２０１１年８月 机电技术 ３３ 一种高楼逃生器舟 钱艺斌林振云 罗淑娴 马文斌 阮学勇 刘开昌 （福州大学机械工程及自动化学院，福建福州３５０１０８） 摘要：介绍一种新型高楼逃生器，该逃生器设计了用于安装滚筒等的机架，用于防止麻绳脱离滚筒的压绳框，用 于控制降落速度的减速机构。作为高楼逃生装置，该逃生器可以解决被困于高楼火灾、爆炸等的人员自救逃生问题，且 装置所用的麻绳设置了两个自由端，可以连续使用，效率高。 关键词：高楼逃生装置；减速机构；双向升降 中图分类号：ＴＵ８９９ Ｘ９２４．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—４８０１（２０１１）０４—０３３—０３ 城市火灾是一种发生频率高、涉及面广、破 用液体流动阻尼把人体势能转化成液体热能，以 坏性大、反响强烈的突发性灾害。随着建筑高度 达到降低速度的目的。其主要特点是由于液体阻 的增加和日趋密集，建筑的安全隐患也越来越多， 尼的大小取决于外负载，所以不论人体质量的大 即使在发达国家，高楼处处可见，当其高楼遇到 小均能以比较恒定的速度下降。但现在此类的高 火灾、爆炸等事件时，由于时间、空间等诸多因 楼逃生器结构庞大，实用性不强。 素的，遇困人员自救逃生是一个亟待解决的 项目组认为逃生器应该具有结构紧凑、工艺 重要问题。高楼突然失火，电梯不能用、楼梯阻塞、 简单、安全可靠、使用方便、平稳快速、成本低 飞不上去也跳不下来，这样突发性灾害的情况每 廉等特点。通过前面两种方式的高楼逃生器的研 年都有发生，也有很多人因无法逃生而遇难。因 究比较，设计了一款逃生器。该逃生器利用摩托 此用于高楼失火等事故时的逃生装置是十分必要 车的刹车原理，结构简单，与现存高楼逃生器的 的。 相比，本设计采用麻绳，摩擦系数受外因影响较 在人们将越来越多的精力和时间都投入到对 小，减速装置的设计中运用了摩托车的刹车原理， 安全问题保障研究的同时，却忽略了最基础的一 使用安全且操作方便，不仅满足了高楼逃生器的 种手段；在人们越来越多的用到各种高科技和现 基本特点，同时也能满足多人连续逃生。该项目 代手法进行安全保障的同时，却忽略意外事件的 获第四届“路达杯”福建省大学生机械创新设计竞 发生时，可借助最基础和最简单的方式逃生，而利 赛一等奖、第四届全国大学生机械创新设计大赛 用机械装置的方式显然是最安全和稳定的逃生方 二等奖。 法之，一。 ２设计方案说明 １ 设计思想 图１所示是本设计的高楼逃生器，主要包含 目前市场上的高楼逃生器主要有以下两种形 机架、压绳框、减速机构、滚筒、轴、逃生绳索 式： 和用于调速的绳索等。逃生绳索采用麻绳，调速 （１）包角加手控式。该类逃生器是利用增加 绳索采用尼龙绳。所有功能和动作完全可以依靠 钢丝绳与固定轮之间的包角，使得钢丝绳与钢丝 逃生人员自己操作来实现。 轮之间的摩擦力增加。再利用手控装置，进一步 本作品的使用方法：逃生人员穿着与逃生绳 调节下降速度的快慢。此类方案虽然结构简单， 索连接好的安全带，逃生人员下降过程中通过逃 但是受摩擦系数影响较大，若包角太大有可能卡 生绳索驱动滚筒转动，下降时逃生人员可通过拉 住，若包角太小则控制有困难且不易操作。 动调速绳控制减速机构，以调节滚筒的转速，获 （２）液体流动阻尼式。液体流动阻尼式是利 得一个舒适的下降速度。 基金项目：国家大学生创新性实验计划基金资助项目（２００９１ｏ３８６０３） 作者简介：钱艺斌（１９８８一），男，本科学生，研究方向：机械设计制造及其自动化。 通讯作者：ＲＩＪＴＩ：￣（１９６７一），男，副教授，，硕士生导师，研究方向：机械设计及理论。 ３４ 机电技术 ２０１１年８月 图１ 高楼逃生器的实物图 １．预紧螺母；２冻Ｕ车机构：３．调速手柄；４．调速尼龙绳： ５．滚筒；６．麻绳；７．机架竖臂；８．机架横梁；９压力绳框： １Ｏ．压绳轮： ２．１机架 机架由槽钢和钢板通过焊接和螺纹连接而 成，如图２所示，把水平放置的槽钢１当一横梁， 两端焊接了两块钢板２用于与竖直放置的槽钢连 接，该连接采用螺栓３和螺母４。 槽钢的材料为碳素结构钢Ｑ２３５，本设计采用的 槽钢为型号５的槽钢，其截面面积 ＝６．３９ｃｍ ［１】， 利用材料力学知识，经校核，该结构可以满足强 度要求。 图２机架结构示意图 １．５号槽钢；２．钢板；３．螺栓；４．螺母 ２－２压绳框 压绳框的结构如图３所示，它由钢板１、钢 框２、压绳轮３、调节螺栓４和导轮５组成。压绳 轮３通过调节螺栓４与设置有螺纹孔的钢框２连 接，通过调节调节螺栓４可以控制绳索与滚轮间 的压紧力，压绳框通过钢板１与机架固定连接， 另外压绳框上装有导轮５，可减小逃生绳与压绳 框之间的摩擦，减小损耗。 －’＿｜‘ ／ ，１ ／ ＼ 、Ｊ 图３压绳框结构示意图 １．钢板；２．钢框；３．压绳轮； ４．调节螺栓：５．导轮 ２．３减速机构 减速机构为本设计的核心机构，它利用了摩 托车刹车部件的刹车原理，该刹车原理为：通过 刹车拉线或拉杆，拉动一个翻板，使刹车蹄块向 外张开直径变大接触到刹车毂，通过刹车蹄块与 刹车毂的摩擦增加阻力来达到减速制动的目的。 具体结构如图４所示，工作过程中通过调速绳索 带动减速手柄运动，拉动减速线。减速线与滚筒 侧面的减速机构上的削边销３的露出柄固连，从 而带动削边销３转动，增大摩擦皮的径向尺寸， 使摩擦皮与滚筒之间的摩擦力增大，起到减速效 果。本装置的动力来源于使用者拉尼龙绳的拉力， 因此在逃生人员使用过程中的下降速度完全可由 逃生人员自行控制。且逃生绳索有两个自由端， 当第一位逃生人员安全下降到地面时，绳索的另 一自由端升到了原来的高度，第二位逃生人员可 以继续使用本作品逃生，省去了传统逃生器所需 的收绳时间，为被困人员赢得了宝贵的逃生时间。 图４减速机构不恿圈 ｌ＿滚筒；２．摩擦皮；３．削边销 ２．４滚筒 滚筒的结构示意图如图５所示，滚筒上设计 有ｖ型槽，用于缠绕逃生绳索，采用Ｖ型槽的结 构有利于增大逃生绳索与滚筒之间的摩擦力，有 利于逃生绳驱动滚筒转动，且可以防止打滑。 第４期 钱艺斌等：一种高楼逃生器 ３５ 加工制作并装配好的实物如图１所示。 ３ 结语 本设计可实现双向升降，多人多次地安全逃 生，在使用过程中，人的体重差异不会对下降速 度有很大的影响，不同体重的人都可以利用本产 品，可自己掌握一个自身舒适的下降速度实现安 全逃生，经试验效果良好，具有较大的市场推广 价值。 图５滚筒结构示意图 参考文献： ［１］吴宗泽，罗圣国．机械设计课程设计－Ｙ－ｍ（第三版）［Ｍ】．北京：高等教育出版社，２００９． ［２】刘鸿文．材料力学（第四版）［Ｍ】．北京：高等教育出版社，２００８． ●－－●＿－■＿＿●■■■■■●－＿＿＿＿－●●■■－●●＿＿＿－－－－■●■■■■＿＿＿－＿＿＿■■■■■■＿●＿－－－●●■■■■■■＿＿●＿■■●■■■■●＿＿＿＿－■■■●■■■●■＿－■●■■■■■ （上接第３２页） ３ ＥＰＳ盲子Ｌ加工实例 在软件中设置相应的形状参数，得到泡沫方 孔阵列加工产品，见图８。 加工时首先要设置加工参数，加工参数设置 界面如图７所示。应用软件包含了七种加工模式。 图８方孔阵列 用户需要根据模型的形状及外型选择一种加工模 ４结论 式，因四种加工模式彼此相互排斥，因此，在软 件当前只有一种加工模式在运行。因此，用户在 仿形加工是聚苯乙烯泡沫塑料加工中一种重 加工模型时首先必须选择一种加工模式，为了方 要的加工技术，它是通过弯制不同形状的电热丝， 便操作，将加工模式与加工参数设置在一起。加 实现部分三维实品的加工。论文利用现有的 工的第一步要选择所要的加工模式，本软件可实 便携聚苯乙烯泡沫塑料设备，合理设计附件结构， 现利用仿形电热丝，实现圆孔、矩形槽、两端圆 使仿形电热丝能够实现正反转动、二维平移及多 形槽、左矩形右圆形槽、左圆形右矩形槽、梯形 丝同步加工的功能，机构不使用时能够随时提起， 槽、阶梯槽加工。选择加工模式后，填写加工模 成本低廉、便于携带。实现商品包装件的中小批 式所需要的加工参数，然后进行加工。 量化加工，取代目前的手工操作和模具加工。 参考文献 ［１】陈太喜，尚仕波，方亮，等．低成本、便携式的ＥＰＳ快速成形系统［Ｊ］．工程设计学报，２００８（５） ［２】尚仕波．ＥＰＳ快速成形机设计与制作［Ｄ】．徐州：中国矿业大学，２００７．
