專利名稱：一種機(jī)械式緩降器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于消防領(lǐng)域，涉及一種逃生裝置，尤其是一種機(jī)械式緩降器。
背景技術(shù)：
縱觀目前消防逃生器材行業(yè)，國(guó)內(nèi)外有很多類高空救生產(chǎn)品，包括逃生傘、防火梯、便攜式逃生器等，國(guó)外總體來說在這方面研究要超前于國(guó)內(nèi)，國(guó)內(nèi)的研究起步較晚，但近幾年來也發(fā)展較快。逃生傘主要組成部分有傘衣、引導(dǎo)傘、傘繩、背帶系統(tǒng)、開傘部件和傘包等。逃生傘是利用空氣阻力，依靠相對(duì)于空氣運(yùn)動(dòng)充氣展開的可展式氣動(dòng)力減速器，使人或物從空中安全降落到地面的一種逃生器。適用范圍通常為150米以上的高樓，且需要對(duì)逃生人員進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)。普通防火梯通常采用高強(qiáng)度鋁合金型材制成，主要用于中、小城市在無舉高車、普通梯子又達(dá)不到高度的場(chǎng)所；云梯作為加長(zhǎng)型救生梯，主要用于大中型城市的高樓；兩者是消防隊(duì)員登高救人，撲滅火災(zāi)時(shí)的主要工具；普通防火梯適用范圍為15米左右，云梯適用范圍為50米左右。兩者支撐于消防車，進(jìn)行協(xié)助逃生時(shí)需要有消防車?？康膱?chǎng)所。與前兩種逃生器材相比，緩降器使用靈活方便，應(yīng)用面光，是本發(fā)明的研究與設(shè)計(jì)對(duì)象。與本發(fā)明類似的高樓逃生器一般由掛鉤、吊帶、繩索及速度控制等組成，是一種可使人沿繩緩慢下降的安全營(yíng)救裝置。它可用專用安裝器具安裝在建筑物窗口、陽臺(tái)或樓房平頂?shù)忍?，也可安裝在舉高消防車上，營(yíng)救處于高層建筑物火場(chǎng)上的受難人員。按照減速技術(shù)分類有電磁式、液壓式、齒輪式、螺桿式和機(jī)械摩擦式等。1)液壓式使用液壓技術(shù)的緩降器，利用帕斯卡定律，將液體的壓力轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，傳動(dòng)力量大，能夠很好的完成高樓逃生的任務(wù)。在各部件制造中，對(duì)密封性、耐久性有很高的技術(shù)要求。該類產(chǎn)品體積較大，造價(jià)昂貴。2)齒輪、行星輪式使用齒輪式的緩降器，利用齒輪嚙合，根據(jù)各級(jí)的傳動(dòng)比差異，降低下落的速度， 達(dá)到勻速下降。該類產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)需要達(dá)到較高的精度，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不易維修。3)螺桿式跟齒輪式相同，螺桿式緩降器利用傳動(dòng)比實(shí)現(xiàn)降速?gòu)亩踩兀瑯右残枰芎玫木?。螺桿式緩降器存在易自鎖，不能連續(xù)傳動(dòng)的問題，實(shí)際操作中需要不停的矯正逃生繩。4)機(jī)械摩擦式機(jī)械摩擦式一般通過摩擦制動(dòng)，達(dá)到降速的目的。此類緩降器具有使用靈活便捷， 結(jié)構(gòu)較為緊湊，在大樓斷電等情況下，此類緩降器能保證其正常的工作與續(xù)航能力。但該類型緩降器對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求很高。目前市場(chǎng)上該類產(chǎn)品價(jià)格普遍較高。
目前市場(chǎng)上緩降器分為是單人使用型和反復(fù)實(shí)用型，單人使用型緩降器一般為便攜式，只能提供單人單次逃生，故成本較高，不適用于寫字樓等人員密集場(chǎng)所。反復(fù)使用型緩降器安裝在樓層固定位置，可以供多人反復(fù)使用。其中使用型緩降器又分為單向工作式和雙向工作式，單向工作式在一人使用后需要將逃生索收回，浪費(fèi)了寶貴的逃生時(shí)間。而雙向式可依靠逃生索兩端交替上下避免了回繩時(shí)間，但設(shè)計(jì)難度大大增加。本項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的緩降器，采用機(jī)械摩擦式，可雙向反復(fù)使用，在一定程度上繼承了上述優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也克服了一些缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為高層住宅樓、寫字樓提供一種安全快速、使用便捷、低成本的高空自救器材。它可以通過鋼絲繩兩端的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)免回繩的雙向逃生。僅依靠機(jī)械摩擦進(jìn)行制動(dòng)，保證在大樓停電的時(shí)候能夠正常工作。具有偏心活動(dòng)塊的傳動(dòng)輪系確保鋼絲繩與主傳動(dòng)輪之間無相對(duì)滑動(dòng)(傳動(dòng)有效)。緩降器的離心制動(dòng)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)從小孩至成人的勻速下降。本發(fā)明提供了一種機(jī)械式緩降器，包括傳動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)。所述傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有傳動(dòng)輪系，包括一個(gè)主傳動(dòng)輪、兩對(duì)輔助導(dǎo)輪、一對(duì)引導(dǎo)滑輪、一個(gè)偏心活動(dòng)塊及鋼絲繩，主動(dòng)輪設(shè)置在中央，與主箱體內(nèi)的內(nèi)軸相連，兩對(duì)輔助導(dǎo)輪和一對(duì)引導(dǎo)滑輪均通過殼體上的固定軸分別設(shè)置在主動(dòng)輪的兩側(cè)，偏心活動(dòng)塊設(shè)置在主動(dòng)輪下方；鋼絲繩穿過偏心活動(dòng)塊與下方導(dǎo)輪間縫隙進(jìn)入傳動(dòng)系統(tǒng)，之后順勢(shì)從同側(cè)的引導(dǎo)滑輪和輔助導(dǎo)輪外側(cè)繞向主傳動(dòng)輪，再對(duì)稱繞回，從活動(dòng)塊與另一導(dǎo)輪縫隙穿出。所述制動(dòng)系統(tǒng)在主箱體內(nèi)部，包括制動(dòng)帶、滑動(dòng)塊、活動(dòng)塊連接柱和內(nèi)軸，滑動(dòng)塊與連接柱之間以螺紋連接，活動(dòng)塊連接柱嵌插在內(nèi)軸上的孔中，滑動(dòng)塊表面鑲嵌制動(dòng)帶。發(fā)明了一種機(jī)械式緩降器，具有傳動(dòng)系統(tǒng)(圖1)和制動(dòng)系統(tǒng)(圖2)。傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有傳動(dòng)輪系，包括一個(gè)主傳動(dòng)輪、兩對(duì)輔助導(dǎo)輪(導(dǎo)輪A)、一對(duì)引導(dǎo)滑輪(導(dǎo)輪B)、一個(gè)偏心活動(dòng)塊及鋼絲繩，主動(dòng)輪設(shè)置在中央，與主箱體內(nèi)的內(nèi)軸相連，兩對(duì)輔助導(dǎo)輪和一對(duì)引導(dǎo)滑輪均通過殼體上的固定軸分別設(shè)置在主動(dòng)輪的兩側(cè)，偏心活動(dòng)塊設(shè)置在主動(dòng)輪下方； 鋼絲繩穿過偏心活動(dòng)塊與下方導(dǎo)輪間縫隙進(jìn)入傳動(dòng)系統(tǒng)，之后順勢(shì)從同側(cè)的引導(dǎo)滑輪和輔助導(dǎo)輪外側(cè)繞向主傳動(dòng)輪，再對(duì)稱繞回，從活動(dòng)塊與另一導(dǎo)輪縫隙穿出。制動(dòng)系統(tǒng)在主箱體內(nèi)部，包括制動(dòng)帶、滑動(dòng)塊、活動(dòng)塊連接柱和內(nèi)軸，滑動(dòng)塊與連接柱之間以螺紋連接，活動(dòng)塊連接柱嵌插在內(nèi)軸上的孔中，滑動(dòng)塊表面鑲嵌制動(dòng)帶。鋼絲繩受懸掛物重力影響，在進(jìn)入和離開活動(dòng)塊時(shí)對(duì)其中一側(cè)形成擠壓，生成動(dòng)摩擦并進(jìn)而產(chǎn)生了主傳動(dòng)輪兩端的緊邊拉力和松邊拉力，在緊邊拉力松邊拉力的作用下， 主傳動(dòng)輪依靠鋼絲繩產(chǎn)生的摩擦力轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過內(nèi)軸將驅(qū)動(dòng)力矩傳遞到了箱體內(nèi)部，滑動(dòng)塊在隨內(nèi)軸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中受離心力作用對(duì)箱體內(nèi)壁產(chǎn)生正壓力，進(jìn)而產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某特定值時(shí)，摩擦力矩同重力產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)矩動(dòng)態(tài)平衡，達(dá)到勻速下降的目的。通過合理設(shè)計(jì)尺寸參數(shù)，下降速度即可保證人員安全著陸。本發(fā)明樣品在5米實(shí)驗(yàn)高度上，分別完成了 8-100Kg重物雙向穩(wěn)定下降，速度為0. 4-1. 3m/s ；50-85KG人雙向穩(wěn)定下降，速度為0. 75-1. lm/s。


圖1為本發(fā)明的傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖；圖2為本發(fā)明制動(dòng)系統(tǒng)原理圖；圖3為本發(fā)明的緩降器結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為后蓋；2為主箱體；3為導(dǎo)輪一號(hào)；4為端面支柱；5為主傳動(dòng)輪；6為主軸；7為導(dǎo)輪二號(hào)；8為活動(dòng)塊；9為前蓋；10為軸承；11為離心塊；12為離心塊連接件；13 為制動(dòng)帶。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述參見圖1、圖2、圖3，在人的高樓逃生過程中，為達(dá)到勻速下降的效果，需要將人體重力及重力矩與其他形式的力及力矩平衡，同時(shí)將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量?？紤]到該作品主要應(yīng)用于火災(zāi)或地震等緊急狀況，為保證其可靠性，采用純機(jī)械式離心制動(dòng)原理，利用摩擦力平衡人體重力，并最終將人的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為摩擦內(nèi)能。力傳遞及能量轉(zhuǎn)化過程如圖1及圖2。2)傳動(dòng)方案本作品由傳動(dòng)系統(tǒng)及制動(dòng)系統(tǒng)組成，二者依靠主軸聯(lián)系，傳動(dòng)系統(tǒng)及其主要零件如圖3。鋼絲繩沿如圖方向穿過偏心活動(dòng)塊與導(dǎo)輪間縫隙進(jìn)入傳動(dòng)系統(tǒng)，之后沿圖示方向繞過各導(dǎo)向輪及主傳動(dòng)輪，最后由活動(dòng)塊與另一導(dǎo)輪縫隙穿出。鋼絲繩受懸掛物重力影響， 在進(jìn)入和離開活動(dòng)塊時(shí)對(duì)其中一側(cè)形成擠壓，生成動(dòng)摩擦并進(jìn)而產(chǎn)生了主傳動(dòng)輪兩端的緊邊拉力和松邊拉力，在緊邊拉力松邊拉力的作用下，主傳動(dòng)輪依靠鋼絲繩產(chǎn)生的摩擦力轉(zhuǎn)動(dòng)。從而將驅(qū)動(dòng)力矩傳遞到了箱體內(nèi)部，與離心力產(chǎn)生的摩擦力矩進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡。傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮以下問題1)裝置雙向性的實(shí)現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)裝置的雙向性，主要采用傳動(dòng)裝置對(duì)稱式設(shè)計(jì)的方法，使得鋼絲繩可在傳動(dòng)系統(tǒng)中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)雙向性。2)鋼絲繩與主傳動(dòng)輪之間不存在相對(duì)滑動(dòng)依據(jù)帶傳動(dòng)不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)條件(歐拉條件)，采取以下兩種措施確保鋼絲繩與主傳動(dòng)輪之間無相對(duì)滑動(dòng)(1)可擺動(dòng)的活動(dòng)塊對(duì)鋼繩松邊提供額外拉力，增加了帶輪上的張緊力；( 利用V型槽增加鋼絲繩及主傳動(dòng)輪間當(dāng)量摩擦系數(shù)；(3)利用導(dǎo)輪增加主傳動(dòng)輪包角。3)合理計(jì)算各傳動(dòng)部件傳動(dòng)效率作品處于工作狀態(tài)時(shí)，其傳動(dòng)輪系中各傳動(dòng)輪在與端面支柱摩擦過程中，會(huì)損耗部分能量并逐漸改變鋼絲繩內(nèi)拉力。故應(yīng)合理計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)固有摩擦力及其對(duì)松、緊邊拉力的影響。4)鋼絲繩鎖閉，防止產(chǎn)生脫繩考慮到鋼絲繩所經(jīng)傳動(dòng)輪較多且在輪系中反復(fù)彎曲，易產(chǎn)生鋼絲繩脫輪問題。故應(yīng)合理設(shè)計(jì)傳動(dòng)輪系尺寸及輔助結(jié)構(gòu)，保證鋼絲繩鎖閉。
2. 3制動(dòng)方案為達(dá)到逃生者勻速下降的目的，本作品采用離心制動(dòng)原理將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為摩擦內(nèi)能，以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的效果，獲得穩(wěn)定的下降速度。當(dāng)逃生者從高樓上跳下時(shí)，重力帶動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)中的主傳動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)內(nèi)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，滑動(dòng)塊在隨內(nèi)軸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中受離心力作用對(duì)箱體內(nèi)壁產(chǎn)生正壓力，進(jìn)而產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某特定值時(shí)，摩擦力矩同重力產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)矩動(dòng)態(tài)平衡，達(dá)到勻速下降的目的。通過合理設(shè)計(jì)下降速度即可保證人員安全著陸。本作品制動(dòng)系統(tǒng)及主要零件如圖2-4。制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮以下問題1)滑動(dòng)塊重量及質(zhì)心位置的合理設(shè)計(jì)，制動(dòng)帶材料的選擇為使滑動(dòng)塊在質(zhì)量盡量小的情況下產(chǎn)生盡量大的摩擦力，采用以下兩種措施(1) 表面覆蓋制動(dòng)帶增加滑動(dòng)塊表面摩擦因數(shù)；(2)滑動(dòng)塊質(zhì)心位置盡量外移增加質(zhì)心線速度 (如將塊體形狀設(shè)計(jì)為扇形或梯形等)，在同質(zhì)量條件下產(chǎn)生較大離心力。2)連接柱的布置及強(qiáng)度校核為保證滑動(dòng)塊在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中與內(nèi)軸有良好的定位性，采用雙連接柱并排布置，連接柱在工作時(shí)受剪切力及彎曲力，其強(qiáng)度需滿足一定安全裕度。3)內(nèi)軸的強(qiáng)度校核本作品中內(nèi)軸具有傳遞力矩和作為滑動(dòng)塊連接柱徑向軌道的作用，其強(qiáng)度應(yīng)滿足
一定安全裕度。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式
僅限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)械式緩降器，其特征在于包括傳動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述一種機(jī)械式緩降器，其特征在于傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有傳動(dòng)輪系，包括一個(gè)主傳動(dòng)輪、兩對(duì)輔助導(dǎo)輪、一對(duì)引導(dǎo)滑輪、一個(gè)偏心活動(dòng)塊及鋼絲繩，主動(dòng)輪設(shè)置在中央，與主箱體內(nèi)的內(nèi)軸相連，兩對(duì)輔助導(dǎo)輪和一對(duì)引導(dǎo)滑輪均通過殼體上的固定軸分別設(shè)置在主動(dòng)輪的兩側(cè)，偏心活動(dòng)塊設(shè)置在主動(dòng)輪下方；鋼絲繩穿過偏心活動(dòng)塊與下方導(dǎo)輪間縫隙進(jìn)入傳動(dòng)系統(tǒng)，之后順勢(shì)從同側(cè)的引導(dǎo)滑輪和輔助導(dǎo)輪外側(cè)繞向主傳動(dòng)輪，再對(duì)稱繞回，從活動(dòng)塊與另一導(dǎo)輪縫隙穿出。
3.如權(quán)利要求1所述一種機(jī)械式緩降器，其特征在于所述制動(dòng)系統(tǒng)在主箱體內(nèi)部，包括制動(dòng)帶、滑動(dòng)塊、活動(dòng)塊連接柱和內(nèi)軸，滑動(dòng)塊與連接柱之間以螺紋連接，活動(dòng)塊連接柱嵌插在內(nèi)軸上的孔中，滑動(dòng)塊表面鑲嵌制動(dòng)帶；機(jī)械式緩降器的構(gòu)成部件有后蓋、主箱體、導(dǎo)輪一號(hào)、端面支柱、主傳動(dòng)輪、主軸、導(dǎo)輪二號(hào)、活動(dòng)塊、前蓋、軸承、離心塊、離心塊連接件、制動(dòng)帶、鋼絲繩；其中，活動(dòng)塊、導(dǎo)輪一號(hào)和導(dǎo)輪二號(hào)通過端面支柱被安裝在主箱體上，鋼絲繩繞過導(dǎo)輪一號(hào)和導(dǎo)輪二號(hào)后再繞過主傳動(dòng)輪，主傳動(dòng)輪和內(nèi)軸通過鍵來連接，從而將傳動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)連接起來。制動(dòng)帶被釘在離心塊上，離心塊通過離心塊連接件被安裝在內(nèi)軸上，離心塊與離心塊連接件是過盈配合，離心塊連接件與內(nèi)軸是間隙配合，從而可以在內(nèi)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)離心塊和離心塊連接件的離心運(yùn)動(dòng)。內(nèi)軸組件通過軸承固定在主箱體內(nèi)，前軸承的位置通過前蓋來固定，后軸承的位置通過后蓋來固定。
4.如權(quán)利要求3所述一種機(jī)械式緩降器，其特征在于所述后蓋通過螺栓穿過后蓋上的螺栓孔從而將整個(gè)機(jī)械式緩降器安裝到某個(gè)需要的地方。
全文摘要
本發(fā)明的目的是為高層住宅樓、寫字樓提供一種安全快速、使用便捷、低成本的高空自救器材。它可以通過鋼絲繩兩端的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)免回繩的雙向逃生。僅依靠機(jī)械摩擦進(jìn)行制動(dòng)，保證在大樓停電的時(shí)候能夠正常工作。具有偏心活動(dòng)塊的傳動(dòng)輪系確保鋼絲繩與主傳動(dòng)輪之間無相對(duì)滑動(dòng)(傳動(dòng)有效)。緩降器的離心制動(dòng)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)從小孩至成人的勻速下降。
文檔編號(hào)A62B1/10GK102294084SQ20111018566
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者丁鑫, 奚延輝, 張宇迪, 張超, 肖雨, 范紅艷, 趙衛(wèi)軍 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)