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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于摩擦學(xué)原理的高層建筑雙向緩降器
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)制造了一種高層建筑雙向逃生裝置，其基本原理是利用鋼繩兩端交替上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)雙向逃生。該裝置采用離心摩擦制動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單，具有良好的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。逃生器固定在陽臺(tái)頂部或側(cè)墻上部，便于安裝存放；使用時(shí)可迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)。
- 詳細(xì)介紹：
- 本團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種雙向緩降器，它通過傳動(dòng)系統(tǒng)和離心制動(dòng)系統(tǒng)外加偏心塊機(jī)構(gòu)，在保證安全著陸的基礎(chǔ)上較低成本的實(shí)現(xiàn)了逃生的功能；裝置尺寸緊湊，在選擇安裝時(shí)靈活方便，更加利于普及和推廣。本緩降器由傳動(dòng)輪系、偏心塊、離心制動(dòng)系統(tǒng)、主箱體、鋼繩和安全系帶等幾部分組成，主要采用傳動(dòng)裝置對(duì)稱式設(shè)計(jì)的方法，使得鋼絲繩可在傳動(dòng)系統(tǒng)中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。鋼絲繩繞在緩降器的傳動(dòng)輪系上，通過安全系帶與人體相連；當(dāng)自救者乘一個(gè)逃生端下降時(shí)，受人體重力的影響，鋼繩兩端產(chǎn)生拉力差；拉力差由傳動(dòng)輪系和主傳動(dòng)輪的摩擦力平衡：傳動(dòng)輪系提供額外的摩擦力，并防止鋼繩松脫，主傳動(dòng)輪的靜摩擦力通過內(nèi)軸傳到離心制動(dòng)系統(tǒng)；當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，制動(dòng)模塊摩擦阻力矩與重力產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到平衡，傳動(dòng)輪系中偏心塊機(jī)構(gòu)為松邊繩提供額外摩擦力，從而增加了主傳動(dòng)輪上的有效張緊力；傳動(dòng)輪系中的滑輪機(jī)構(gòu)增加了鋼繩的包角；利用V型槽增加鋼絲繩及主傳動(dòng)輪間當(dāng)量摩擦系數(shù)，保證了鋼絲繩與主傳動(dòng)輪間不存在相對(duì)滑動(dòng)。該緩降器具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：1. 鋼絲繩往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了逃生的雙向性，有利于多人、快速逃離災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)。2. 逃生者固定好安全系帶后，下降過程中無需任何操作，逃生人員不需專業(yè)培訓(xùn)即可使用。3. 該緩降器純機(jī)械制動(dòng)，環(huán)?？煽浚m應(yīng)性強(qiáng)；離心力獲得摩擦阻力實(shí)現(xiàn)力矩的平衡，無需動(dòng)力，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動(dòng)平緩可靠。4. 在同樣的承重范圍和高度，造價(jià)遠(yuǎn)低于同類緩降器，具有較好的推廣價(jià)值和市場(chǎng)前景。通過市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前市場(chǎng)尚無相同原理產(chǎn)品出現(xiàn)，同時(shí)科技查新報(bào)告也顯示目前國內(nèi)尚無類似的專利文獻(xiàn)，因此該產(chǎn)品具有非常廣的應(yīng)用前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1.作品設(shè)計(jì)目的：為高層建筑提供可靠、快速、便捷、低成本的逃生設(shè)備。 2.基本思路：a.利用鋼繩兩端交替上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)雙向逃生，最大程度節(jié)約逃生時(shí)間；b.采用離心制動(dòng)原理，適應(yīng)兒童到成年人等不同體重的人群；c.采用杠桿原理，利用人的自重在松、緊邊繩上均產(chǎn)生適當(dāng)?shù)睦o力，保證制動(dòng)有效。 3.作品創(chuàng)新點(diǎn)：a.結(jié)構(gòu)簡單、新穎。采用偏心活動(dòng)塊，離心制動(dòng)結(jié)構(gòu)等機(jī)械結(jié)構(gòu)，逃生過程中不需借助任何外部控制，僅依靠人的重力就實(shí)現(xiàn)了人員的迅速逃生； b.安全可靠。具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)雙向逃生功能，不需回繩，能夠持續(xù)逃生；c.安裝便捷。逃生器固定在陽臺(tái)頂部或側(cè)墻上部，便于安裝存放，使用時(shí)可迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)；d.成本低，壽命長。制造成本低廉，免維護(hù)或簡單維護(hù)，廣泛適用。 4.技術(shù)關(guān)鍵：速度-質(zhì)量曲線模型的建立；傳動(dòng)零件的優(yōu)化設(shè)計(jì)及傳動(dòng)輪系效率的測(cè)算、系統(tǒng)安全強(qiáng)度校核。 5.主要技術(shù)指標(biāo)：有效載荷8-100Kg；穩(wěn)定下降速度0.8-1.5m/s；樣品重量6.36Kg。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 與現(xiàn)有各種緩降器相比，本項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的顯著特點(diǎn)是：a.技術(shù)原理成熟，作品力學(xué)模型由離心制動(dòng)、帶傳動(dòng)、杠桿原理等經(jīng)典力學(xué)原理結(jié)合而成，理論背景成熟;b.易于制造，目前市面中各種緩降器產(chǎn)品不少都采用了液壓式和齒輪式的技術(shù)原理，對(duì)生產(chǎn)技術(shù)要求很高，同時(shí)不可避免的帶來了生產(chǎn)成本居高不下的劣勢(shì)，而本項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品無疑具有低成本、易于制造的優(yōu)勢(shì)；c.在技術(shù)上巧妙利用導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)，不僅防止了逃生繩脫落滑出軌道的情況的發(fā)生，還通過偏心活動(dòng)塊的設(shè)計(jì)部分對(duì)逃生繩產(chǎn)生擠壓，進(jìn)一步起到減速的功能。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1.2011年3月經(jīng)教育部科技查新工作站鑒定，由科技查新報(bào)告得出：目前在國內(nèi)公開發(fā)表的中文文獻(xiàn)及專利中，本項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)未見提及。 2.2011年4月由陜西省長江消防器材公司鑒定，本項(xiàng)產(chǎn)品可以廣泛用于高層建筑逃生使用，生產(chǎn)出的產(chǎn)品具有廣闊市場(chǎng)。 3.2011年4月于我校第十四屆“騰飛杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽獲特等獎(jiǎng)。 4.2011年6月于第八屆西安高新 “挑戰(zhàn)杯”陜西省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽獲特等獎(jiǎng)。 5．2011年6月由陜西省機(jī)械研究所鑒定，該緩降器運(yùn)用了巧妙地機(jī)械設(shè)計(jì)，具有重要的社會(huì)意義。
作品所處階段
- 實(shí)物樣品完成，已申請(qǐng)專利號(hào)
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 有償轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 模型 ?圖紙 ?現(xiàn)場(chǎng)演示圖片 ?錄像 ?樣品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說明：1．將緩降器安置在陽臺(tái)頂部或者墻壁外部，保證裝置固定在垂直方向；2．將繩索卷盤投向樓外地面以便松開滑降繩索；3．將安全帶套于腋下，拉緊安全帶扣環(huán)至適合松緊位置；4．手抓安全帶，從窗口或陽臺(tái)，面向墻壁跳落，切勿手抓上升滑降繩索；5．著地站穩(wěn)后，滑降繩索另一端的安全帶已升至原來始緩降處，第二個(gè)人即可套上安全帶按同樣方法滑降逃生，依此往復(fù)，連續(xù)使用。 技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)：該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的緩降器優(yōu)勢(shì)在于純機(jī)械式不需其他能源消耗；雙向緩降保證安全性的同時(shí)節(jié)約時(shí)間，增加逃生人數(shù)；低成本，易制造。 適用范圍、推廣前景、市場(chǎng)分析及效益預(yù)測(cè)：該產(chǎn)品適合作為高層建筑應(yīng)對(duì)火災(zāi)等險(xiǎn)情備用的低成本快速連續(xù)逃生的消防裝備。其安全性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性決定了在消防市場(chǎng)中的自我逃生裝置中占有一席之地。經(jīng)過市場(chǎng)分析，該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的緩降器普適性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)節(jié)能，不受外部因素制約，是一個(gè)能夠運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐的產(chǎn)品。同時(shí)該產(chǎn)品具有極大地優(yōu)化性和可塑性，能夠?yàn)楹罄m(xù)投入生產(chǎn)創(chuàng)造發(fā)展空間，在該緩降器基礎(chǔ)上開發(fā)更多功能，效益可觀。
同類課題研究水平概述
- 縱觀目前消防逃生器材行業(yè)，國內(nèi)外有很多類高空救生產(chǎn)品，包括逃生傘、防火梯、便攜式逃生器等，國外總體來說在這方面研究要超前于國內(nèi)，國內(nèi)的研究起步較晚，但近幾年來也發(fā)展較快。 逃生傘主要組成部分有傘衣、引導(dǎo)傘、傘繩、背帶系統(tǒng)、開傘部件和傘包等。逃生傘是利用空氣阻力，依靠相對(duì)于空氣運(yùn)動(dòng)充氣展開的可展式氣動(dòng)力減速器，使人或物從空中安全降落到地面的一種逃生器。適用范圍通常為150米以上的高樓，且需要對(duì)逃生人員進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)。普通防火梯通常采用高強(qiáng)度鋁合金型材制成，主要用于中、小城市；云梯作為加長型救生梯，主要用于大中型城市的高樓；兩者是消防隊(duì)員登高救人，撲滅火災(zāi)時(shí)的主要工具；普通防火梯適用范圍為15米左右，云梯適用范圍為50米左右。兩者支撐于消防車，進(jìn)行協(xié)助逃生時(shí)需要有消防車停靠的場(chǎng)所。 與本發(fā)明類似的高樓逃生器一般按照減速機(jī)構(gòu)分類有電磁式、液壓式、齒輪式、螺桿式和機(jī)械摩擦式等。 1）液壓式使用液壓技術(shù)的緩降器，利用帕斯卡定律，將液體的壓力轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，傳動(dòng)力量大，能夠很好的完成高樓逃生的任務(wù)。在各部件制造中，對(duì)密封性、耐久性有很高的技術(shù)要求。該類產(chǎn)品體積較大，造價(jià)昂貴。 2）齒輪、行星輪式使用齒輪式的緩降器，利用齒輪嚙合，根據(jù)各級(jí)的傳動(dòng)比差異，降低下落的速度，達(dá)到勻速下降。該類產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)需要達(dá)到較高的精度，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不易維修。 3）螺桿式跟齒輪式相同，螺桿式緩降器利用傳動(dòng)比實(shí)現(xiàn)降速從而安全著地，同樣也需要很好的精度。螺桿式緩降器存在易自鎖，不能連續(xù)傳動(dòng)的問題，實(shí)際操作中需要不停的矯正逃生繩。 4）機(jī)械摩擦式機(jī)械摩擦式一般通過摩擦制動(dòng)，達(dá)到降速的目的。此類緩降器具有使用靈活便捷，結(jié)構(gòu)較為緊湊，在大樓斷電等情況下，此類緩降器能保證其正常的工作與續(xù)航能力。但該類型緩降器對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求很高。目前市場(chǎng)上該類產(chǎn)品價(jià)格普遍較高。目前市場(chǎng)上緩降器分為是單人使用型和反復(fù)實(shí)用型，單人使用型緩降器一般為便攜式，只能提供單人單次逃生，故成本較高，不適用于寫字樓等人員密集場(chǎng)所。反復(fù)使用型緩降器安裝在樓層固定位置，可以供多人反復(fù)使用。 本項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的緩降器，采用機(jī)械摩擦式，可雙向反復(fù)使用，在一定程度上繼承了上述優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也克服了一些缺點(diǎn)。
