基于磁流變液阻尼器的高空緩降裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種安全逃離高層建筑物的緩降器，尤其是一種具有阻尼作用的高空緩降裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市化速度的加快，越來越多的高層辦公樓及住宅樓出現(xiàn)在人們面前，但是當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)或地震等重大事故時，建筑物內(nèi)的人員往往來不及撤離，造成重大人員傷亡事件。如果高層建筑物內(nèi)可以配備一些自救設(shè)備，當(dāng)發(fā)生緊急事件時，人們能夠選擇更多的方式安全逃離建筑物，比如可以在窗口安裝緩降器，方便人員從高樓逃生。
[0003]現(xiàn)有的用于高樓緩降逃生的裝置主要有摩擦類、液壓類等，但是摩擦類的摩擦裝置容易失效，穩(wěn)定性差。液壓類一般利用液壓阻尼來平衡人下降的重力，其內(nèi)部液壓油體積會改變，會產(chǎn)生空程或者卡死現(xiàn)象，降低了裝置的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種基于磁流變液阻尼器的高空緩降裝置，該裝置采用磁流變液(MRF)，在無外加磁場時，表現(xiàn)為流動良好的液體狀態(tài)，但在外加強(qiáng)磁場作用下可產(chǎn)生磁流變效應(yīng)，即表觀粘度可在毫秒級內(nèi)增加幾個數(shù)量級，磁流變液變?yōu)轭愃乒腆w的狀態(tài)。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種基于磁流變液阻尼器的高空緩降裝置，由旋轉(zhuǎn)式磁流變液阻尼器、永磁直流發(fā)電機(jī)、絞盤組成，所述絞盤通過齒輪傳動組與永磁直流發(fā)電機(jī)連接，永磁直流發(fā)電機(jī)通過發(fā)電機(jī)支架安裝在旋轉(zhuǎn)式磁流變液阻尼器上，由旋轉(zhuǎn)式磁流變液阻尼器根據(jù)人或重物的下降速度，提供適配的制動力矩，使人或重物保持勻速下降，實現(xiàn)人或重物的高空緩降。
[0006]所述永磁發(fā)電機(jī)與旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器連接，使永磁發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流供給旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器，使磁流變液阻尼器產(chǎn)生制動力矩，且制動力矩隨人或重物的下降速度作相應(yīng)變化，實現(xiàn)下降人或物體速度的自適應(yīng)控制。
[0007]所述旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器包括箱體、端蓋、固定盤、第一旋轉(zhuǎn)盤、第二旋轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)軸，端蓋與箱體固定連接，固定盤固定連接在箱體的環(huán)槽內(nèi)，固定盤的方形凹槽內(nèi)纏繞有勵磁線圈，固定盤兩側(cè)分別置有第一旋轉(zhuǎn)盤和第二旋轉(zhuǎn)盤，第一旋轉(zhuǎn)盤和第二旋轉(zhuǎn)盤固定連接在絞盤的轉(zhuǎn)軸上，固定盤與第一旋轉(zhuǎn)盤、第二旋轉(zhuǎn)盤之間具有軸向間隙，第一旋轉(zhuǎn)盤、第二旋轉(zhuǎn)盤與箱體之間具有軸向和徑向間隙，所述間隙內(nèi)填充有磁流變液。
[0008]所述絞盤上纏繞繩索，繩索一端固定在絞盤中間圓柱位置上，繩索另一端連接有安全帶，絞盤與轉(zhuǎn)軸固定連接，絞盤的外側(cè)設(shè)有防滑墊片，絞盤的內(nèi)側(cè)設(shè)有齒輪，所述齒輪與絞盤為一體式結(jié)構(gòu)，隨絞盤同步轉(zhuǎn)動。
[0009]所述箱體的外側(cè)設(shè)有一圓柱形凸臺，且凸臺上開有通孔，所述通孔兩端均設(shè)有軸承，用于支撐從所述通孔穿過的轉(zhuǎn)軸，在該圓柱形凸臺與箱體之間設(shè)有四個加強(qiáng)肋板，用于提高裝置的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；箱體的外側(cè)與圓柱形凸臺之間還設(shè)有發(fā)電機(jī)支架，箱體的外端面開有四個圓形凹槽，四個圓形凹槽與永磁直流發(fā)電機(jī)末端端蓋在徑向過渡配合連接；箱體的上部開有用于注入磁流變液的圓柱形通孔，圓柱形通孔上用塞子密封，所述塞子上設(shè)有通孔，通孔中引入與固定盤上的勵磁線圈連接的導(dǎo)線。
[0010]所述固定盤、第一旋轉(zhuǎn)盤和第二旋轉(zhuǎn)盤均為軟鐵磁性材料，所述箱體、端蓋、轉(zhuǎn)軸均為非導(dǎo)磁材料，用于減少漏磁現(xiàn)象的發(fā)生，提高磁流變液的工作效率。
[0011]所述絞盤的齒輪與四個永磁直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子頭部齒輪嚙合傳動連接，并且具有滿足旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器的工作電流的傳動比。
[0012]所述磁流變阻尼器中磁流變液的磁流變效應(yīng)為毫秒級，具有快速的制動響應(yīng)性能、平穩(wěn)的緩降效果。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:該裝置利用人或重物從高空下降時產(chǎn)生的動能，通過永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，再把永磁發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流供給旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器，磁流變阻尼器中的勵磁線圈根據(jù)電流的大小產(chǎn)生不同的磁場強(qiáng)度，使磁流變液阻尼器中固定盤和旋轉(zhuǎn)盤間隙中的磁流變液剪切應(yīng)力產(chǎn)生制動力矩，且制動力矩隨人或重物的下降速度作相應(yīng)變化，實現(xiàn)了下降人或物體速度的自適應(yīng)控制。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快、安全可靠，適用于高層建筑中的人員自救、消防高空作業(yè)等，可保障人民的生命安全，提高自救和他救的效率。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的高空緩降裝置的結(jié)構(gòu)剖視圖；
圖2為絞盤的結(jié)構(gòu)立體示意圖；
圖3為箱體的結(jié)構(gòu)立體示意圖；
圖4為端蓋的結(jié)構(gòu)立體示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0016]如圖1至圖4所示，一種基于磁流變液阻尼器的高空緩降裝置，由旋轉(zhuǎn)式磁流變液阻尼器、四個永磁直流發(fā)電機(jī)、絞盤組成。它包括六角螺母1、防松墊圈2、絞盤3、軸套4、軸承5、永磁直流電機(jī)6、轉(zhuǎn)軸7、軸承8、軸套9、第一旋轉(zhuǎn)盤10、勵磁線圈11、固定盤12、第二旋轉(zhuǎn)盤13、軸套14、軸承15、軸承端蓋16、六角螺釘17、端蓋18、六角螺釘19、塞子20、箱體21、螺釘22等。
[0017]絞盤通過齒輪傳動組與永磁直流發(fā)電機(jī)連接，永磁直流發(fā)電機(jī)通過發(fā)電機(jī)支架安裝在旋轉(zhuǎn)式磁流變液阻尼器上，由旋轉(zhuǎn)式磁流變液阻尼器根據(jù)人或重物的下降速度，提供適配的制動力矩，使人或重物保持勻速下降，實現(xiàn)人或重物的高空緩降。永磁發(fā)電機(jī)連接旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器，使永磁發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流供給旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器，使磁流變液阻尼器產(chǎn)生制動力矩，且制動力矩隨人或重物的下降速度作相應(yīng)變化，實現(xiàn)下降人或物體速度的自適應(yīng)控制。
[0018]旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器由箱體21、端蓋18、固定盤12、第一旋轉(zhuǎn)盤10、第二旋轉(zhuǎn)盤13、轉(zhuǎn)軸7組成，端蓋18與箱體21固定連接，固定盤12固定連接在箱體21的環(huán)槽內(nèi)，固定盤12的方形凹槽內(nèi)纏繞有勵磁線圈，固定盤12兩側(cè)分別置有第一旋轉(zhuǎn)盤10和第二旋轉(zhuǎn)盤13，第一旋轉(zhuǎn)盤10和第二旋轉(zhuǎn)盤13固定連接在絞盤的轉(zhuǎn)軸上，固定盤12與第一旋轉(zhuǎn)盤10、第二旋轉(zhuǎn)盤13之間具有軸向間隙，第一旋轉(zhuǎn)盤10、第二旋轉(zhuǎn)盤13與箱體21之間具有軸向和徑向間隙，間隙內(nèi)填充有磁流變液。
[0019]絞盤上纏繞繩索，繩索一端固定在絞盤中間圓柱位置上，繩索另一端連接有安全帶，絞盤與轉(zhuǎn)軸固定連接，絞盤的外側(cè)設(shè)有防滑墊片，絞盤的內(nèi)側(cè)設(shè)有齒輪，所述齒輪與絞盤為一體式結(jié)構(gòu)，隨絞盤同步轉(zhuǎn)動。
[0020]如圖3所示，箱體的外側(cè)設(shè)有一圓柱形凸臺2101，且凸臺2101上開有通孔2106，所述通孔2106兩端均設(shè)有軸承，用于支撐從所述通孔2106穿過的轉(zhuǎn)軸，在該圓柱形凸臺2101與箱體之間設(shè)有四個加強(qiáng)肋板2102，用于提高裝置的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；箱體的外側(cè)與圓柱形凸臺之間還設(shè)有發(fā)電機(jī)支架2105，箱體的外端面開有四個圓形凹槽2103，四個圓形凹槽2103與永磁直流發(fā)電機(jī)末端端蓋在徑向過渡配合連接；箱體的上部開有用于注入磁流變液的圓柱形通孔，圓柱形通孔上用塞子20密封，所述塞子20上設(shè)有通孔，通孔中引入與固定盤上的勵磁線圈連接的導(dǎo)線。
[0021]固定盤、第一旋轉(zhuǎn)盤和第二旋轉(zhuǎn)盤均為軟鐵磁性材料，所述箱體、端蓋、轉(zhuǎn)軸均為非導(dǎo)磁材料，用于減少漏磁現(xiàn)象的發(fā)生，提高磁流變液的工作效率。
[0022]絞盤的齒輪與四個永磁直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子頭部齒輪嚙合傳動連接，并且具有滿足旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器的工作電流的傳動比。
[0023]本發(fā)明采用的旋轉(zhuǎn)式磁流變液的阻尼器是基于剪切工作模式設(shè)計的，磁流變液作為工作介質(zhì)填充固定盤與第一、第二旋轉(zhuǎn)盤、箱體、端蓋之間的軸向間隙中(如圖1)，旋轉(zhuǎn)盤正是利用間隙中的磁流變液剪切應(yīng)力產(chǎn)生制動力矩實現(xiàn)緩降的目的，且制動力矩隨外加磁場的變化迅速變化。在沒有磁場作用的情況下，磁流變液處于液體狀態(tài)，所能傳遞的力矩僅為很小的粘性阻力矩，此時旋轉(zhuǎn)盤所受阻尼力很小，可以自由轉(zhuǎn)動。
[0024]當(dāng)勵磁線圈通電時，磁流變液會受到外加磁場的作用，磁流變液中的磁性粒子立刻被磁化，并沿著磁力線方向成鏈柱狀分布，這種鏈柱狀結(jié)構(gòu)使得磁流變液的剪切應(yīng)力增大，該鏈柱狀結(jié)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)盤與固定盤連接起來，對旋轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生磁致剪切制動力矩。通過調(diào)節(jié)勵磁線圈中的電流大小來改變磁場強(qiáng)度，進(jìn)而可以調(diào)節(jié)磁流變液的剪切應(yīng)力，從而能夠調(diào)節(jié)該阻尼器固定盤與旋轉(zhuǎn)盤之間的制動力矩，且磁流變效應(yīng)為毫秒級，響應(yīng)速度快。
[0025]本發(fā)明的裝配順序依次為:首先將繞有勵磁線圈11的固定盤12空套在轉(zhuǎn)軸7的大軸徑上，然后根據(jù)轉(zhuǎn)軸7大軸徑兩側(cè)的軸肩做軸向定位，分別將第一旋轉(zhuǎn)盤10和第二旋轉(zhuǎn)盤13通過鍵固定在轉(zhuǎn)軸7大軸頸兩側(cè)，并與轉(zhuǎn)軸7過盈