CN114100015A - 离心体压迫式缓降器阻尼装置 - Google Patents

Abstract

一种离心体压迫式缓降器阻尼装置，涉及高空救生缓降器领域，为克服撞击式阻尼装置受力不合理、易损毁、造价高等弊端，该装置通过绳轮、增速机构带动驱动轮转动，驱动轮再推动若干个多角轮在凸棱圈上滚动，同时，驱动轮还推动相同数量的离心体做圆周运动，各离心体位于对应多角轮的靠近盒体中心一侧，离心体在离心力作用下一直向外压迫多角轮，而多角轮在滚动时，其各个角不断地推动离心体向内回缩，因而起到对驱动轮的阻尼作用。本发明装置仍采用撞击式，但该装置受力合理、不易损毁、制造成本低，并且阻尼效果明显，能显著提高缓降装置的安全稳定性。

Description

离心体压迫式缓降器阻尼装置

技术领域

本发明涉及一种高空救生缓降装置，具体涉及一种离心体压迫式缓降器阻尼装置。

背景技术

现有技术中的高空救生缓降装置，主要分为两种类型，一类是摩擦式，即通过高速旋转的离心体与盒体的内圆面之间的摩擦力限制转速，达到匀速缓降目的。其最大优点主要体现在如下两方面，一是结构简单、制造成本低；二是受力平稳，没有冲击力，不易发生意外损毁现象。存在问题主要也有两方面，一方面因两种金属材料之间的摩擦系数一般都较小，而摩擦生热后，摩擦材料的金属表层性质发生改变，硬度下降，造成摩擦系数的降低，阻尼效果下降，甚至缓降作用失效。有的缓降器尺寸较大，主要是增强阻尼效果，缺点是耗材多、重量大、成本升高。摩擦式阻尼装置存在的另一方面问题是，怕水、怕油，即一旦有水、油等介质进入摩擦副之间，因摩擦系数急剧下降，阻尼效果大幅度降低，甚至缓降作用也会失效。

高空救生缓降装置的另一种类型是撞击式，其阻尼作用主要来源于运行部件之间或运行部件与固定件之间的不停顿的连续撞击而非摩擦。其最大的优点是克服了水、油等介质进入缓降器的摩擦副而严重影响阻尼效果的弊端。目前现有技术中已有多项发明专利技术，其实质都是撞击式阻尼装置，只是结构不同。

所有的撞击式阻尼装置都涉及安全稳定性和造价两方面问题。安全稳定性方面，主要是存在部件因撞击导致磨损和毁坏的问题，其中部件毁坏主要是金属材料因撞击达到疲劳极限强度或遭受瞬间冲击力过大以及受力不合理而导致。造价问题主要是为防止部件损毁而选择特殊材料导致造价大幅度升高，这方面不仅涉及直接参与撞击部件的材料选择问题，其他相关传动部件均需提高抗破坏强度以及抗疲劳强度。

例如，一种“行星运行撞击式缓降器阻尼装置”（专利号ZL201811293808.8），提供了较好的设计思路和预期效果。其存在问题如前所述，为防止部件损毁需选择特殊材料、提高加工精度，进而导致造价较高。其主要原因是离心块所受撞击力传递给滑槽，滑槽再传递给小齿轮，最后传递给齿轮轴，而该齿轮轴只是一端固定在联动盘上，属于悬臂梁式结构，所受撞击力发生在齿轮轴的端头，受力很不合理，对材料、加工精度以及安装强度要求均很高。

发明内容

为克服撞击式阻尼装置存在的不足，本发明提供一种离心体压迫式缓降器阻尼装置，该装置主要是通过绳轮、增速机构带动驱动轮转动，驱动轮再推动若干个多角轮在凸棱圈上滚动，同时，驱动轮还推动相同数量的离心体做圆周运动，各离心体位于对应多角轮的靠近盒体中心一侧，离心体在离心力作用下一直向外压迫多角轮，而多角轮的各个角在滚动时不断地推动离心体向内回缩，因而起到对驱动轮的阻尼作用。本发明装置仍采用撞击式，但该装置受力合理，阻尼效果明显，还能显著提高缓降装置的安全稳定性。

本发明采用如下技术方案：

一种离心体压迫式缓降器阻尼装置，包括盒体、绳轮、增速机构和驱动轮，绳轮通过增速机构带动驱动轮转动，驱动轮设有按圆周均匀分布的若干个离心体腔，每个离心体腔内活动装配1个离心体，驱动轮转动时推动各离心体做圆周运动，其特征是：盒体的内圆面上设有内齿圈形状的凸棱圈，该凸棱圈上设有均匀分布的凸棱，驱动轮的边缘处还活动装配与离心体数量相同的若干个多角轮，各多角轮按驱动轮的圆周均匀分布，并与各对应离心体在同一半径线上，每个多角轮的角向内分别与离心体的外侧面活动接触、向外与凸棱圈上的凸棱啮合，当驱动轮转动时，驱动轮推动多角轮在凸棱圈上滚动，同时推动各离心体做圆周运动，离心体在离心力作用下不断地向外压迫对应的多角轮，而多角轮的各个角不断地推动对应的离心体向内回缩，进而使绳轮匀速转动，人体或重物匀速下落。

进一步，驱动轮由里侧驱动盘、外侧驱动盘和拨轮组合而成，拨轮位于里侧驱动盘、外侧驱动盘之间，并均与增速机构传动末端的齿轮装配、同步转动，拨轮的四周设有若干个半径方向的径向爪和若干个圆弧方向的弧形挡板，并与里侧驱动盘、外侧驱动盘的侧面共同围成若干个外侧有开口的离心体腔，里侧驱动盘、外侧驱动盘的边缘处均设有若干个按圆周均匀分布的径向的U形开口或圆孔，并在轴向上一一对齐，还在半径方向上位于离心体腔的外侧。

进一步，多角轮设有均匀分布的三个角或四个角，即分别为三角轮或四角轮，其中心两侧面设有转轴，该转轴凸出于多角轮的两个侧面，当采用四角轮时，该四角轮的转轴与对应的里侧驱动盘、外侧驱动盘的一对U形开口活动装配，当采用三角轮时，该三角轮的转轴与对应的里侧驱动盘、外侧驱动盘的一对圆孔活动装配。

进一步，当取消拨轮的弧形挡板时，里侧驱动盘上垂直设有通过冲压折弯形成的弯折爪，用以代替拨轮的弧形挡板。

工作原理：当驱动轮转动时，驱动轮推动多角轮在凸棱圈上滚动，同时推动各离心体做圆周运动，离心体在离心力作用下不断地向外压迫对应的多角轮，而多角轮的各个角不断地推动对应的离心体向内回缩，之后离心体再向外甩出，当离心体压在多角轮的两个角上时，离心体距离盒体中心最远，如此反复运行。因阻尼装置在刚启动时，离心体的离心力很小，多角轮容易滚动，所以本发明装置容易启动。随着驱动轮转速增高，离心体的离心力随之增大，多角轮推动离心体向内回缩所需做功（也即耗能）也越来越多，所以，离心体对多角轮以及驱动轮的阻尼作用也越来越大，最终驱动轮、绳轮匀速转动，人体或重物匀速下落。

本发明的有益效果是：采用离心体压迫式缓降器阻尼装置，在保持了不怕油、不怕水的性能特点的同时，阻尼效果明显，并使整体受力更趋合理，部件不易损毁，显著提高了缓降器的安全稳定性和使用寿命，并且结构简单，制造成本低。

下面结合图1至图16对本发明进一步说明。

附图说明

图1：离心体压迫式缓降器阻尼装置结构示意图；

图2：图1的A-A视图；

图3：里侧驱动盘示意图；

图4：外侧驱动盘示意图；

图5：拨轮示意图；

图6：离心体主视图；

图7：图6的俯视图；

图8：四角轮主视图；

图9：图8的俯视图；

图10：里侧驱动盘设有弯折爪时的阻尼装置示意图；

图11：设有弯折爪的里侧驱动盘主视图；

图12：图11的右视图；

图13：取消弧形挡板时的拨轮示意图；

图14：与多角轮接触的外侧面设有斜面时的离心体示意图；

图15：采用三角轮时的阻尼装置示意图；

图16：采用三角轮时的里侧驱动盘示意图。

各图中：1:盒体，2:绳轮，3:内齿圈，4:行星齿轮，5:中心齿轮，6:凸棱圈，7:凸棱，8:驱动轮，9:里侧驱动盘，10:弯折爪，11:外侧驱动盘，12:U形开口，13:圆孔，14:拨轮，15:径向爪，16:弧形挡板，17:离心体，18:斜面，19:四角轮，20:三角轮，21:转轴。

具体实施方式1：

图1、2为本发明提供的一种离心体压迫式缓降器阻尼装置（以下简称阻尼装置）的总体结构示意图。该阻尼装置包括盒体1、绳轮2、内齿圈3、行星齿轮4、中心齿轮5、凸棱圈6、驱动轮8、4个离心体17和4个四角轮19。其中内齿圈、行星齿轮、中心齿轮共同构成增速机构，行星齿轮的齿轮轴安装在绳轮上，最终绳轮带动传动末端的中心齿轮高速转动。

如图1、2所示，凸棱圈6设置在盒体1的内圆面上，凸棱圈6为内齿圈形状，其上设有均匀分布的凸棱7。凸棱圈6单独制作，再与盒体内圆面通过螺钉固定装配。

如图1～5所示，驱动轮8由里侧驱动盘9、外侧驱动盘11和拨轮14组成，其中心均为内齿圈形状，并与中心齿轮5装配、同步转动。

如图3、4所示，里侧驱动盘9、外侧驱动盘11均为圆盘形，其边缘处设有4个按圆周均匀分布的U形开口12，并在轴向上一一对齐。

如图5所示，拨轮14的周围设有均匀分布的4个径向爪15和最外侧的4个圆弧方向的弧形挡板16。如图2、5所示，拨轮14位于里侧驱动盘9、外侧驱动盘11之间，拨轮与里侧驱动盘、外侧驱动盘共同围成4个离心体腔，其外侧均为开口形状，U形开口12在半径方向上位于离心体腔的外侧。

如图6、7所示，离心体17活动装配于离心体腔中，离心体17的形状与离心体腔匹配，离心体17的外侧面的中间为一平面。离心体两端向外凸出，是为了增大离心体质量和总体结构紧凑。

如图8、9所示，四角轮19的4个角均匀分布，其中心设有转轴21，该转轴21凸出于四角轮19的两个侧面，该转轴21活动装配在里侧驱动盘9、外侧驱动盘11的一对U形开口12中。

如图1、2所示，四角轮19的角与凸棱圈6啮合，同时穿过离心体腔的开口与离心体17外侧中间的平面活动接触。

如图14所示，离心体17与四角轮19接触的外侧面还能采用斜面（或圆弧面），目的是增大离心体回缩距离，增强阻尼效果。

如图2所示，里侧驱动盘9的外侧边缘与内齿圈3的侧面活动接触，即通过内齿圈的侧面起到限位作用，防止里侧驱动盘以及四角轮19的转轴21的端头与行星齿轮4发生碰撞接触。

工作原理：当驱动轮8转动时，驱动轮推动四角轮19在凸棱圈6上滚动，同时推动各离心体17做圆周运动，离心体在离心力作用下不断地向外压迫对应的四角轮，而四角轮的各个角不断地推动对应的离心体向内回缩，之后离心体再向外甩出，当离心体压在四角轮的两个角上时，离心体距离盒体1的中心最远，如此反复运行。因阻尼装置在刚启动时，离心体的离心力很小，四角轮容易滚动，所以本发明装置容易启动。随着驱动轮转速增高，离心体的离心力随之增大，四角轮推动离心体向内回缩所需做功（也即耗能）也越来越多，所以，离心体对四角轮以及驱动轮的阻尼作用也越来越大，最终驱动轮、绳轮匀速转动，人体或重物匀速下落。

在本实施方式中，设定绳轮与中心齿轮的转速比为1：4，则绳轮每旋转一周，中心齿轮以及驱动轮均转4周。驱动轮每转1周，每个四角轮的角与离心体碰撞18次（按本实施方式中的凸棱数量为18计算），4个四角轮的角与离心体共撞击72次。按绳轮缠绕钢丝绳处的直径4.6cm 计算，其周长为14.44cm。若人体或重物下落速度100cm/秒，则绳轮的转速为6.94转/秒，则4个四角轮与离心体撞击次数合计为：6.94*4*72=1998.72次/秒，因此会实现非常好的阻尼效果：因为在缓降速度不变情况下，撞击频率越高，单次撞击所需阻尼耗能越少，部件所受冲击力就越小，缓降器的安全稳定性越好、使用寿命越长。为减少磨损，盒体内需注入适量润滑油。

具体实施方式2：

如图10所示，在实施方式1的基础上，只对驱动轮8做如下结构改变：拨轮14保留径向爪15，取消弧形挡板16（如图13所示）。同时，如图11、12所示，里侧驱动盘9的边缘处通过冲压折弯设有弯折爪10，即弯折爪代替了弧形挡板。

在本实施方式中，拨轮14由冲压件叠加而成，里侧驱动盘9、外侧驱动盘11也均为冲压件，目的是降低制造成本而功能不变。

具体实施方式3：

如图15所示，本实施方式与实施方式1的区别为：用三角轮20替代四角轮，该三角轮的转轴21与里侧驱动盘9、外侧驱动盘11的一对圆孔13活动装配（如图16所示）。

在本实施方式中，之所以采用圆孔13与转轴21装配，是因为若继续采用U形开口与转轴装配，三角轮20的角推动离心体17回缩的距离较小而影响阻尼效果。

在本实施方式中，还能采用实施方式2的冲压结构的驱动轮（但需将U形开口12改为圆孔13），其性能不变，而成本降低。

Claims (4)

1.一种离心体压迫式缓降器阻尼装置，包括盒体、绳轮、增速机构和驱动轮，绳轮通过增速机构带动驱动轮转动，驱动轮设有按圆周均匀分布的若干个离心体腔，每个离心体腔内活动装配1个离心体，驱动轮转动时推动各离心体做圆周运动，其特征是：盒体的内圆面上设有内齿圈形状的凸棱圈，该凸棱圈上设有均匀分布的凸棱，驱动轮的边缘处还活动装配与离心体数量相同的若干个多角轮，各多角轮按驱动轮的圆周均匀分布，并与各对应离心体在同一半径线上，每个多角轮的角向内分别与离心体的外侧面活动接触、向外与凸棱圈上的凸棱啮合，当驱动轮转动时，驱动轮推动多角轮在凸棱圈上滚动，同时推动各离心体做圆周运动，离心体在离心力作用下不断地向外压迫对应的多角轮，而多角轮的各个角不断地推动对应的离心体向内回缩，进而使绳轮匀速转动，人体或重物匀速下落。

2.根据权利要求1所述的一种离心体压迫式缓降器阻尼装置，其特征是：驱动轮由里侧驱动盘、外侧驱动盘和拨轮组合而成，拨轮位于里侧驱动盘、外侧驱动盘之间，并均与增速机构传动末端的齿轮装配、同步转动，拨轮的四周设有若干个半径方向的径向爪和若干个圆弧方向的弧形挡板，并与里侧驱动盘、外侧驱动盘的侧面共同围成若干个外侧有开口的离心体腔，里侧驱动盘、外侧驱动盘的边缘处均设有若干个按圆周均匀分布的径向的U形开口或圆孔，并在轴向上一一对齐，还在半径方向上位于离心体腔的外侧。

3.根据权利要求1所述的一种离心体压迫式缓降器阻尼装置，其特征是：多角轮设有均匀分布的三个角或四个角，即分别为三角轮或四角轮，其中心两侧面设有转轴，该转轴凸出于多角轮的两个侧面，当采用四角轮时，该四角轮的转轴与对应的里侧驱动盘、外侧驱动盘的一对U形开口活动装配，当采用三角轮时，该三角轮的转轴与对应的里侧驱动盘、外侧驱动盘的一对圆孔活动装配。

4.根据权利要求1、2所述的一种离心体压迫式缓降器阻尼装置，其特征是：当取消拨轮的弧形挡板时，里侧驱动盘上垂直设有通过冲压折弯形成的弯折爪，用以代替拨轮的弧形挡板。

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