容易造成高速运行时钢丝绳的摆动，互相撞击造成轿箱的振动。一个有效的方法就是在钢丝绳末端添加钢丝绳减振器，对于钢丝绳的振动波产生有效的吸收，防止反射而形成差拍现象。

6.3 编码器的合理选用

编码器是电梯变频器闭环的必要器件，其合理选用对电梯的安全、可靠运行产生重大影响。从安装方式上，轴套式更加可靠，但价格相对连轴式稍贵。目前许多采用连轴式编码器厂家，由于标准连轴器在同轴度不好的情况下，很容易折断，可靠性非常差，就自己采用非常简单的连接方式，给电梯的运行带来安全隐患。从接线方式上讲，有推挽输出的和开路集电极输出的，在编码器连线超过5m以上时，建议选用开路集电极编码器，以提高抗干扰能力。

编码器的每转脉冲数一般在300以上就可以保证变频器的正常运行，建议在成本许可的情况下，最好将编码器每转脉冲数提高到1000到2000，可以大大提高电梯的启动舒适感。原因是每转脉冲数越大，启动溜车就容易实现快速检测，从而达到转矩的快速调整，减小溜车。

6.4 控制系统的合理接地

电梯控制系统中，接地是一个影响可靠性的关键问题。由于我国供电的不规范，大多数场合是三相四线制，而非三相五线制，接地问题变得更加突出。在安装调试时首先必须保证控制柜、曳引机及轿箱可靠接地或零，然后是编码器接地。但是要强调的是，目前市场上编码器的规范性较差，有些编码器自身的抗干扰能力差，设计厂家将编码器引线的屏蔽层与编码器外壳连接，这是非常严重的错误。如果用户将编码器屏蔽层与变频器的地相接时，由于两端接地，变频器与电机之间存在电位差，容易产生干扰，轻者造成电梯的低频抖动和随机的过流保护，重者当调试现场曳引机没有接地或者接地不良时，电机的漏电将造成变频器接口板的严重损坏。因此，建议选用屏蔽层与外壳不连接的编码器，实施远端一点接地，可以大大提高系统的可靠性。

6.5 制动电阻的合理选取

制动电阻是用于消耗电梯在发电过程中产生的回馈电能，电阻阻值的选取参考变频器说明书有关内容以100%制动转矩选取，但是电阻功率大小直接关系到体积和价格，许多厂家不知道如何选取，同等功率的变频器电阻全部是一样的，这是存在严重隐患的，因为电阻的功率与楼层的高度是有关的，一个6层楼和一个30层大楼，所用变频器可能均是15kw，但是变频器发电连续运行的时间相差5倍，其功率也需要相差5倍，才可以保证可靠性，延长电阻的寿命。因此电阻的功率应该先按照连续制动计算，然后根据不同楼层高度相应地调整功率。

7 结束语

本文针对曳引机、电机、变频器及运行调试等内容，从电气和机械两个方面，提出了一些提高电梯启动、加速、稳态和减速停车运行过程中舒适感的有效对策，对于电梯厂家、曳引机制造厂家及电梯改造、维护厂家均有一定的参考价值。

1.L:   MC运行接触器粘连故障

2.P:   安全回路故障

3.E:   门锁回路故障

4.H: 死机状态

5.F:   消防状态

6.N：上换速开关1(日少最上一横)

7.Ц：上换速开关2

8.M：下换速开关1(日少最下一横)

9.П：下换速开关2   -:   PLC/VVVF故障

10.日：检修状态

富士集团创立于1946年元月，现任日本电梯协会常务理事及各技术委员会常委。

一、填空题：（每空1分，共30分）

1．杠杆平衡的条件是________________________。当动力臂______阻力臂时，是省力杠杆；当动力臂______阻力臂时，是费力杠杆；当动力臂______阻力臂时，是省力杠杆。

2．定滑轮的实质是一个______杠杆，所以使用它可以____________但不能______；动滑轮的实质是一个______杠杆，所以使用它可以____________，但不能____________。

3．写出下列各单位所对应的物理量：

(1)N•M ；(2)J/s __________ ；(3)W•S________；(4)N•M/S_________。

4．在镊子、钢丝钳、扳手、天平中，属于费力杠杆的有____________，属于等臂杠杆的有____________。

5．如图1所示，杠杆上每格等距，每个钩码重都是1N，当杠杆平衡时，弹簧秤的示数为______；若要求弹簧秤示数为9N，并且钩在支点左侧时，则它应钩在______处，拉力方向应为____________。

图1图2

6．如图2所示，用动滑轮把重为40N的物体匀速上提，弹簧测力计示数为24N，则拉力为______N。不计摩擦和绳重，动滑轮重为______N，这时该动滑轮的机械效率约为______。

7．某运动员把1000N的杠铃举高1.8m后在空中停留5秒钟，在这5S内他对杠铃做的功是______J，功率是______W。

8．两台机器的功率之比为3：1 ，它们做同样多的功，所需时间之比为______，在相同时间内做功之比为______。

9．某台机器的功率为80W，机械效率为80%，分别表示_____________________________，__________________________________________。

10．设长和高之比为5∶2的斜面，把重600N的物体匀速推上去，所用沿斜面方向推力至少是______N，若实际所用推力为300N，则斜面的机械效率为_____________。

二、选择题：（每题3分，共30分）

11．两个小孩坐在跷跷板上恰好在水平位置平衡，此时（）

A. 两个小孩的重力一定相等

B.两个小孩到支点的距离一定相等

C.两个小孩的质量一定相等

D.小孩的重力和他们各自到支点的距离的乘积一定相等

12．一把杆秤原来很准确，但跟它配套的秤砣掉了一小块，再用它称量物体时，称量结果将 （ ）

A、偏大B、偏小 C、不变 D、无法确定

13．使用下列简单机械时，一定省力的是 （ ）

A、铡刀和定滑轮 B、撬棒和理发剪刀

C、羊角锤和手推车 D、瓶盖起子和钓鱼杆

14．在下列情况下，力对物体做功的说法正确的是 （）

A、铅球出手后，水平方向移动7m，手对铅球做了功

B、用30N的水平推力，将重为180N的物体推动9米。推力对物体做了功

C、关闭发动机后，火车仍向前滑行50m，火车的惯性对它做了功

D、小球在光滑的水平面上滚动，支持力对它做了功

15．如图3所示，物体A通过动滑轮在水平拉力F作用下沿水平面以2m/s的速度匀速运动，此时弹簧测力计的示数是8N，若滑轮绳子、弹簧测力计的重力和摩擦力均不计，那么物体A与水平面的摩擦力以及2S内F所做的功分别为（）

A、8N，32J B、16N，32J C、8N，64J D、16N，64J

图3 图4

16．如图4所示，杠杆在物体A和力F作用下处于平衡，现在将力F方向改为沿虚线方向，要使杠杆仍保持平衡，必须是（ ）

A、F减小 B、F大小不变 C、F变大 D、F小于物体重力

17．某人骑着一辆普通自行车，在平直公路上以某一速度匀速行驶，若人和车所受的阻力为20N，则通常情况下，骑车人消耗的功率最接近 （ ）

A、1W B、10W C、100WD、1000W

18．张强要抬起一根粗细均匀、重为800N的树干的一端，另一端不离地，他至少用力 （ ）

A、800N B、600NC、400ND、200N

19．大伟同学用一个距离手3m高的定滑轮拉住重100N的物体，从滑轮正下方沿水平向移动4m,如图5所示,若不计绳重和摩擦，他至少做了多少功？ （ ）

A、200J B、300J C、400J D、500J

图5 图6

20．工人用如图6所示的滑轮组提升重物，在10S内将质量为100kg的物体匀速提升2m，已知工人向下的拉力为480N，则下列说法错误的是 （ ）

A. 绳子自由端被拉下6m

B.工人所做的有用功为1960J，总功为2880J

C.工人做功的功率是288W

D.滑轮组的机械效率为51%

三、作图题：（第21、22题每题3分、第23题2分，共8分）

21．在如图7所示中，O是杠杆的支点，试画出F1和F2的力臂l1和l2。

22．如图8所示是活塞式抽水机的的摇柄，AOB是一杠杆，在图中作出阻力F2的示意图和动力臂L1。

23、如图9所示的滑轮组，用300N向下的拉力将900N的重物匀速提升到高处（绳、滑轮的自重及摩擦不计），请画出滑轮组上绳的绕法。

图7 图8 图9

四、实验题：（每空2分，共8分）

24、在如图10所示的实验装置中，(1)实验前没有挂钩码时，发现杠杆左端下倾，它将杠杆

右端的螺母向_________边旋一些，使杠杆在_________位置平衡，(2)实验时只有8个相同

的钩码，杠杆上每格等距，当在A点挂4个钩码时，则

怎样挂钩码可使杠杆在水平位置平衡？（设计两种方案）

答：①________________________________________________

②________________________________________________

图10

五、计算题：（每题8分，共24分）

25、一根2米长的硬杆AB水平放置，A端挂30N的物体，B端挂50N的物体，要使杠杆平衡支点应距A端多远？若两端各增加10N的物体，为使杠杆平衡，支点向何方移动多少米？

26、有一辆5吨的汽车，用22050N的牵引力，在2.5min内沿斜坡路匀速向上行驶450m，若坡的机械效率为60%，求：(1)汽车在这段路程的速度；(2)汽车所做的功；(3)汽车的功率；(4)汽车上升的高度。

27、如图11所示的滑轮组，若重物升高2m，绳子的自由端移动6m，不计绳重和摩擦。

(1)用笔画出此滑轮组绳子的绕法；(2)若重物G为100N，所用拉力为40N，求：

总功该滑轮组的效率、动滑轮的重力各为多少？

图11

11.简单机械和功（提高测试卷）

一、填空题：（每题3分，共30分）

1．指出下列实物属于哪种简单机械：(1)旗杆上的小轮是______,(2)钓鱼杆是______ ，(3)撬铁路枕木上道钉的道钉撬是______。

2．有一轻质杠杆，动力臂是阻力臂的3倍，当用它提升重力为30N的物体时，需施力为______N。若将物体提升40cm，则动力作用点将移动______m。

3．一把杆秤不计自重，提纽到秤钩的距离为3cm，秤砣质量为250克，用这杆秤来称质量为3kg的物体时，秤砣应离提纽______米。

4．如图1所示，水平台上的物体A重50N，在水平向右的拉力F的作用下以5cm/s的速度做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为10N，若滑轮重及绳与滑轮之间的摩擦忽略不计，则拉力F为______牛，物体A受到的摩擦力为______牛，拉力的功率为______W。

图1 图2

5．如图2所示，杠杆AB可绕O转动，绳AD连在以A为圆心的弧形导轨MN上，D可在MN上自由滑动，当绳的D端从N向M滑动过程中，杠杆仍保持平衡，则AD对杠杆的拉力变化情况是__________________。

6．将一木箱推上长6m、高2m的斜面，所用的推力为250N，若斜面的机械效率为80%，则木箱重为______N。

7．用一个动滑轮提升一个重为500N的物体，(1)若不计摩擦和动滑轮重，则拉力为______ N，滑轮的机械效率为______ ；(2)若不计摩擦，动滑轮重为100N，则拉力为______ N，动滑轮的机械效率为______ ；(3)如果不计摩擦，动滑轮重不变，若提升的物重增大，则拉力将______，动滑轮的机械效率将______。（填“增大”、“减小”或“不变”）

8．抽水机每秒钟能把20kg的水抽到10m高处，它每分钟做的功是______J，抽水机的功率是______W。（g取10N/kg）。

9．用一个定滑轮和一个动滑轮来提升260N的重物，每个滑轮重10N，不计摩擦时，当匀速提升重物时最多可省______N的力。当重物上升40cm时，绳子自由端通过的距离是______m.

10．小强同学家住北园小区3号楼五楼，放学后，他从一楼到五楼共用了20s，若小强及书包总重为480N，每层楼的高度为3m，则他上楼的功率为______W。

二、选择题：（每题3分，共30分）

11．如图3所示，轻质杠杆可绕O转动，在A点始终

受一垂直作用于杠杆的力，在从A转动A/ 位置时，力

F将（ ）

A、变大

B、变小

C、先变大，后变小

D、先变小，后变大 图3 图4

12．将一动滑轮改为定滑轮使用，这样一定是（）

A. 提高了功率 B.提高了机械效率 C.节省了力 D.节省了功

13．一把粗细均匀的杠杆AB，在端点A、B处分别作用竖直向下的力F1、F2时，杠杆在水平位置处于平衡。若使力F1、F2同时各减少2N，则杠杆失去平衡，且A端上升，B端下降，由此可以判断杠杆AB的支点位置是（ ）

A. 在杠杆的中点 B.不在杠杆的中点，而且靠近B端

C.不在杠杆的中点，而且靠近A端 D.无法确定

14．如图4所示，一个工人用滑轮组提起2000N的重物，所用的拉力是800N， 绳子自由端被拉下4m，下列说法正确的是（ ）

A. 总功是3200J，效率为40%B.有用功是8000J，效率是40%

C.有用功是3200J，效率为62.5% D.总功是3200J，效率是62.5%

15．以下各种方法中，能提高滑轮组的机械效率是（ ），

A. 减慢提升速度 B.减少定滑轮重

C.减少动滑轮重 D.减少被提升的物重

16．如图5所示，物体A在拉力作用下沿水平面匀速运动了一段距离S，试比较拉力F1、F2及拉力所做的功W1、W2的大小（滑轮重、绳重及绳与滑轮之间的摩擦不计）。下列说法正确的是（ ）。

A、F1＝ F2 W1＝W2B、F1＝ F2 W1＝ W2

B、C.F1＝ F2 W1＝W2 D、F1＝ F2 W1＝ W2

图5 图6

17．如图6所示，密度均匀的直尺AB放在水平桌面上，尺子伸出桌面的部分OB是全尺长的三分之一，当B端挂5N的重物P时，直尺的A端刚刚翘起，则此直尺受到的重力为 （ ）

A、10N B、5N C、2.5N D、以上答案都不对

18．“五一”期间，小林和爸爸一起去登红山，小林用了15min登到山顶，爸爸用了20min登上山顶，爸爸的体重是小林的1.5倍，则小林和爸爸登山功率之比是（ ）

A．1∶2 B．2∶1 C．9∶8D．8∶9

19．如图7所示，物重为20N，摩擦不计。绳的一端拴在

地面上，用力F使滑轮匀速上升2m的过程中（滑

轮自重不计），则有（ ）

A．重物上1m B．F为40N

C．重物上升2m D．F为10N 图7

20．处于平衡状态的杠杆，如再加一个力F后，杠杆仍处于平衡，则力F（ ）

A．一定在阻力一边 B．一定在动力一边

C．作用线通过支点 D．无法判断

三、作图题：（每题3分，共3分）

21．请在图8(b)中画出钢丝钳动力F1的力臂l1和阻力F2的力臂l2。

22．请在图9中画出使杠杆AB在如图所示位置静止时所用最小力F的作用点和方向。

23．如图10所示是羊角锤拔钉示意图，在图中标出支点O，并作出动力臂和阻力臂。

图8 图9 图10

四、实验题：（每空2分，共10分）

24．小丽同学用如图11所示的滑轮组做“测定滑轮组的机械效率”的实验，

已知每个钩码质量为50g。

(1)在图中画出滑轮组绳子的绕法，要求施力方向竖直向上。

(2)将钩码匀速竖直向上提升20cm，弹簧测力计的示数为0.8N，则此过程对

钩码所做的有用功为__________J，动力所做的总功为________J，滑轮组的

机械效率为_________（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）。

(3)若减少两个钩码，则滑轮组的机械效率将________（选填“增大”、“减

小”或“不变”）。 图11

五、计算题：（每题7分，共21分）

25．如图12所示，一个厚度均匀的薄木板长2m，木块右端用一根绳子悬挂。绳子所能承受

的最大拉力为10N。一个大小不计的木块重40N，它从木

块左边的O点开始以0.2m/s的速度向木板右端匀速移动，

求：木块运动多长时间绳子断裂？（木板重力不计）。

图12

26．如图13所示，物体重1500N，地面对物体的摩擦阻力为物体重的0.4倍，一个人用240N

的拉力F，在8秒内使物体沿水平地面匀速移动了5m，求：

(1)力F做的功；(2)人做功的功率；(3)滑轮组的机械效率。

图13

27．一个工人用由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组（不计摩擦和绳重），站在地上将400N重的货物经过10s匀速提高4m，所用的拉力是250N，求：(1)这个工人做功的功率是多少？(2)此时滑轮组的机械效率是多少？(3)若把800N的重物提起，工人至少要用多大的拉力？

11.简单机械和功（拓展测试卷）

一，填空题：（每题3分，共30分）

1．如图1所示，AOB为一轻质杠杆（杠杆自重忽略不计），O为支点，OA=OB，在杠杆的B端挂一重20N的重物，要使杠杆平衡，则在A端施加的力F至少为______N.

图1 图2

2．商店里用的案秤，是一个不等臂杠杆，每台案秤都 有一个套砝码，秤杆上还有个游码。请用毫米刻度尺粗略测量一下图2中秤盘支点到秤杆支点的距离是______mm。砝码盘支点到秤杆支点的距离是______mm。如果砝码的质量是1kg，游码在零刻度处，秤杆恰好平衡，计算一下盘中货物的质量是______kg.

3．小明用100N的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下2m时，杠杆的另一端把320N的重物提高了0.5m，他做的有用功是______J，总功是______J，杠杆的机械效率是______。

4．在2004年中考体育达标“跳绳项目”测试中，燕燕同学1min跳了120次，每次跳起的高度约为4cm，若她的质量为50kg，则她跳一次做的功约为______J，她跳绳的平均功率约为______W。(g取10N/kg)

5．如图3所示，用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平面上匀速运动，物体A重为20N，受到的摩擦力是物重的0.2倍，水平拉力F为2.5N，则在2S内拉力做的功是______J，滑轮的机械效率是______（不计滑轮重）

图3图4

6．如图4所示，用滑轮组拉着一只木块P沿水平面以0.5m/s速度向右运动，此时弹簧测力计的读数为4N。若每只滑轮重1N，绳与滑轮之间的摩擦及绳重不计，则该滑轮组的机械效率为______________，在2s内拉力F做的功为______________ J。

7．如图5所示是杆秤示意图。A、B是两个提纽，如果B提纽断了，临时找一根粗铜丝代替。那么，使用______提纽称物体质量将不准确，所称物体的质量将比物体的实际质量______。（填“大”或“小”）。

图5 图6

8．如图6所示，有甲、乙两人抬一只箱子上楼（图中人未画出），甲用力F1，乙用力F2，方向均竖直向上，则F1与F2的大小关系是F1______F2。

9．一辆板车陷入泥里，甲、乙两人来帮忙。甲帮助拉车把，乙推车轮的上边缘，若两人用力一样大，且方向合理，则两人中实际效果更好些的是____________，这是因为____________________________________。

10．斜面长0.5m，高0.2m，用一个沿斜面向上的拉力把一重2.7N的木块匀速地从斜面底端拉到斜面顶端。已知该斜面的机械效率为90%，木块的运动速度大小为0.1m/s，则拉力的功率为_____________W。

二、选择题：（每题3分，共30分）

11．滑轮组的机械效率为80%，利用它可以用1000N的力匀速提升4000N的重物。则此时负担重物和动滑轮重力的绳子的股数是()

A.3股 B.4股 C5股.D.6股

12．力F 将质量为m的物体举高Sm，做了W1的功；用同样大小的力将质量为m的物体沿斜面向上推进Sm，做了W2的功；仍用同样大小的力将质量为m的物体在水平地面上推动了Sm，做了W3的功，则（ ）

A、W1＞W2＞W3 B、W1＝W2＝W3C、W1＜W2＜W3D、无法比较

13．小明用200N的力将一个重5N的足球踢到20m远的地方，则小明对足球做的功是（ ）

A、100J B、200J C、4000JD、无法确定

14．一台功率为100kW的发动机，把它装到汽车上，汽车速度可达到90km/h，把它装到汽船上，汽船的速度只能达到30 km/h，则汽车和汽船行驶时所受的阻力之比是（）

A、1∶3 B、3∶10 C、9∶10 D、5∶6

15．如图7所示，用水平方向的力F拉绳子的一端P，使物体A以2m/s的速度向左匀速运动，此时弹簧测力计的示数为8N。不计滑轮、绳、弹簧的测力计的重力及绳与滑轮间的摩擦，则物体A与水平面的摩擦力及2秒内P端移动的距离分别为（ ）

A、8N，4m B、8N，8m C、16 N，4m D、16N，8m

图7 图8

16．如图8所示，测定滑轮组的机械效率时，所用钩码质量为200g ，几位同学用弹簧测力计测出拉力F的读数如下，其中肯定错误的是（ ）

A、0.9N B、0.8N C、0.7N D、0.6N

17．利用如图9所示的甲、乙两个滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力F1和F2分别把质量相等的重物G1和G2提升到相同的高度，则（ ）

A、甲滑轮组的机械效率高

B、乙滑轮组的机械效率高

C、F2做功的功率大

D、F1、F2做功的功率一样大

图9 图10

18．如图10所示为一杆秤，下面说法正确的是（ ）

A、在秤砣上吸附一块磁铁，将使测量值大于物体的真实质量

B、在秤砣上吸附一块磁铁，将使测量值小于物体的真实质量

C、用B提纽时，该秤的最大秤量值比用A提纽时的最大秤量值大

D、以上说法都不对

19．用不等臂天平称质量为4g的药品，先放在左盘中称，再放在右盘中称，记下两次结果，其记录数据可能是下列的哪一组？（）

A．2g，6g B．4g，1g C．10g，6g D．2g，8g

20．一台水泵每分钟内可把4.8t水扬高10m，若水泵效率为80%，带动水泵的电机效率为85%，则电机与水泵的配套功率应为 （ ）

A．12kW B．10kW C．9.8kW D．6kW

三、实验题：（每小题4分，共12分）

21．小红学过“机械效率”后，产生了一个疑问：机械的机械效率越高是否越省力？“针对

这个问题，小红借了一个弹簧测力计，利用家中“案板”和茶杯作了以下实验：

A、把杯子放在塑料袋中，在杯子中加入适量的水，用弹簧测力计测得杯子和水的重力G；

B、用“案板”作斜面，如图11所示，把一只水杯通

过细绳与弹簧测力计连接，拉动弹簧测力计，把盛水

杯子匀速拉上斜面；

C、分别测出拉力F，杯子移动的距离s和升高的高度h；

D、改变斜面的高度，做4次实验，记录实验数据如下表：图11

一 二 三 四

重力G/N 5 5 5 5

升高h/m 0.1 0.15 0.2 0.25

有用功W有/J （ ） 0.75 1 1.25

拉力F/N 1.6 2.2 2.7 3.1

移动距离S/m 0.5 0.5 0.5 0.5

总功W总/J （ ） 1.1 1.35 1.55

机械效率η （ ） 0.68 （ ） 0.81

(1)计算并将数据填入表中4个括号内。

(2)小红的疑问是否得到解决？分析实验数据，能得出什么结论？

(3)完成上面实验后，小红又产生了一个猜想：如果减小斜面的摩擦，可以提高斜面的机械效率。

①请你运用所学的知识，说明小红的猜想是否正确（简述理由）。

②请你设计一个实验，进一步证明你对小红猜想的判断。

四、计算题（第22题10分，其余每题9分，共28分）

22．如图12所示，某矿产工人用200N的水平拉力，抓紧绳子的一端，沿水平地面匀速向

右运动，在10s内将矿井里质量为32kg的物体提升4m。根据题给

条件，请你计算出与本题相关的5个物理量，要求写出简要说明和

结果。（g取10/kg）

图12

23．用滑轮组吊起重为100牛的物体，人站在地面上往下拉绳，拉力是31.25牛，使物体匀速上升4米，滑轮组工作时的机械效率为80%。

(1)求人做了多少功？

(2)求滑轮组上有几段绳子承担物体。

(3)画出这个滑轮组

24．座落在龙河广场的“商银双厦”是连云港市标志性高层建设，楼内安装的垂直降式电梯可以使人们方便上下。该电梯铭牌如下，其工作原理如图13所示。在额定状态下试运行时，所载15人平均每人质量为60kg，测得电梯从一楼匀速上升到顶楼所需时间为40s，动滑轮和钢丝绳的重力及摩擦不计，g取10N/kg。求：

(1)钢丝绳的拉力

(2)滑轮组的机械效率。

(3)这个过程中消耗的电能。

图13

参考答案（1）

《简单机械和功•基础测试卷》

一、1．动力×动力臂=阻力×阻力臂（或F1l1=F2l2） 大于 小于 等于2．等臂 改变动力的方向

省力 省力 省力 改变动力的方向3. 功 功率 功 功率4. 镊子 天平 5. 4.5N C 竖直向下

6. 24 8 83% 7. 0 0 8. 1：3 3：1 9.该机器1s内做功的为80J 该机器做的有用功占总功的80%

10. 240 80% 11.D 12.A 13.C 14.B 15.D 16.C 17.C 18.C 19.A 20.D

三、略

四、24.右 水平 在3处挂4个钩码 在4处挂3个钩码 在6处挂2个钩码

25. 1.25m 应向A端移动0.05m 26. (1)3m/s(2)9.9225×106J

(3)66150W (4)121.5m

27．(1)略 (2)240J83% 20N

参考答案（二）

《简单机械和功•提高测试卷》

一、1．定滑轮 （费力）杠杆 （省力）杠杆 2．10 1.2 3．0.36

4．1020 1 5．先变小后变大 6．600

7．(1)250 100% (2)300 83% (3)增大 增大

8．120000 2000 9．180 1.2 10．288

二、11．C 12．B13．B14．D15．C16．C

17．A 18．D19．B20．C

三、略

四、24．(1)略 (2)0.4 0.48 83.3%(3)减少

25．2.5s

26．(1)3600J (2)450W (3)83%

27．(1)200W(2)80%(3)450N

参考答案（3）

《简单机械和功•拓展测试卷》

一、1．20 2．8 36 4.53．160 200 80% 4．20 40

5．5 80%6．80% 57．A 小8．>

9.乙 乙使车轮沿地面滚动的力臂长些，力和力臂的乘积较大

10．0.12

二、11．C 12．B 13．D 14．A 15．D 16．D 17．B

18．B 19．D 20．A

三、21．(1)0.5 0.8 0.63 0.74

(2)解决了小红的疑问，通过实验数据得出结论：使用斜面机械效率越高不是越省力。可见“机械效率越高越省力”是错误的。

(3)①正确的。理由：有用功一定，减小摩擦力就减少了额外功，即减少了总功。故提高了机械效率。②在小红设计的实验方案的基础上：a保持斜面倾角不变，在斜面（案板）表面铺不同材料（如纸、玻璃、毛巾等）改变摩擦；b将水杯沿斜面提升一定高度或沿斜面移动一定距离分别求出各次的机械效率。

22．(1)物体的重力G=mg=320N； (2)人运动速度V=S/t=0.8m/s

(3)拉力F做功W总=FS=1600J； (4)提升物体做功W有=Gh=1280J

(5)机械效率η=W有/W总=80% (6)人做功的功率p= w

(7)人受地面摩擦力f=F=200N (8)物体所受拉力F=G=320N， 此外还可以计算物体上升速度，人、物体所受的合力等等……

23．(1)人做的功不能用Fs求，因为滑轮组未知，s为多长未知，但人做的功为总功，可由W总=W有/η求，即：W总=Gh/η=100×4/0.8=500焦。

(2)设有N段绳子承担，则：η=W有/W总=Gh/Fs=Gh/F•Nh,得N=G/Fη=100/31.25×0.8=4段。(3)略

24．(1)5×103N (2)60%(3)1.8×106J

A 瓦特 B 帕斯卡 C 焦耳 D牛·米

2.一匹马拉着重2500N的车在平直的马路上匀速前进了1000m,若车受的阻力是车重2%,那么马对车所做的功是( A)

A 5×104J B 2.5×106J C 0J D 无法计算

3.起重机将重5×103N的物体匀速提升6m后,又水平移动了4m,则钢丝绳对物体竖直向上的拉力做的功是(B )

A 5×104J B 3×104J C 2×104J D 0J

4.重力为G的物体,在光滑水平面上沿直线匀速移动S米,在这个过程中(A )

A 哪个力都没有做功 B 重力做功 W=G·SJ

C 支持力做功W=G·SJ D 物体沿水平方向做的功为W=G·SJ

5.一战士用200N的力,将质量为500g的手榴弹抛出50m远,这个战士对手榴弹做的功是(D )

A150J B 5000J C 2. 5×104J D 无法计算

6 甲乙两台机器,它们完成的功之比是1:2,所用时间之比是2:1,则甲乙两台机器的功率之比是( C)

A1:1 B 1:2 C 1:4 D 4:1

7 甲乙两物体质量相同,用力使物体甲以0.8m/s的速度匀速上升Sm,力做的功是W1,功率是P1.用力使物体乙以0.4m/s的速度也匀速上升Sm,力做的功是W2,功率是P2.比较功和功率的大小( A)

A W1= W2,P1>P2 B W1>W2, P1<P2

C W1= W2, P1<P2 D W1<W2 ,P1= P2

8.下列说法正确的是(B )

A 汽车的功率越大,机械效率越高

B 若汽车的功率保持不变,则牵引力越大,速度越小

C 汽车的功率越大,做的功越多

D 汽车的功率越大,其速度一定越大

9甲乙两台机器的功率之比是1:3,它们完成的功之比为2:3,则它们所用的时间之比是(C )

A 2:9 B 9:2 C 2:1 D 1:2

10.关于机械效率,下列说法正确的是(C )

A机械做的功越多,机械效率越高 B 额外功越多,机械效率越低

C额外功占总功的百分比越少,机械效率越高

D用同一个滑轮组做功时机械效率是不变的

11.下列说法中正确的是(C )

A大卡车的动能肯定比小汽车的动能大

B在高处的物体比在低处的物体重力势能大

C自行车上坡前加紧蹬几下是为了使车子有足够的动能,容易上坡

D小孩从滑梯匀速滑下的过程中,势能减小,动能增加,机械能不变