摩擦式高楼逃生器的设计

程 琴，史书林

（徐州工业职业技术学院 机电工程技术学院，江苏 徐州 221140）

0 引言

随着现代化程度不断地深入，高楼居住人群也在不断的曾多，在灾难这样的突发事件来临时做好逃生准备显得尤为重要，第一时间的逃生才是唯一的做法，而拥有一套快速逃生设备是必不可少。目前市场上的高楼逃生器品种单一、操作复杂、安全性较差。这里设计的高楼逃生器，是利用摩擦盘和摩擦块进行制动，速度平稳，下滑速度过大时，自锁机构可使其止动，解锁后可继续下行。

1 国内外研究概况

国内生产厂家及规模还是小型化、多数是作为本公司的小产品，没有成熟的技术和相关的设计研发部门，而且品种单一，操作复杂，安全性较差。市场上安全性最高的是浙江省江山市宇安消防器材厂生产的缓降器，是利用行星产量通过缓降绳索带动主机内的行星轮减速机构运转与磨擦轮毂内的磨擦块产生磨擦作用，保证使用者依靠自重始终保持一定速度平衡、安全缓降至地面，无需其他辅助动力。但该缓降器没有超速制动机构，一旦摩擦副失效，将带来灾难性的后果。而且使用时需要把缓降器从消防箱中取出后挂到支撑架上，这样会浪费宝贵的时间。另外，一旦楼外有障碍物时，会浪费更多时间。柔性救生滑道需要人的四肢撑开，需要一定的技巧，不适用于易惊慌的人和老人小孩。无动力循环救生梯体积笨重，安装空间大，故其适用范围严重受限，尤其不适用于家庭[2]。另外，国内有人提出利用气压制动来限速，但只是处于概念阶段，而且存在成本高、发生火灾时密封件易损坏的缺点。国外的研究状况和国内类似，但价格较高。

2 逃生器的结构及原理说明

本逃生装置的原理如图1所示，主要包括摩擦盘部分、棘轮机构部分、主体机架部分、轴、钢丝绳、挂钩、调速绳、逃生衣和专用逃生器支架等。本逃生器采用设计的专用的可伸缩支架固定在阳台或窗户边上，外形设计美观，平时可以作为装饰品，而当发生火灾或地震时，逃生人员穿上逃生衣，然后把逃生衣的挂钩挂在逃生器的挂钩上并跳出窗外，便可在稳定的速度下下降，直至着地。

本摩擦式逃生器工作原理：主要是利用摩擦盘2 和摩擦垫4 相对转动时的摩擦力力矩来平衡体重所产生的力矩，进而稳定下降的速度，使其人体适应的速度范围内下降（＜0.5m/s）。该装置还增加了超速止动装置：棘轮9 在装置旋转下降时，不停地拨打棘爪10 使得其不断地摆动，当下降加速度超过一定值时，致使棘爪得到的摆幅增大，棘爪的一端卡进棘轮槽，抱死棘轮，逃生人员停止下降。然后拉动解锁装置，使棘爪脱离棘轮，棘轮继续转动，逃生人员继续下降直至着地。当第一个人着地时，松开逃生衣，在弹簧片6的弹力作用下，棘轮反转，使逃生衣随钢丝绳7 迅速上升。当逃生衣到达顶端时，其他逃生人员可继续逃生。

逃生器支架用来固定逃生装置，如图2所示。平时可把支架闭合起来，如图2（a）所示，用来挂起逃生器，可作为装饰品。当需要使用逃生器时，把支架打开，如图2（b）所示，把支架的一根杆伸出窗外，逃生器固定在上面，穿上逃生衣挂在逃生器挂钩上即可下降。当逃生人员可靠到达地面时，可以一拉一根在棘爪上的绳子，使得下降的绳子快速收缩，下一个逃生人员可以继续使用。

图3所示为设计的逃生器装置的实物结构图以及现场试验，通过不断的设计和修改，并利用Pro/E 进行建模优化，然后多次进行现场试验，可以满足该装置的基本功能。

图1 逃生装置工作原理图Fig.1 Working principle of escape apparatus

3 创新特色

（1）结构简洁、合理。

（2）绳索及安全带均采用高强度原材料，低延伸率，安全有保障。

（3）安全带稳定性高，合理舒适，避免造成额外身体损伤。

（4）往复式设计。一人安全落地后，另一人可马上开始下降，如此往复连续下降，无需人工拉回绳索，节省时间。

图2 逃生器支架Fig.2 Support of escape apparatus

图3 逃生器实物照片Fig.3 Photos of escape apparatus

（5）操作简便，无需专门训练。

（6）包装简洁实用，便于即取即用，高档大气，适于陈列存放。

（7）带有自锁机构，使用更加安全。

4 结论

本设计可实现双向升降，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，可以适用于各类建筑逃生装备（住宅楼、办公楼、写字楼、教学楼、商业楼、银行、医疗建筑、宾馆、等公共、娱乐场所）、消防救援，自救等及高（低）空作业装备，具有一定的推广价值。

[1]张昊，李宏文，沈金波.建筑火灾逃生新方法—室外紧急疏散[J].建筑科学，2008，1.

[2]杨家军，张卫国.机械设计基础[M].武汉：华中科技大学出版社，2003.

[3]张莹.机械设计基础（下册）[M].北京：机械工业出版社，1997.

[4]张宝均.机械设计课程设计[M].北京：机械工业出版社，2005.