配合連接。再將軸套9、14和軸承8、15從轉(zhuǎn)軸7兩端分別按間隙配合和過盈配合依次裝入第一旋轉(zhuǎn)盤10和第二旋轉(zhuǎn)盤13的外側(cè)。然后將轉(zhuǎn)軸7穿入箱體21通孔2106中，軸承8外圈固定在通孔2106右端的大孔內(nèi)，固定盤12的左端通過箱體21的端面A進(jìn)行定位安裝，塞子20通過螺紋連接固定在箱體上的通孔。然后將端蓋18通過箱體21的端面B裝入箱體中，并用六角螺釘19將端蓋18與箱體21固定連接，且確保端蓋凸臺(tái)1801能夠壓緊固定盤12，軸承15的外圈固定在端蓋18的內(nèi)孔中，然后將軸承端蓋16通過六角螺釘17固定在端蓋18上，使軸承15的軸向位置確定，完成旋轉(zhuǎn)式磁流變液阻尼器的裝配。然后將四個(gè)永磁直流發(fā)電機(jī)6安裝在箱體21上的發(fā)電機(jī)支架2105上，箱體21的外端面與發(fā)電機(jī)支架2105對(duì)應(yīng)位置開有四個(gè)圓形凹槽2103，并與發(fā)電機(jī)末端端蓋在徑向過渡配合連接，使永磁直流發(fā)電機(jī)6在徑向的安裝位置確定，兩根細(xì)長螺釘22穿過永磁直流發(fā)電機(jī)6的殼體并固定在箱體21上，使永磁直流發(fā)電機(jī)6的軸向位置確定。然后將軸承5和軸套4從轉(zhuǎn)軸7左端依次裝在轉(zhuǎn)軸7上，使軸承5外圈固定在通孔2106左端的大孔內(nèi)，軸承5內(nèi)圈與轉(zhuǎn)軸7過盈配合連接，軸套4與轉(zhuǎn)軸7間隙配合連接。再將纏繞有繩索的絞盤3通過鍵從左端裝在轉(zhuǎn)軸7上，并使絞盤3與轉(zhuǎn)軸7過盈配合連接，在絞盤3裝入轉(zhuǎn)軸7的過程中應(yīng)注意絞盤齒輪301不要與永磁直流發(fā)電機(jī)頭部齒輪發(fā)生碰撞，以免對(duì)齒輪造成損傷，然后使用防松墊圈2和六角螺母1固定絞盤3，完成裝配工作。
[0026]為了防止阻尼器中的磁流變液泄漏，在軸承的一側(cè)均安裝有密封圈。在箱體21和端蓋18圓周對(duì)應(yīng)位置分別設(shè)有四個(gè)圓柱形通孔2104、1802，可以使用螺栓穿過該通孔將該裝置安裝固定在陽臺(tái)或窗戶一側(cè)的墻面上。
[0027]在磁流變阻尼器設(shè)計(jì)中，工作間隙內(nèi)必須保證有足夠強(qiáng)的磁場強(qiáng)度以產(chǎn)生磁流變制動(dòng)力矩。由于間隙中的磁場強(qiáng)度隨間隙增加急劇下降，且小的間隙有利于獲得更均勻的磁場強(qiáng)度，所以磁流變阻尼器固定盤與旋轉(zhuǎn)盤之間的工作間隙理論上是越小越好。但考慮到制造與裝配等因素，設(shè)計(jì)中工作間隙一般應(yīng)取值在0.5?2_之間，所以該裝置的固定盤與第一旋轉(zhuǎn)盤和第二旋轉(zhuǎn)盤之間的工作間隙為1.5±0.1_。
[0028]磁流變液的工作溫度范圍很寬，溫度由-40°C上升到150°C時(shí)，其動(dòng)態(tài)屈服應(yīng)力僅下降10%，工作中的溫度上升對(duì)磁流變液性能的影響也是很有限的，所以該裝置在相當(dāng)寬的溫度范圍內(nèi)可以正常工作，保證了該裝置工作的穩(wěn)定性。
[0029]本發(fā)明的工作過程:
當(dāng)緊急情況發(fā)生時(shí)，人員或者重物首先使用繩索一端的安全帶把自己或者重物安全固定，然后從高空跳下或者釋放，通過人或物體自身的重力帶動(dòng)繩索拉動(dòng)絞盤轉(zhuǎn)動(dòng)，絞盤又通過絞盤齒輪分別與四個(gè)永磁直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子頭部齒輪嗤合傳動(dòng)，此時(shí)永磁直流發(fā)電機(jī)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流通過控制器被輸送到磁流變液阻尼器中的勵(lì)磁線圈上。
[0030]由于一開始人或重物下降速度較快，使絞盤和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)速度加快，永磁直流發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生更大的電流，隨著勵(lì)磁線圈中的電流的增加，其產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度更強(qiáng)，使磁流變液的粘度瞬時(shí)增大，流動(dòng)性變差，磁流變液變?yōu)轭惞腆w，磁流變液中的磁性粒子在外加磁場的作用下立刻被磁化，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(duì)旋轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生磁致剪切制動(dòng)力矩，在制動(dòng)力矩的作用下會(huì)抑制磁流變液阻尼器轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，從而降低了絞盤隨轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，使人或物體的下降速度降低。
[0031]當(dāng)人或物體的下降速度較慢時(shí)，絞盤和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速較低，永磁直流發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生的電流較小，所以勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的磁場很弱，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(shí)旋轉(zhuǎn)盤所受阻尼力很小，人或重物的下降速度會(huì)加快。
[0032]所以該裝置能夠根據(jù)人或重物的下降速度自動(dòng)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)式磁流變液阻尼器的制動(dòng)力矩，使人或重物保持勻速下降，實(shí)現(xiàn)了緩降的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一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(3)組成，其特征在于:所述絞盤(3)通過齒輪傳動(dòng)組與永磁直流發(fā)電機(jī)(6)連接，永磁直流發(fā)電機(jī)(6)通過發(fā)電機(jī)支架(2105)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(dòng)力矩，使人或重物保持勻速下降，實(shí)現(xiàn)人或重物的高空緩降。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁流變液阻尼器的高空緩降裝置，其特征在于:所述永磁直流發(fā)電機(jī)(6)連接旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器，使永磁直流發(fā)電機(jī)(6)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(dòng)力矩，且制動(dòng)力矩隨人或重物的下降速度作相應(yīng)變化，實(shí)現(xiàn)下降人或物體速度的自適應(yīng)控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁流變液阻尼器的高空緩降裝置，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器包括箱體(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)，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(lì)磁線圈(11)，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)固定連接在轉(zhuǎn)軸(7)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，所述間隙內(nèi)填充有磁流變液。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁流變液阻尼器的高空緩降裝置，其特征在于:所述絞盤(3)上纏繞繩索，繩索一端固定在絞盤(3)中間圓柱位置上，繩索另一端連接有安全帶，絞盤(3)與轉(zhuǎn)軸(7)固定連接，絞盤(3)的外側(cè)設(shè)有防滑墊片，絞盤(3)的內(nèi)側(cè)設(shè)有齒輪(301)，所述齒輪(301)與絞盤(3)為一體式結(jié)構(gòu)，隨絞盤(3)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁流變液阻尼器的高空緩降裝置，其特征在于:所述絞盤(3)的齒輪(301)與四個(gè)永磁直流發(fā)電機(jī)(6)轉(zhuǎn)子頭部齒輪嚙合傳動(dòng)連接，并且具有滿足旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器工作電流的傳動(dòng)比。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁流變液阻尼器的高空緩降裝置，其特征在于:所述磁流變阻尼器中磁流變液的磁流變效應(yīng)為毫秒級(jí)，具有快速的制動(dòng)響應(yīng)性能、平穩(wěn)的緩降效果Ο7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于磁流變液阻尼器的高空緩降裝置，其特征在于:所述箱體(21)的外側(cè)設(shè)有一圓柱形凸臺(tái)(2101)，且凸臺(tái)(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(7)，在圓柱形凸臺(tái)(2101)與箱體(21)之間設(shè)有四個(gè)加強(qiáng)肋板(2102)，用于提高裝置的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；箱體(21)的外側(cè)與圓柱形凸臺(tái)之間還設(shè)有發(fā)電機(jī)支架(2105)，箱體(21)的外端面開有四個(gè)圓形凹槽(2103)，四個(gè)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(21)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(lì)磁線圈(11)連接的導(dǎo)線。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于磁流變液阻尼器的高空緩降裝置，其特征在于:所述固定盤(12)、第一旋轉(zhuǎn)盤(10)和第二旋轉(zhuǎn)盤(13)均為軟鐵磁性材料，所述箱體(21)、端蓋(18)、轉(zhuǎn)軸(7)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。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于磁流變液阻尼器的高空緩降裝置，絞盤通過齒輪傳動(dòng)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(dòng)力矩，使人或重物保持勻速下降，實(shí)現(xiàn)人或重物的高空緩降。該裝置利用人或重物從高空下降時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能，通過永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，再把電流供給旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器，勵(lì)磁線圈根據(jù)電流的大小產(chǎn)生不同的磁場強(qiáng)度，使固定盤和旋轉(zhuǎn)盤間隙中的磁流變液剪切應(yīng)力產(chǎn)生制動(dòng)力矩,且制動(dòng)力矩隨人或重物的下降速度作相應(yīng)變化，實(shí)現(xiàn)了下降人或物體速度的自適應(yīng)控制。該裝置適用于高層建筑中的人員自救、消防高空作業(yè)等，可提高自救和他救的效率。
【IPC分類】A62B1/10
【公開號(hào)】CN105251144
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510734179
【發(fā)明人】姜坤, 張永亮, 王恒, 廖逸杰
【申請(qǐng)人】上海理工大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月2日