基本信息
- 项目名称：
- 高楼逃生器
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 一种自动限速高楼逃生器，包括壳体、滑绳、增速机构、离心阻尼限速装置组成，壳体内部设有两组正反滑绳，便于多人重复使用；滑绳一端设有环扣，用于连接人体上的保险带，逃生器的壳体悬挂在固定装置的孔上。其特征是：利用四组齿轮增速装置，提高离心滑块的离心力，增加离心滑块与内部摩擦带的摩擦力，起到限速的目的。该逃生器具有滑速均匀性程度高、双组滑绳循环收放，适合多人快速逃生的优点。
- 详细介绍：
- （一）工作原理 该作品采用齿轮传动比调速功能，利用四组空套齿轮增速装置，提高离心滑块的离心力，增加离心滑块与内部摩擦带的摩擦力，起到限速的目的，最终使人体下降速度得到大大的减小。 （二）工作过程 将线圈2的一端套在人体上，人往下跳时，带动轴4变速旋转，再由轴带动空套齿轮组增速，此时，离心块主轴高速旋转，使离心块9在离心力作用下向外发散，与外壳产生摩擦。在摩擦力反作用下，使齿轮组降低转速，同时也使主轴降低速度，从而达到匀速下降的目的，这样人体下降的速度也就得到了控制。 （三）创新特色 (1) 本装置利用离心原理和摩擦原理，使人体下降产生的力矩始终等于逃生器摩擦阻力矩（M人=M阻尼）。通过四组空套齿轮增速机构，自动控制下滑速度，使人体下滑匀速； (2) 本装置可多人重复使用。主要通过两组绕向相反的绳子，若一组绳子承重下降，而另一组绳子被卷起收紧，达到循环使用的功能； (3) 固定装置安装方便、快捷，在应急情况下不需要其它辅助装置，使用范围广。同时，锁定螺钉采用硬质合金自攻螺钉，耐磨性好，固定牢靠。 (4)此设计由于小巧便捷，使用方便, 安全可靠,价格低廉，特别适宜家庭、办公室和旅馆，备用于紧急脱险。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品的目的：开发一种由齿轮机构、离心原理、摩擦原理和安全绳、挂钩等机构组成的新型逃生器，能克服传统逃生器的庞大、笨重和下降速度不易控制等弊端。使人们在遇到火灾或地震等危机时，能快速、平稳、安全地逃生。 本作品的基本思路：该作品采用齿轮传动比调速功能，利用四组空套齿轮增速装置，提高离心滑块的离心力，增加离心滑块与内部摩擦带的摩擦力，起到限速的目的，最终使人体下降速度得到控制。 本作品的创新点： (1) 本装置利用离心原理和摩擦原理，使人体下降产生的力矩始终等于逃生器摩擦阻力矩（M人=M阻尼）。通过四组空套齿轮增速机构，自动控制下滑速度，使人体下滑匀速； (2) 本装置可多人重复使用。 (3) 固定装置安装方便、快捷，在应急情况下不需要其它辅助装置，使用范围广。 (4)此设计由于小巧便捷，使用方便, 安全可靠,价格低廉，特别适宜家庭、办公室和旅馆，备用于紧急脱险。 本作品的技术关键： (1)绕绳的设计 (2)齿轮的加速机构 (3)离心块的设计 本作品的主要技术指标： (1)离心活动块均匀的分布在圆周上，离心力 ，而活动块产生的离心力F，作用在固定壳体上产生正压力N，即：F=N。由此产生的摩擦阻力矩 ，人体下降产生的力矩 。 （2）主轴运动时齿轮与齿轮的充分啮合是确保机构运动平稳的关键。 （3）设计的主要目的是要保证，逃生器下降的速度在安全范围内，利用平衡原理可知，要达到匀速下滑应有： M阻力=M下降力 式中，M阻力和M下降力分别是阻力和下降力。
科学性、先进性
- 本逃生器装置是一种便携式的，主要由壳体和组装在壳体中的钢丝绳、齿轮增速机构、离心块组成，钢丝绳缠绕在钢丝轴上，钢丝绳的一头伸出壳体外并与安全带相连，齿轮增速机构的末级齿轮和离心轮固定在离心轮轴上，离心块产生离心作用力与反作用力的离心套则固定在壳体上。其先进性在于：超速自控功能。它提供了一种结构简单，安全可靠，使用方便，造价低廉的高楼逃生器。 轴的两端都有线轮，可一上一下循环使用。尤其是以钢丝绳来代替特制绳索重量减轻约一半体积是原来的1/6，价格低于原来的1/5，且其耐磨、耐火、耐老化性能好。 原产品在不同负载时的下降速度范围为0.4~ 1.5 米/ 秒，小负载时速度太慢，效率低；大负载时速度太快，安全舒适感差。本作品大大缩小了速度范围，可以接近最佳下降速度。而通过齿轮增速机构有效的提高了离心块轴的转速，使离心块轴上均匀分布的4个离心块向四周发散，与离心块外套产生较大的摩擦阻尼，提高摩擦系数，使得下降速度范围为0.4~0.8米/秒。本作品型大大缩小了速度范围，可以接近最佳下降速度。
获奖情况及鉴定结果
- 第三届江苏省大学生机械创新设计大赛二等奖（2010.05）; 校十七届“创新杯”学生学术科技作品竞赛一等奖（2010.12）。
作品所处阶段
- （ B ） 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- √实物、产品 √图纸 √现场演示 √图片 √录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明书： 一种自动限速高楼逃生器，包括壳体、滑绳、增速机构、离心阻尼限速装置组成，壳体内部设有两组正反滑绳，便于多人重复使用；滑绳一端设有环扣，用于连接人体上的保险带，逃生器的壳体悬挂在固定装置的孔上。其特征是：利用四组齿轮增速装置，提高离心滑块的离心力，增加离心滑块与内部摩擦带的摩擦力，起到限速的目的。该逃生器具有滑速均匀性程度高、双组滑绳循环收放，适合多人快速逃生的优点。 （1）原理先进：该作品采用齿轮传动比调速功能，利用四组空套齿轮增速装置，提高离心滑块的离心力，增加离心滑块与内部摩擦带的摩擦力，起到限速的目的。 （2）适用性广：本逃生器装置使用时不受时间、空间的限制。不仅满足了高楼逃生器的基本特点，而且创新利用了齿轮传动比的调速功能。此设计由于小巧便捷，成本低，特别适宜家庭、办公室和旅馆备用于紧急脱险。 （3）综合性能优良：本逃生器装置具有结构紧凑，工艺简单，安全可靠、使用方便、平稳快速、成本低廉等特点，具有广泛推广使用的价值。
同类课题研究水平概述
- 国内外制造了许多高楼逃生装置，我们对其中的一些设备做了研究，现分析如下： 多功能高空缓降装置的组合设计:以家庭座椅为基体、椅坐和椅架可拆分，椅架通过分段钢管铆接与螺纹连接，椅架下端安装2个带锁紧的万向轮和2个小轮，可根据空间需要实现自由移动；椅坐和椅架通过滑道实现移动和拆分，可根据个人需求调整座椅的位置；椅架打开后成为逃生用的梯子，缓降装置装在其上。 我们分析，此装置虽然结构简单，但整体感觉不够紧凑。例如：此装置梯子的长度不能控制，只能用于室内，不能用于室外逃生；若作为担架使用时，折叠后比较笨重，造成使用的不便。椅子的使用，使结构不够紧凑，因为通过铆接和螺栓连接，承载能力不大和固定不可靠。 高空自助逃生器:此装置是由绳索依次经过导向销→导向轮1→加紧轮→导向轮2缠绕。 经我们研究，夹紧力的大小是由包角控制的，而包角不仅与重力有关，还与其轮子的直径和两轮的中心距有关。因此只由重力控制夹紧轮是远远不够的。 全自动不间断高楼逃生装置:本装置主要是由变速齿轮组，链轮，刹车机构和阻尼水箱组成。它的上端部分安装在楼顶，并在其垂直正下方的地面安装下链轮机构，下链轮由张紧弹簧拉紧。人下降时，人的重量是驱动力，驱动传送链向下运动，带动链轮转动，并使机构下移一定距离，链轮通过变速齿轮组以一定的传动比带动刹车轮转动，使刹车轮与刹车片接触，从而起到制动作用。此装置通过链传动控制下降速度，刹车调整弹簧实现制动作用，阻尼水箱吸收链轮和刹车轮所产生的转动惯量，以达到下降的目的。 经我们研究，此装置结构复杂，体积庞大，不便于携带和固定。并且它是通过链传动来控制下降速度，链传动传动时不够平稳，会导致不能匀速下降。 总结：我们的装置是一种自动限速高楼逃生器，包括壳体、滑绳、增速机构、离心阻尼限速装置组成，壳体内部设有两组正反滑绳，便于多人重复使用；滑绳一端设有环扣，用于连接人体上的保险带，逃生器的壳体悬挂在固定装置的孔上。其特征是：利用四组齿轮增速装置，提高离心滑块的离心力，增加离心滑块与内部摩擦带的摩擦力，起到限速的目的。并且具有滑速均匀性程度高、双组滑绳循环收放，适合多人快速逃生的优点。 与以上三种高楼逃生器相比较，我们的装置结构紧凑，工艺简单，安全可靠，使用方便，平稳快速，成本低廉。它不仅满足了高楼逃生器的基本特点，而且创新使用了齿轮传动比的调速功能，适合各种场合的高楼逃生。
