基本信息
- 项目名称：
- 智能型无动力缓降装置
- 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A类
- 简介：
- 本装置集机械和液压于一体，以下降物体自重作为驱动力。使用时，先将重物装入第一个吊箱，在其下降时，速度传感器和拉力传感器将电信号传递给放大器，自动调节液压系统比例阀的开口度，从而使吊箱匀速下降。当第一个吊箱下降时，第二个吊箱同时被卷起，如此往复，从而实现连续运输。该装置可实现快速逃生、高空货物运输等，节能环保，应用前景广泛。
- 详细介绍：
- 本装置若第一逃生箱下降，则带动与第一卷筒相连接的第一轴转动，通过齿轮传动、链传动，使得液压泵的输入轴转动同时转速增大，液压泵开始将高压油压入油路中，在三通接口处有两个分支，第一个分支通过单向阀进入蓄能器，第二个分支通过比例节流阀和比例溢流阀流入油箱；质量传感器根据重物的拉力通过单片机来调节比例节流阀和比例溢流阀开口度的大小，调节液压油的压力与输入转矩平衡，进而调节重物的下降速度；当速度传感器检测到重物下落速度过快，即超过了预设安全速度时，信号发送到单片机，此时，通过单片机使得二位三通换向阀换向打开阀口，而使蓄能器中的液压油压入液压盘式制动器中，由于摩擦力而降低了重物的下降速度。通过拉力传感器和速度传感器的检测，使得第一逃生箱将以安全速度匀速下降；另外，第一卷筒和第二卷筒上分别装有绕向相反的钢丝绳，当第一逃生箱下降时，第二逃生箱同时被吊起，此时，第二逃生箱开始工作，从而实现连续运输。 采用了一套棘轮换向机构使输入到液压泵的转向不变，从而保证了液压泵的连续正常工作。 当第一逃生箱安全到达地面停止工作时，通过单片机对二位三通换向阀、比例节流阀和比例溢流阀的控制，分别使得液压盘式制动器和液压泵卸荷。此时，第二逃生箱就可以实现与第一逃生箱一样的下落过程，实现了将逃生人员连续地从高楼下落的目的。 本装置集机械传动与智能液压反馈控制于一体，将重力势能转化为液压能，依靠逃生人员自身重力进行工作，不需额外的动力装置；另外，本实用新型采用有两个卷筒，能快速地实现往复逃生，大大地提高了逃生几率；逃生箱采用箱体式，有效避免了逃生过程中人的“二次”伤害，能使包括老弱病残和妇女儿童在类的所有人群安全可靠地到达地面。 因此，本实用新型具有可靠性强、适用性广和在无外动力源时能保障群体逃生人员安全的特点。
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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
- 作品设计、发明的目的： 随着城市化的加快，在高楼工作和生活的人越来越多，当火灾或地震等突发性灾难发生时，如何让受困于高楼的人员快速安全地脱离险境已成为社会普遍关注的课题。又如在当代社会，能源紧缺一直是经济建设中的瓶颈，怎样充分、合理利用新能源一直困扰着人们。为了能将人或是货物在无外接动力的情况下，按指定的安全速度由高处运到低处，我们设计开发了智能型无动力缓降装置。 基本思路： 本装置充分利用重物的重力势能，在重物下降时，将其转化为动能，再经机械传动部分将动能输入叶片泵，实现动能转化为液压能，通过调节比例节流阀和比例溢流阀的开口度从而控制重物的下降速度；设计的换向机构保证液压泵的输入动力旋转方向不变，从而实现连续往复缓降功能。蓄能器和盘式制动器保证在突发状况时整个系统的紧急制动。 创新点： 1、无需外接动力（控制装置采用微电源24V），利用重物自身重力势能进行工作，节能环保； 2、通过拉力传感器和速度传感器测量吊箱和人或货物的质量及下降速度，自动调节比例节流阀和比例溢流阀的阀口开口度，使不同的下降质量按照预定的不同速度下降，实现自动控制，高效快捷； 3、正反缠绕的卷筒能实现往复缓降，连续作业，提高生产效率。 技术关键： 速度传感器和拉力传感器对比例节流阀开口度的自动调节。 主要技术指标： 吊箱下降速度1m/s，承重质量根据叶片泵的大小来定（设计质量为100Kg），不同的下降质量可以调节不同的下降速度。
科学性、先进性
- 科学性：该作品通过理论计算和实践证明可行。 先进性：利用重物自身重力势能进行工作，在无外接动力的情况下能将重物按预定的速度从高处匀速下降，节约能源，并对环境无污染；机架上的拉力传感器和卷筒上的速度传感器能探测吊箱和人或货物对钢丝绳的拉力及下降速度，并自动调节比例节流阀和比例溢流阀的阀口的开度，从而满足了运输不同下降质量的要求；换向机构和双卷筒的设计可实现往复缓降，从而提高了生产效率。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年5月举行的湖北省第四届机械创新设计大赛中荣获二等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品、图纸、磁盘、现场演示、图片
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：正确安装各个部件，并安装24V直流蓄电池，需要应用该装置时，直接将货物（或人）放入其中一个逃生箱中，即可匀速且安全的达到地面，两个逃生箱往复交替工作。 技术特点和优势：1、无需外接动力（控制装置采用微电源 24V），利用重物自身重力势能进行工作，节能环保；2、通过拉力传感器和速度传感器测量吊箱和人或货物的质量及下降速度，自动调节比例节流阀和比例溢流阀的阀口开口度，使不同的下降质量按照预定的不同速度下降，实现自动控制，高效快捷；3、正反缠绕的卷筒能实现往复缓降，连续作业，提高生产效率。 适用范围及推广前景：（1）该产品能安装于高楼，当火灾发生时，能将老弱病残安全地送达地面，从而实现快速逃生；（2）在起重运输行业，该装置能方便快捷的将重物从高处运往低处，并且不需要外接动力，只需提供控制电源即可。此外，该装置节能环保。 市场分析、经济效益预测：本作品与同类产品相比，具有自动化程度高、节能环保、使用性强、操作方便等优点，适合进一步提高及推广。
同类课题研究水平概述
- 一方面，在消防救援时，现有的登高救援车一般只能达到约10层的高度，更高楼层发生火灾只能靠自救，目前采用的高楼逃生缓降器、逃生管、逃生伞等设备都存在一定的不足：逃生缓降器，一次只能供一个人使用，受困人员逃离险境所花的时间较长，并且对人产生极大的心理畏惧，更不适用于老人及儿童等弱势人群；逃生管必须在建造时配套安装，且造价高、维护要求较高；逃生伞只供一个人使用，受周围环境的限制，使用范围不广。此外，现有的高楼缓降装置多需要电能，而火灾现场随时可能停电；逃生装置操作复杂，不利于受困人员（尤其老弱病残和妇女儿童）的及时逃生。智能型无动力缓降装置能在安全可靠的前提下，将重力势能分别转换为机械能和液压能，借助反馈控制系统自动控制比例节流阀和比例溢流阀的阀口开口度，从而调节逃生人员的下降速度，实现安全缓降的目的；进一步采用了换向机构实现高效往复，提高了逃生的效率。 另一方面，对于起重运输行业，现有的起重机很多都是由电动机或发动机提供动力，需要外接动力源。这样不仅对环境产生了污染，而且发展空间还受到能源紧缺瓶颈的制约。放眼二十一世纪，高效快捷、节能环保型起重机已是大势所趋。智能型无动力缓降装置有效地将机械技术与电子技术结合，将液压技术应用到机械驱动和控制系统，在一定程度上实现了自动化与智能化，有着更为广阔的发展空间与应用前景。
