近年来,矿井提升系统安全性要求逐渐提高,提升容器上安装了一系列监测和检测设备保障提升系统稳定运行,目前矿井通过在提升容器上安装矿用锂电池为监测和检测设备供电,然而一旦矿用锂电池电量耗尽则必须人工更换,浪费人力物力的同时产生安全隐患。针对这一问题,本文对矿井提升机刚性罐道滚轮充发电及检测装置进行了研究与设计。首先,介绍了矿井提升系统的组成和工作原理,并分析了其用电量需求和环境要求,分别对比了滚轮与罐耳和滚轮与刚性罐道两种接触摩擦发电方式,最终提出了利用滚轮与刚性罐道接触摩擦实现可靠充发电的设计思路,并验证了矿井提升机刚性罐道滚轮充发电及检测装置的可行性。其次,首次设计了直动偏置凸轮机构的滚轮摩擦接触发电装置,为了使滚轮始终压紧刚性罐道,倾斜布置整体装置,并依靠重力和弹簧力进行压紧,比单纯采用弹簧压紧响应更快,保证了即使在提升容器从一侧摆到另一侧最大摆动的情况下滚轮也始终压紧在刚性罐道上,同时弹簧还能起缓冲作用,保证发电机转速平稳;设计了滚轮摩擦接触装置、缓冲和压紧装置等零部件,对其进行了计算、选型和校核;设计了弹簧力传感器,监测滚轮施加刚性罐道压紧力,根据压紧力给出智能诊断;分析了发电装置在无阻尼和有阻尼状态下的动力学特性;根据矿用锂电池的特性设计了与之匹配的充电电路和检测方案。然后,为验证矿井提升机刚性罐道滚轮充发电及检测装置的设计方案,建立了滚轮摩擦接触装置、缓冲和压紧装置以及整体装置的三维模型,并对关键零部件工作能力和整体的力学性能进行了分析,验证了其静力学性能和振动特性;对弹簧力传感器贴片的位置和凹槽厚度进行了优化,提高了测量精度;建立了滚轮发电装置动力学模型和模拟刚性罐道,基于ADAMS与MATLAB联合仿真分析了滚轮发电装置动力学性能,并根据结果进行了优化,结果表明滚轮发电装置能够克服提升容器的偏摆实现可靠地发电。最后,对矿井提升机刚性罐道滚轮充发电及检测装置的性能进行了仿真分析和实验测试。首先对滚轮进行了性能测试,分析了滚轮变形量和压紧力的关系,验证了整体装置的预紧力能够满足压紧要求;同时建立了充电电路的模型,并分析了其性能;最后对充电电路进行了性能测试,结果表明充电电路能够将可靠地为矿用锂电池充电。整体结果表明,矿井提升机刚性罐道滚轮充发电及检测装置运行平稳、可以实现可靠地充发电。该论文有图78幅,表19个,参考文献80篇。