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        自反饋的高樓救援裝置簡介

        2017-05-11 06:04:38戰(zhàn)俊豪姜彤尹鐘輝林佳博程亦然周淑文
        中國設備工程 2017年5期
        關鍵詞:增力滑輪繩索

        戰(zhàn)俊豪,姜彤,尹鐘輝,林佳博,程亦然,周淑文

        (東北大學 機械工程與自動化學院,遼寧 沈陽 110819)

        自反饋的高樓救援裝置簡介

        戰(zhàn)俊豪,姜彤,尹鐘輝,林佳博,程亦然,周淑文

        (東北大學 機械工程與自動化學院,遼寧 沈陽 110819)

        本文針對高層建筑數(shù)量急劇增加、消防救援裝備不足的現(xiàn)狀,分析了國內外現(xiàn)有的救援裝置,介紹了一種將人體自身重力轉化為制動力,帶有反饋的自減速高樓救援裝置。

        自反饋;自減速;高樓救援裝置

        隨著建筑材料、工藝、結構的技術進步,高層建筑的發(fā)展也日新月異,高層住宅、商務大廈、星級賓館、娛樂場所等建筑高度不斷增加,給消防救援工作帶來了很大的困難。許多國家強制性地要求特定房屋的業(yè)主必須制定相關計劃,以滿足火災緊急情況的需要。

        我國內市場上的逃生產(chǎn)品有緩降繩索類、滑降管道類、升降機類、滑翔飛行器類幾大類。其中滑降繩索類安裝方便,但初始狀態(tài)阻尼小,以最大速度下滑,控制只能采取增加阻尼的方式來減緩下降速度,如操作不當或緩降器發(fā)生故障,容易造成下滑速度過快等安全隱患?;倒艿朗竭m合集體逃生,也較為舒適,但其結構與安裝較復雜,并需要經(jīng)常維護。升降機類可以用于多個樓層人群疏散,但是在電力系統(tǒng)在突發(fā)狀況下不可靠的情況下不可用?;栾w行器類逃生設備可適用于超高層建筑,但技術含量高,成本高昂,每次運輸人數(shù)少(圖1)。

        圖1 各類救生裝置

        針對市面上常用緩降裝置存在的問題,現(xiàn)提出一種與登高消防車相結合、無需外界動力、基于自身重力、且可連續(xù)工作、摩擦制動器的熱衰退不明顯的自減速裝置。

        1 設計思想

        (1)針對液體易漏且在高溫時不穩(wěn)定,電力液壓制動器體積過大且需提供電能等問題,采用鼓式減速裝置,純摩擦制動。

        (2)通過摩擦力帶動滑輪轉動,進而帶動制動鼓旋轉,故需要對其進行制動,考慮到減速裝置所需運動為曲線運動,因此考慮設計曲柄搖桿機構,使其將旋轉運動轉化為搖桿的曲線運動,進而帶動制動蹄工作。

        (3)針對初始制動力不足問題,為減速裝置有足夠的制動力,適合較高樓層的救援,故設計增力機構,采用減速增矩和杠桿原理,將轉動產(chǎn)生的力進一步增大。

        現(xiàn)設計裝置如圖2。

        圖2 裝置示意圖

        該裝置沿著繩索的下降帶動主軸上的滑輪轉動,由于該滑輪的轉動帶動齒輪,制動鼓進行轉動,小齒輪帶動大齒輪進行轉動同時將轉動的力矩增大,帶動連桿機構運動,連桿機構的末端通過軟繩連接在制動裝置,從而帶動制動蹄工作進行減速。當下降速度增大時,滑輪、大小齒輪曲柄的轉速增加,進而導致制動裝置的工作頻率增加使轉速降低。

        2 結構介紹

        該套裝置主要裝置由安全帶、增力機構、主減速軸、減速裝置以及固定滑輪等組成,整體結構如圖3所示。

        圖3 裝置總示意圖以及3D打印模型圖

        增力機構:利用杠桿原理和減速增矩原理為減速裝置增加制動力。

        主減速軸:通過螺栓將大滑輪、齒輪、制動裝置進行固連,保證其一同轉動。而制動裝置固定于軸不動,使制動蹄和制動鼓有相對運動,制動蹄張開時可摩擦進行制動。

        3 創(chuàng)新之處與改進

        (1)裝置結構簡單可靠,采用鋼索運輸?shù)姆绞剑c登高消防車(云梯車)相結合,可進行快速的人員轉移,大大提高了救援的效率。

        (2)操作簡單,全自動操作,不需要逃生者在高空進行操作,防止逃生者由于恐慌導致誤操作從而引發(fā)危險,適宜救援不同年齡段的人員。

        (3)具有一定程度的負反饋和自適應能力,速度越高,重量越大,摩擦力越做功越多,從而使轉速保持在合理范圍內。

        4 工作過程

        如圖4所示,將消防繩索固定于消防登高云梯車,并依次穿過該裝置的多個滑輪,人通過腰間安全帶或安全座椅固定于該裝置的下方。當進行逃生時,在人自身的重力下,人連同該裝置從高處沿繩索下降從而帶動主軸滑輪轉動,進而帶動增力機構、連桿機構、制動裝置進行工作,從而使主軸轉速降低達到減速目的。

        圖4 試驗圖片/裝置使用示意圖

        5 結語

        本文提出的高層救援逃生裝置,與云梯車相結合,結構簡單,成本低,救援效率高,經(jīng)過實驗證明了該裝置的實用性和可行性。

        [1]林立,冉險生等.針對高層建筑的火災逃生設備創(chuàng)新設計研究[J].包裝工程,2010,12.

        [2]姚燕生,朱達榮等.高層建筑火災緩降逃生設備綜述[J].安徽建筑工業(yè)學院學報,2013,8.

        TU976.5

        A

        1671-0711(2017)03(上)-0119-02

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