逃生限速下降機設計闡述

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1引言

近年來，城市高層建筑的火災事故頻繁發生，其破壞性大、蔓延速度快，是一種突發性災害。由于發生火災時，樓梯和逃生通道被煙霧彌漫和火勢阻擋，同時高樓失火，電梯停用，這就給救援和逃生帶來了很大的困難，由于逃生不及時釀成很多悲劇。在這種上下兩難的境地，一種高效的機械逃生裝置將很有必要。目前國內外現有的高層逃生裝置主要有三種：（1）機電傳動式，它需要電源，通過機械傳動實現變速緩降，其缺陷是火災現場停電無法運行，裝置成本高，難以推廣；（2）軟梯斜索滑降式，通過繩索裝置滑降逃生，滑降效率低，不安全；（3）機械摩擦阻尼式，利用下降旋轉帶動機械相對運動部件的阻尼作用來實現下降限速，可承受多人下載，但裝置較為復雜。高樓失火的特點對高樓逃生裝置提出了以下要求：無需電源，容易操作，可承載多人，安全可靠，可循環利用。

2高空逃生機械限速下降機工作原理

本文介紹的是一種機械式限速緩降設備，其樣機外形如圖1所示，結構簡圖如圖2所示。此設備可供高層居住人員在緊急情況下逃生之用。其由機械傳動部分、液壓阻尼系統、緩沖器、緊急剎車裝置及承載裝置等組成。工作過程如下：當位于承載裝置中的人體負載下降時，通過卷筒傳動機構、單向離合器（這時離合器閉合工作）及機械加速齒輪機構帶動液壓泵旋轉，液壓泵工作，油液經溢流閥回油箱。隨著負載的下降，由于溢流閥的存在（可根據需要調節其調定壓力，進而改變液壓泵的出口工作壓力），油壓不斷上升，將增加液壓泵輸入軸的阻力轉矩，從而阻礙液壓泵的旋轉，又通過齒輪傳動進而控制卷筒的下降旋轉速度，當阻力矩與下降力矩平衡時，就會實現勻速下降，最終起到緩降作用。通過調節溢流閥的調定壓力來調節承載的重量和下降的速度。當人員安全著地之后，操作人員通過手輪搖動復位齒輪，實現繩筒的快速反轉回位（此時單向離合器反向松開），進行下一個循環。此設備還配備手剎系統，由操作人員緊急剎車，也可由逃生者（稍做改進）自行操作，提高了安全性。設備中的緩沖器，在下降起始和溢流閥溢流時起緩沖作用。圖3為液壓阻尼系統原理圖，通過調節液流閥的開口度，來實現液壓阻尼大小的調節，實現機械傳動機構的緩慢旋轉，從而實現承載裝置的緩慢下降。

3設計的基本功能與功能拓展

該裝置可以用于高空逃生，其安裝方式有兩種：（1）逃生裝置安裝在高層建筑的一樓，通過繩索和安裝于樓頂的滑輪來實現逃生人員的下降，繩索繞制在卷筒上，上端繞過頂樓的滑輪后連接承載裝置。其通過一樓的操作人員進行操作，操作人員可方便實現對各個樓層逃生人員安全操作。（2）逃生裝置安裝在高層建筑的頂樓或其他樓層的逃生窗口，繩索繞過卷筒后與承載裝置相連，當發生火災時，逃生人員先躲避在逃生處，然后由一逃生人員操作，其他逃生人員乘坐逃生裝置逃生。該逃生裝置還可以用于礦井救援，可以把裝置安裝在礦井旁。當發生礦井災難時，救援人員可以乘坐該設備下井救援，被救人員可以乘坐該設備上升到達地面，安全脫離險境。在通電的情況下，還可以對該設備進行改造，使用電源驅動來實現速度控制。

4設計的優勢和特點

（1）設計新穎、結構緊湊、制造工藝易實現：利用液壓傳動和帶單向離合器的機械傳動實現工作，制造工藝易實現。（2）無需電源、經濟實用：無需電源驅動，利用人體自重驅動液壓系統實現工作。制作加工成本低?？捎糜诟呖仗由徑?，也可用于礦井救援，并實現循環使用、效率高。（3）易于推廣，應用前景好，市場推廣潛力大。（4）安全可靠：采用杠桿式抱閘剎車，響應速度快，剎車效果好。

5結語

此高空逃生機械限速下降機，已獲得湖南省第四屆機械創新設計大賽二等獎，其利用機械傳動和液壓阻尼系統能夠安全地實現承載重物的緩慢下降。由于設計了單向離合器和快速復位齒輪，因而能實現輕載快速復位。重物40kg、80kg的多次實驗表明，通過調節溢流閥調定壓力能很好地控制重物的下降速度，緊急剎車裝置靈活可靠。本創新設計是縮小型比例樣機，通過分析計算選用合適的液壓阻尼系統元器件，并對緊急剎車裝置、快速復位機構進行優化，完全能實現高樓多人同時逃生或礦井救援功能。