一种双向变轨式缓降器阻尼装置制造方法
一种双向变轨式缓降器阻尼装置制造方法
【专利摘要】一种双向变轨式缓降器阻尼装置，包括盒体、中轴、驱动盘、离心体、推杆、拉杆及添加润滑油的变轨滑道，离心体在变轨滑道中运行，其特征是：驱动盘推动离心体做圆周运动时，各离心体受内侧滑道、外侧滑道上的凸起的阻碍作用或离心体之间的相互推、拉作用，不断地向外、向里交替改变运行轨迹，离心体重心的实际运行轨迹不再是平滑的圆周线，而是呈圆形封闭的波浪线或S形曲线，离心体所受滑道的正压力会产生一个分力对驱动盘起到阻尼作用。离心体可以是钢球、圆柱体或滑块，运动方式为滚动或滑动。本装置各部件受力均衡、冲击小，磨损小，阻尼效果和可靠性非常突出，不受水、油等润滑介质的影响，可使用普通金属材料，制造成本较低。
【专利说明】一种双向变轨式缓降器阻尼装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高空缓降装置，具体涉及一种双向变轨式缓降器阻尼装置。【背景技术】
[0002]现有技术中的高空救生缓降器或其它场合使用的缓降装置，多数通过旋转部件的离心力使摩擦副之间产生摩擦力，限制绳索缠绕机构的旋转速度，达到缓降目的。因离心力与线速度平方成正比，所以如果想获得足够的离心力以及摩擦力，就必须有足够的转速，而高转速就需要较大传动比的增速机构。其次，当回转半径确定后，离心力与角速度或转速的平方成正比，当转速较低时离心力很小、作用不明显，当转速增高时会加速增大，所以不添加增速机构，离心力的作用和阻尼效果体现不出来。如果选择与离心力没有关系的机构限制转速，势必造成缓降器启动初期的阻力过大，甚至由于长期闲置不用、锈蚀、灰尘等因素导致较小重物或体重较轻者无法下落。另外，多数利用摩擦阻尼的缓降器都怕水、怕油，一旦有水、油等介质进入，阻尼功能大幅度降低，甚至缓降作用失效。
[0003]非摩擦式缓降器也有多种，各具特色。如利用液力阻尼装置、空气阻尼装置的缓降器，其结构较复杂，加工精度要求较高，造价也偏高。有的缓降器因主要部件之间受力不合理，相互作用力、冲击力较大，因而选用优质合金材料，造价高。有的缓降器受力分析不全面，在360度角的圆周运动中虽有阻尼作用，也有未予以考虑的增速作用即副作用，整体阻尼效果可能大打折扣。还有的缓降器随下落者一同下落，通过人为控制实现速度控制，但作为高空逃生缓降器，不可能每个人都能在慌乱、紧张、惊恐状态下正常操作缓降装置，此时能确保安全缓降是最主要的和最基本的设计目标，操作简单易行可能更实用。
[0004]做匀速圆周运动的物体，向心力(外力的合力)使之产生向心加速度、时刻改变运动方向，但不做功。当物体改变运行轨迹、向内侧或外侧偏移并做曲线运动时情况则不同，其中物体向内偏移、缩小回转半径、形成螺旋形轨迹时需要外力做功；物体向外偏移，沿着外侧另一个圆形或螺旋形轨道运行时也需要外力做功。所以，强制促使物体一边做圆周运动，一边向内、向外反复偏移，交替改变运行轨迹，就会产生阻尼作用，这就是本实用新型的技术设计主体思路。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于:提供一种双向变轨式缓降器阻尼装置，并实现如下目标:
[0006]1.在离心体原来的圆周运行轨道上设置变轨滑道或其它限制机构，强制促使离心体向外、向内反复偏移，交替改变运行轨迹，使实际运行轨迹不再是平滑的圆周线，而是呈圆形封闭的波浪线或S形曲线，并因此产生阻尼作用，阻尼效果明显，且运行稳定、可靠、磨损小、冲击小，使用寿命长；
[0007]2.阻尼装置可注入润滑油，即不怕油、不怕水，同时还能防止锈蚀、减少磨损；
[0008]3.总体结构简单，制造成本低。[0009]本实用新型采用如下技术方案:
[0010]一种双向变轨式缓降器阻尼装置，包括盒体、中轴、驱动盘、离心体、推杆、拉杆、注入润滑油的变轨滑道，其中，驱动盘与中轴固定装配且可在盒体内转动，中轴与钢丝绳卷筒或绳索缠绕机构或其增速机构的齿轮装配并随之转动，变轨滑道固定于盒体内部，变轨滑道包括内侧滑道、外侧滑道，内侧滑道、外侧滑道的表面设有均匀分布的凸起，呈波浪状或设有凸棱折角的圆周曲面，离心体在圆周方向上对称均匀分布，并与驱动盘活动接触或活动装配，驱动盘转动时推动离心体在变轨滑道内运行，主要技术措施是:使离心体做圆周运动时不断地向外、向里交替改变运动方向和运行轨迹，离心体重心的实际运行轨迹是呈圆形封闭的圆滑波浪线或S形曲线，任何一个离心体在做一个周期循环的波浪线或S形曲线运动过程中包含向内、向外两次变轨，并且至少向一个方向(向内或向外)的变轨运动是通过一个滑道上的凸起的上坡段曲面来完成的，向另一个方向的变轨运动则通过另一个滑道的凸起曲面来完成或通过两个对称离心体之间的推力或拉力来完成。
[0011]进一步，变轨滑道可以为2组以上，均位于同一圆周横截面上，且同轴心，对应的离心体为2组以上，每组变轨滑道包括内侧滑道和外侧滑道，由内、外侧滑道共同实现离心体向内、向外双向交替变轨运动，驱动盘上设有驱动销，分别伸到滑道中并推动离心体运行。
[0012]进一步，变轨滑道的凸起横截面形状为弧线形时，变轨滑道整体为圆滑波浪线或S形曲线构成的封闭圆形，此种情况下离心体受到轨道壁的正压力比较均衡，瞬间冲击力较小。变轨滑道的凸起横截面形状为等腰三角形或等腰梯形且两凸起相邻时，变轨滑道为折线构成的封闭圆形，离心体所受瞬间冲击力相对较大，但变轨滑道易于加工制造。
[0013]进一步，变轨滑道的内侧滑道可取消，只设置外侧滑道，外侧滑道的凸起数为奇数(即3、5、7、9等)，任何一个凸起的中心点与对面的两个凸起的中间点均处于同一条直径线上，同时还必须使每两个对称的离心体直接活动接触，或通过一个推杆活动接触，接触后的两离心体的总长度小于等于外侧滑道最大内经值与一个凸起最大高度值之差，任何通过中轴心的直径线与滑道的两交点的间距均相等，当外侧滑道的凸起使其中一个离心体向内侧改变运行轨迹时同步推动另一离心体向外侧改变运行轨迹，并且使两离心体交替做同样的运动。
[0014]进一步，只设置外侧滑道时，可采用纯摩擦式阻尼方式，两块状离心体的外侧端部为圆弧形，与外侧变轨滑道内壁活动接触，两离心体内侧端部相互接触，接触后的两离心体的总长度小于等于外侧滑道最大内经值与一个凸起最大高度值之差。因两离心体之间只有推力，也可做成一体结构，其中间部位的长孔与中轴活动装配。
[0015]进一步，只设置外侧滑道时，也可采用圆柱形的离心体滚动式阻尼方式，每个离心体的圆柱面中间设有凹槽，与驱动盘的开口活动装配，两离心体均沿着外侧滑道滚动。两圆柱形离心体之间设有一推杆，推杆中间的长孔与中轴活动装配，推杆两侧为圆弧形，并分别与两离心体接触，接触后的两离心体的总长度小于等于外侧滑道最大内经值与一个凸起最大高度值之差。离心体可以为4个，每两个为一组，仍通过推杆活动接触，两个推杆呈十字交叉重叠或装配于驱动盘两侧。
[0016]进一步，整个阻尼装置中只设置一个内侧滑道，并且内侧滑道的凸起数为奇数，且均匀分布，任何一个凸起的中心点与对面的两个凸起的中间点均处于同一条直径线上，离心体沿着内侧滑道表面运行，同时每两个对称的离心体之间通过一个拉杆连接，即拉杆的两端分别与两个离心体装配，连接后的两个离心体的间距保持不变，并且大于等于内侧滑道最小外经值与一个凸起最大高度值之和，任何通过中轴心的直径线与滑道的两交点的间距均相等，当内侧滑道的凸起使其中一个离心体向外侧变轨时同步拉动另一离心体向内侧变轨,并且两离心体交替做同样的运动。因两离心体之间只有拉力，也可做成一体结构,其中间部位的长孔与中轴活动装配。
[0017]进一步，离心体可以是若干个球体(钢球)、圆柱体或滑块，运动方式为滚动或滑动。
[0018]进一步，变轨滑道内注入润滑油，主要是防止部件锈蚀、减少磨损。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1:1组内、外侧滑道装配示意图的主视图；
[0020]图2:2组内、外侧滑道装配示意图的主视图；
[0021]图3:1组内、外侧滑道驱动盘A结构示意图；
[0022]图4:外侧滑道圆柱形离心体滚动式装配示意图；
[0023]图5:外侧滑道圆柱形离心体滚动式驱动盘B的主视图；
[0024]图6:圆柱形离心体结构示意图；
[0025]图7:推杆结构示意图；
[0026]图8:外侧滑道块状离心体滑动式装配示意图；
[0027]图9:外侧滑道块状离心体滑动式驱动盘C结构示意图；
[0028]图10:块状离心体结构示意图；
[0029]图11:加重块形离心体A结构示意图；
[0030]图12:内侧滑道加重块形离心体B滑动式装配示意图；
[0031]图13:内侧滑道加重块形离心体B滑动式驱动盘D的主视图；
[0032]图14:加重块形离心体B和通用销装配示意图；
[0033]图15:凸起为等腰梯形外侧滑道示意图。
[0034]各图中:1:盒体，2:中轴，3:驱动盘A，4:驱动销，5:变轨滑道，6:内侧滑道，7:夕卜侧滑道，8:圆珠状离心体，9:圆柱形离心体，10:块状离心体，11:推杆，12:推杆长孔，13:凹槽，14:U形开口，15:三角形或梯形凸棱，16:加重块形离心体A，17:离心体长孔，18:半径线，19:拉杆，20:通用销，21:加重块形离心体B，22:驱动盘B，23:驱动盘C，24:驱动盘D0
【具体实施方式】
[0035]下面结合图1至图15说明本实用新型提出的一种双向变轨式缓降器阻尼装置的具体结构和工作原理。
[0036]实施方式1:内侧滑道、外侧滑道共同变轨方式
[0037]如图1、图3所示，在盒体的一个内侧侧面上加工一个波浪状环形变轨滑道5，加工方法可采用铣床加工或压铸加工等方式，变轨滑道宽度15.1mm，横截面形状为矩形，变轨滑道的两个圆周曲面由内侧滑道6和外侧滑道7构成，整个变轨通道中，与轴心线垂直的两个平面由盒体侧面及驱动盘A3构成，在滑道内装入直径15_的圆珠状离心体8(钢珠)或圆柱形离心体9 (滚柱)，驱动盘A3与中轴2固定装配，驱动盘A3的侧面设有4个驱动销4。驱动销4插入变轨滑道5中，因其直径较小(6_)，做圆周运动时与内、外滑道的凸起无接触。驱动盘A3转动时，通过驱动销4推动钢珠或滚柱滚动，钢珠或滚柱遇到内侧滑道或外侧滑道的凸起时，会向外或向内变轨，并产生对驱动销的阻力作用。转速越高，阻尼作用越强；凸起的坡度越大，阻尼作用越大；钢珠或滚柱的质量越大，阻尼作用越大，最终到达平衡，重物或人体匀速下落。
[0038]在图1中，离心体向内变轨的实际运行轨迹为N曲线，向外变轨的实际运行轨迹为W曲线。Q为离心体重心相对于轴心的切线方向。
[0039]实施方式2:2组内侧滑道、外侧滑道同轴心设置变轨方式
[0040]如图2所示，采用双变轨滑道，阻尼作用则增大一倍以上，可以降低驱动盘的转速及相应的传动比，但总体尺寸增大。此时，驱动盘的驱动销则相应增加一组，分别插入各自的变轨滑道中。
[0041]实施方式3:外侧滑道、离心体相互推动变轨方式
[0042]当钢珠或滚柱的直径较大时，受总体尺寸及重量限制，内侧滑道的尺寸会较小，凸起所受离心体的压力较大且比较集中，磨损相对较大，故也可取消内侧滑道，但必须增加其它机构才能同步实现双向变轨。
[0043]在图1和图2中，内侧滑道6的凸起只会使离心体向外侧变轨，外侧滑道7的凸起只能使离心体向内侧变轨，所以取消内侧滑道6后，离心体只能向内侧变轨，当离心体运行到凸起最高点后会沿着该位置的瞬时运动方向飞行，当抵达前方的外侧滑道7后再沿着接触点的曲线轨道运行，故此过程只是实现了单方向变轨。实现双向变轨的措施为:外侧滑道的凸起数必须为奇数，即凸起数为3、5、7、9、11等，并且均匀分布，如图4、图8所示，则任何一个凸起的中心点与对面的两个凸起的中间点均处于同一条直径线上，再使每两个对称的离心体直接活动接触(图8)，或做成一体结构(图10中的10-a)，或通过一个推杆11活动接触(图4)，当外侧滑道7的凸起使其中一个离心体向内侧变轨时同步推动另一离心体向外侧变轨，并且两离心体交替做同样的运动。此时，促使其中一个离心体向外变轨的力量追加到对面向内变轨的另一个离心体上，使其对驱动盘的阻尼作用增大一倍。
[0044]如图4、图5、图6及图7所示，离心体选择两对即4个(也可选择一对即2个)圆柱形离心体9，利用其中间位置的凹槽13装配在驱动盘B22的U形开口 14中，每对圆柱形离心体9之间通过推杆11 (片状)活动接触式装配，圆柱形离心体9在驱动盘B22的推动下沿着外侧滑道壁滚动运行，当一个圆柱形离心体9遇到凸起向内变轨时通过推杆11同步推动对面的离心体向外变轨，实现双倍阻尼作用，并且两离心体交替重复该运动。推杆11中间的推杆长孔12与中轴2活动装配，推杆在跟随驱动盘B22转动的同时做往复直线运动。
[0045]在图4中，Ql为离心体圆周运动瞬时切线方向，N曲线为其滚动到凸起最高点之前的实际运行轨迹，Q2为离心体滚动到凸起最高点瞬时运动切线方向，G为离心体惯性运动方向，W曲线为实际向外变轨轨迹。
[0046]如图8、图9和图10所示,块状离心体10与驱动盘C23活动装配，驱动盘C23的结构形状为槽钢形，使块状离心体10只能径向往复移动，块状离心体10与外侧滑道7之间为纯摩擦式，实现双向变轨的原理同图4所示的滚动式相同，区别在于:两个块状离心体10之间为直接接触。在图8中，Ql为外侧滑道7的最低处圆周运动切线方向，N曲线为块状离心体10运行到凸起最高点之前的实际运行轨迹，Q2为凸起最高点的切线方向，G为块状离心体的惯性运动方向，W曲线为实际向外变轨运行轨迹。
[0047]图8中的两个块状离心体10也可合成一体结构，如图10中的ΙΟ-a，中间的方孔或长孔与中轴活动接触，或不接触。
[0048]图11中的加重块形离心体A16与图10中的块状离心体10的区别是充分利用了盒体内的空间，增大了离心块的面积和质量，阻尼作用增大。此时加重块形离心体A16与驱动盘C23的装配方式为:驱动盘C的形状由槽钢形改成平板形(图中未画出)，上面固定两个驱动销4，其中一个离心体长孔17与驱动盘C23的一个驱动销4活动装配，另一个离心体长孔17与中轴2活动装配，两个加重块形离心体A16位于中轴部分相互重叠活动接触。
[0049]也可以将两加重块形离心体A16合成一体结构，如图11中的11-a。
[0050]实施方式4:内侧滑道、离心体相互拉动变轨方式
[0051]如图12、13及图14所示，驱动盘D24只有两个U形开口 14，过多则因空间有限无法装配4个以上离心体，即使能装配，离心体的质量也会太轻，阻尼效果反而降低。
[0052]阻尼装置只有内侧滑道6，内侧滑道6的凸起数为奇数，且均匀分布，任何通过中轴心的直径线与内侧滑道6的两交点的间距均相等，加重块形离心体B21与两个通用销20固定装配在一起，两个通用销20的间距使其可以装配在内侧滑道6的表面上并能围绕其转动，即两个通用销20的间距大于等于内侧滑道6最小外经值与一个凸起最大高度值之和，两个通用销20的伸出端与驱动盘D24的U形开口 14活动装配，另一端与内侧滑道6活动接触，并沿着内侧滑道6运行，当驱动盘D24推动加重块形离心体B21转动时，加重块形离心体B21的一端即A端遇到内侧滑道6的凸起会向外变轨并受到滑道的阻碍作用，此时对面的加重块形离心体B21的另一端即B端处于凸起的最高点，其惯性运动方向为切线方向，为使其回归到内侧滑道6的最深处，必须向内变轨，此运动所需的向心力即拉力由A端来承担，所以A端的变轨阻力会增大一倍。继而，B端遇到凸起向外变轨，再拉动A端向内变轨，周而复始，不断循环。因A端与B端之间的作用力始终互为拉力，所以拉杆19可与两个离心体成为一体结构，其中间的长孔与中轴活动装配。当然拉杆19与两个离心体也可以活动装配，只是构造复杂一些。在实际制造过程中，应充分考虑加工误差和装配间隙的因素，两个通用销20之间的最小间距应能保证加重块形离心体B21正常转动，间隙过大会使阻尼作用降低。
[0053]实施方式5:外侧滑道有折角方式
[0054]图15中，外侧滑道上设有三角形或梯形凸棱15的凸起，因有折角，受到离心体的冲击力相对较大，对材质要求较高。
[0055]上述所有实施方式中，阻尼作用的实质就是转动中的离心体做往复直线运动需要耗能。举例:重物或人体下落速度I米/秒，绳索缠绕机构或钢丝绳卷筒的转速为5转/秒，增速机构传动比为1:5，则驱动盘转速为25转/秒，变轨滑道的凸起数选择5个，离心体每转动一周往复直线运动5次，则离心体往复运动频率为125次/秒。离心体越重，往复运动所需耗能越大，但此时离心体的质量已不是原来意义上的质量概念，而是处于高速旋转情况下的离心力，远远大于本身质量。往复运动的幅度越大，耗能越大，往复运动的幅度取决于凸起的高度，但受总体尺寸的限制只能在一定范围内选取凸起的高度。当转速较低时，阻尼作用很小，所以阻尼装置的启动过程不会困难。
[0056]另外，在只有外侧滑道7的情况下，如果每两个离心体之间加入弹簧，弹簧的两端分别与离心体接触，向相反两个方向同时对离心体产生推力，此方案中弹簧的作用并不生效。当外侧滑道7的凸起数量为奇数时，外侧滑道对两个离心体的正压力(仅指弹簧推力所产生的正压力部分)垂直于半径线18的分力总是互相抵消，弹簧的作用消失。当外侧滑道7的凸起数量为偶数时，对称分布的两个离心体总是同时驶向凸起或离开凸起，驶向凸起时由于弹簧推力而产生的滑道对离心体的阻尼作用与离开凸起时滑道对离心体的助推作用也会相互抵消。如果离心体不是对称分布，每一个凸起的两侧曲面对离心体的正压力(仅指弹簧推力所产生的正压力部分)的分力也会抵消。当弹簧推力很大时，会造成离心体或整个缓降器启动困难。特别地，当每个离心体均装配一个弹簧，弹簧的一端与离心体接触，另一端与中轴或其外围机构接触，弹簧的推力所导致的滑道阻力和滑道助推力仍然会相互抵消，同时也会造成缓降器启动困难，甚至当重物较轻或人体体重较小时不能下落。
[0057]在各种实施方式中，滑道凸起数越多，阻尼作用越强，但凸起数过多(例如超过10个)，必然要求离心体总体尺寸变小、质量减小，离心力或所需向心力均会降低，阻尼效果不佳。同时还要考虑【具体实施方式】，如选择只有内侧滑道时的凸起数就比只有外侧滑道时的凸起数要少。
[0058]显然，上述实施例仅仅是个举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。凡属上述技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。
【权利要求】
1.一种双向变轨式缓降器阻尼装置，包括盒体、中轴、驱动盘、离心体、推杆、拉杆、注入润滑油的变轨滑道，其中，驱动盘与中轴固定装配且可在盒体内转动，中轴与钢丝绳卷筒或绳索缠绕机构或其增速机构的齿轮装配并随之转动，变轨滑道固定于盒体内部，变轨滑道为一圆周通道，包括内侧滑道、外侧滑道，也可以只包含其中一个内侧滑道或外侧滑道，离心体在圆周方向上对称均匀分布，并与驱动盘活动接触或活动装配，驱动盘转动时推动离心体在变轨滑道内运行，其特征是:整个阻尼装置至少包含一个内侧滑道或外侧滑道，所述内侧滑道、外侧滑道的表面设有均匀分布的凸起，这两个滑道均呈波浪状或S形曲线或设有凸棱折角的圆周曲面，当采用上述两个滑道围成的呈圆形封闭的波浪线形通道时，该通道横截面为矩形，离心体在两滑道之间运行，并与两滑道表面活动接触，离心体重心的实际运行轨迹也是呈圆形封闭的波浪线或S形曲线，即任何一个离心体在做一个周期循环的S形运动过程中包含向内、向外两次变轨，当只采用一个内侧滑道或外侧滑道时，滑道的凸起数为奇数，每两个对称的离心体之间直接接触或成为一体结构或通过推杆接触或通过拉杆连接，离心体沿着滑道表面运行，每个离心体接触滑道上的凸起即向一个方向变轨，同时推动或拉动与之对称的另一个离心体向另一个方向变轨，且运行轨迹仍呈圆形封闭的波浪线或S形曲线。
2.根据权利要求1所述的一种双向变轨式缓降器阻尼装置，其特征在于:整个阻尼装置中可以同时设置2组以上且同轴心的变轨滑道，对应的离心体为2组以上，每组变轨滑道包括内侧滑道和外侧滑道，驱动盘与变轨滑道活动接触，并构成变轨通道的一个侧面，驱动盘上设有驱动销，分别伸到滑道中并推动离心体运行。
3.根据权利要求1所述的一种双向变轨式缓降器阻尼装置，其特征在于:整个阻尼装置只设置一个外侧滑道，外侧滑道的凸起数为奇数，且均匀分布，离心体沿着外侧滑道表面运行，每两个对称的离心体里侧端部直接活动接触或成为一体结构，或通过一个推杆活动接触，装配后的两离心体的总长度小于等于外侧滑道最大内经值与一个凸起最大高度值之差，任何通过中轴心的直径线与滑道的两交点的间距均相等，当外侧滑道的凸起使其中一个离心体向内侧变轨时同步推动对面的另一离心体向外侧变轨，并且两离心体交替做同样的运动，推杆或成为一体的两离心体中间部位的长孔与中轴活动装配。`
4.根据权利要求1所述的一种双向变轨式缓降器阻尼装置，其特征在于:整个阻尼装置中只设置一个内侧滑道，内侧滑道的凸起数为奇数，且均匀分布，离心体沿着内侧滑道表面运行，同时每两个对称的离心体之间通过一个拉杆连接，即拉杆的两端分别与两个离心体装配，连接后的两个离心体的间距保持不变，并且大于等于内侧滑道最小外经值与一个凸起最大高度值之和，任何通过中轴心的直径线与滑道的两交点的间距均相等，当内侧滑道的凸起使其中一个离心体向外侧变轨时同步拉动另一离心体向内侧变轨，并且两离心体交替做同样的运动，两对称分布的离心体也可做成一体结构，其中间部位的长孔与中轴活动装配。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种双向变轨式缓降器阻尼装置，其特征在于--离心体可以是若干个球体、圆柱体或滑块，运动方式为滚动或滑动。
【文档编号】A62B1/18GK203469252SQ201320660886
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】吕雪寒 申请人:吕雪寒
【专利摘要】一种双向变轨式缓降器阻尼装置，包括盒体、中轴、驱动盘、离心体、推杆、拉杆及添加润滑油的变轨滑道，离心体在变轨滑道中运行，其特征是：驱动盘推动离心体做圆周运动时，各离心体受内侧滑道、外侧滑道上的凸起的阻碍作用或离心体之间的相互推、拉作用，不断地向外、向里交替改变运行轨迹，离心体重心的实际运行轨迹不再是平滑的圆周线，而是呈圆形封闭的波浪线或S形曲线，离心体所受滑道的正压力会产生一个分力对驱动盘起到阻尼作用。离心体可以是钢球、圆柱体或滑块，运动方式为滚动或滑动。本装置各部件受力均衡、冲击小，磨损小，阻尼效果和可靠性非常突出，不受水、油等润滑介质的影响，可使用普通金属材料，制造成本较低。
【专利说明】一种双向变轨式缓降器阻尼装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高空缓降装置，具体涉及一种双向变轨式缓降器阻尼装置。【背景技术】
[0002]现有技术中的高空救生缓降器或其它场合使用的缓降装置，多数通过旋转部件的离心力使摩擦副之间产生摩擦力，限制绳索缠绕机构的旋转速度，达到缓降目的。因离心力与线速度平方成正比，所以如果想获得足够的离心力以及摩擦力，就必须有足够的转速，而高转速就需要较大传动比的增速机构。其次，当回转半径确定后，离心力与角速度或转速的平方成正比，当转速较低时离心力很小、作用不明显，当转速增高时会加速增大，所以不添加增速机构，离心力的作用和阻尼效果体现不出来。如果选择与离心力没有关系的机构限制转速，势必造成缓降器启动初期的阻力过大，甚至由于长期闲置不用、锈蚀、灰尘等因素导致较小重物或体重较轻者无法下落。另外，多数利用摩擦阻尼的缓降器都怕水、怕油，一旦有水、油等介质进入，阻尼功能大幅度降低，甚至缓降作用失效。
[0003]非摩擦式缓降器也有多种，各具特色。如利用液力阻尼装置、空气阻尼装置的缓降器，其结构较复杂，加工精度要求较高，造价也偏高。有的缓降器因主要部件之间受力不合理，相互作用力、冲击力较大，因而选用优质合金材料，造价高。有的缓降器受力分析不全面，在360度角的圆周运动中虽有阻尼作用，也有未予以考虑的增速作用即副作用，整体阻尼效果可能大打折扣。还有的缓降器随下落者一同下落，通过人为控制实现速度控制，但作为高空逃生缓降器，不可能每个人都能在慌乱、紧张、惊恐状态下正常操作缓降装置，此时能确保安全缓降是最主要的和最基本的设计目标，操作简单易行可能更实用。
[0004]做匀速圆周运动的物体，向心力(外力的合力)使之产生向心加速度、时刻改变运动方向，但不做功。当物体改变运行轨迹、向内侧或外侧偏移并做曲线运动时情况则不同，其中物体向内偏移、缩小回转半径、形成螺旋形轨迹时需要外力做功；物体向外偏移，沿着外侧另一个圆形或螺旋形轨道运行时也需要外力做功。所以，强制促使物体一边做圆周运动，一边向内、向外反复偏移，交替改变运行轨迹，就会产生阻尼作用，这就是本实用新型的技术设计主体思路。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于:提供一种双向变轨式缓降器阻尼装置，并实现如下目标:
[0006]1.在离心体原来的圆周运行轨道上设置变轨滑道或其它限制机构，强制促使离心体向外、向内反复偏移，交替改变运行轨迹，使实际运行轨迹不再是平滑的圆周线，而是呈圆形封闭的波浪线或S形曲线，并因此产生阻尼作用，阻尼效果明显，且运行稳定、可靠、磨损小、冲击小，使用寿命长；
[0007]2.阻尼装置可注入润滑油，即不怕油、不怕水，同时还能防止锈蚀、减少磨损；
[0008]3.总体结构简单，制造成本低。[0009]本实用新型采用如下技术方案:
[0010]一种双向变轨式缓降器阻尼装置，包括盒体、中轴、驱动盘、离心体、推杆、拉杆、注入润滑油的变轨滑道，其中，驱动盘与中轴固定装配且可在盒体内转动，中轴与钢丝绳卷筒或绳索缠绕机构或其增速机构的齿轮装配并随之转动，变轨滑道固定于盒体内部，变轨滑道包括内侧滑道、外侧滑道，内侧滑道、外侧滑道的表面设有均匀分布的凸起，呈波浪状或设有凸棱折角的圆周曲面，离心体在圆周方向上对称均匀分布，并与驱动盘活动接触或活动装配，驱动盘转动时推动离心体在变轨滑道内运行，主要技术措施是:使离心体做圆周运动时不断地向外、向里交替改变运动方向和运行轨迹，离心体重心的实际运行轨迹是呈圆形封闭的圆滑波浪线或S形曲线，任何一个离心体在做一个周期循环的波浪线或S形曲线运动过程中包含向内、向外两次变轨，并且至少向一个方向(向内或向外)的变轨运动是通过一个滑道上的凸起的上坡段曲面来完成的，向另一个方向的变轨运动则通过另一个滑道的凸起曲面来完成或通过两个对称离心体之间的推力或拉力来完成。
[0011]进一步，变轨滑道可以为2组以上，均位于同一圆周横截面上，且同轴心，对应的离心体为2组以上，每组变轨滑道包括内侧滑道和外侧滑道，由内、外侧滑道共同实现离心体向内、向外双向交替变轨运动，驱动盘上设有驱动销，分别伸到滑道中并推动离心体运行。
[0012]进一步，变轨滑道的凸起横截面形状为弧线形时，变轨滑道整体为圆滑波浪线或S形曲线构成的封闭圆形，此种情况下离心体受到轨道壁的正压力比较均衡，瞬间冲击力较小。变轨滑道的凸起横截面形状为等腰三角形或等腰梯形且两凸起相邻时，变轨滑道为折线构成的封闭圆形，离心体所受瞬间冲击力相对较大，但变轨滑道易于加工制造。
[0013]进一步，变轨滑道的内侧滑道可取消，只设置外侧滑道，外侧滑道的凸起数为奇数(即3、5、7、9等)，任何一个凸起的中心点与对面的两个凸起的中间点均处于同一条直径线上，同时还必须使每两个对称的离心体直接活动接触，或通过一个推杆活动接触，接触后的两离心体的总长度小于等于外侧滑道最大内经值与一个凸起最大高度值之差，任何通过中轴心的直径线与滑道的两交点的间距均相等，当外侧滑道的凸起使其中一个离心体向内侧改变运行轨迹时同步推动另一离心体向外侧改变运行轨迹，并且使两离心体交替做同样的运动。
[0014]进一步，只设置外侧滑道时，可采用纯摩擦式阻尼方式，两块状离心体的外侧端部为圆弧形，与外侧变轨滑道内壁活动接触，两离心体内侧端部相互接触，接触后的两离心体的总长度小于等于外侧滑道最大内经值与一个凸起最大高度值之差。因两离心体之间只有推力，也可做成一体结构，其中间部位的长孔与中轴活动装配。
[0015]进一步，只设置外侧滑道时，也可采用圆柱形的离心体滚动式阻尼方式，每个离心体的圆柱面中间设有凹槽，与驱动盘的开口活动装配，两离心体均沿着外侧滑道滚动。两圆柱形离心体之间设有一推杆，推杆中间的长孔与中轴活动装配，推杆两侧为圆弧形，并分别与两离心体接触，接触后的两离心体的总长度小于等于外侧滑道最大内经值与一个凸起最大高度值之差。离心体可以为4个，每两个为一组，仍通过推杆活动接触，两个推杆呈十字交叉重叠或装配于驱动盘两侧。
[0016]进一步，整个阻尼装置中只设置一个内侧滑道，并且内侧滑道的凸起数为奇数，且均匀分布，任何一个凸起的中心点与对面的两个凸起的中间点均处于同一条直径线上，离心体沿着内侧滑道表面运行，同时每两个对称的离心体之间通过一个拉杆连接，即拉杆的两端分别与两个离心体装配，连接后的两个离心体的间距保持不变，并且大于等于内侧滑道最小外经值与一个凸起最大高度值之和，任何通过中轴心的直径线与滑道的两交点的间距均相等，当内侧滑道的凸起使其中一个离心体向外侧变轨时同步拉动另一离心体向内侧变轨,并且两离心体交替做同样的运动。因两离心体之间只有拉力，也可做成一体结构,其中间部位的长孔与中轴活动装配。
[0017]进一步，离心体可以是若干个球体(钢球)、圆柱体或滑块，运动方式为滚动或滑动。
[0018]进一步，变轨滑道内注入润滑油，主要是防止部件锈蚀、减少磨损。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1:1组内、外侧滑道装配示意图的主视图；
[0020]图2:2组内、外侧滑道装配示意图的主视图；
[0021]图3:1组内、外侧滑道驱动盘A结构示意图；
[0022]图4:外侧滑道圆柱形离心体滚动式装配示意图；
[0023]图5:外侧滑道圆柱形离心体滚动式驱动盘B的主视图；
[0024]图6:圆柱形离心体结构示意图；
[0025]图7:推杆结构示意图；
[0026]图8:外侧滑道块状离心体滑动式装配示意图；
[0027]图9:外侧滑道块状离心体滑动式驱动盘C结构示意图；
[0028]图10:块状离心体结构示意图；
[0029]图11:加重块形离心体A结构示意图；
[0030]图12:内侧滑道加重块形离心体B滑动式装配示意图；
[0031]图13:内侧滑道加重块形离心体B滑动式驱动盘D的主视图；
[0032]图14:加重块形离心体B和通用销装配示意图；
[0033]图15:凸起为等腰梯形外侧滑道示意图。
[0034]各图中:1:盒体，2:中轴，3:驱动盘A，4:驱动销，5:变轨滑道，6:内侧滑道，7:夕卜侧滑道，8:圆珠状离心体，9:圆柱形离心体，10:块状离心体，11:推杆，12:推杆长孔，13:凹槽，14:U形开口，15:三角形或梯形凸棱，16:加重块形离心体A，17:离心体长孔，18:半径线，19:拉杆，20:通用销，21:加重块形离心体B，22:驱动盘B，23:驱动盘C，24:驱动盘D0
【具体实施方式】
[0035]下面结合图1至图15说明本实用新型提出的一种双向变轨式缓降器阻尼装置的具体结构和工作原理。
[0036]实施方式1:内侧滑道、外侧滑道共同变轨方式
[0037]如图1、图3所示，在盒体的一个内侧侧面上加工一个波浪状环形变轨滑道5，加工方法可采用铣床加工或压铸加工等方式，变轨滑道宽度15.1mm，横截面形状为矩形，变轨滑道的两个圆周曲面由内侧滑道6和外侧滑道7构成，整个变轨通道中，与轴心线垂直的两个平面由盒体侧面及驱动盘A3构成，在滑道内装入直径15_的圆珠状离心体8(钢珠)或圆柱形离心体9 (滚柱)，驱动盘A3与中轴2固定装配，驱动盘A3的侧面设有4个驱动销4。驱动销4插入变轨滑道5中，因其直径较小(6_)，做圆周运动时与内、外滑道的凸起无接触。驱动盘A3转动时，通过驱动销4推动钢珠或滚柱滚动，钢珠或滚柱遇到内侧滑道或外侧滑道的凸起时，会向外或向内变轨，并产生对驱动销的阻力作用。转速越高，阻尼作用越强；凸起的坡度越大，阻尼作用越大；钢珠或滚柱的质量越大，阻尼作用越大，最终到达平衡，重物或人体匀速下落。
[0038]在图1中，离心体向内变轨的实际运行轨迹为N曲线，向外变轨的实际运行轨迹为W曲线。Q为离心体重心相对于轴心的切线方向。
[0039]实施方式2:2组内侧滑道、外侧滑道同轴心设置变轨方式
[0040]如图2所示，采用双变轨滑道，阻尼作用则增大一倍以上，可以降低驱动盘的转速及相应的传动比，但总体尺寸增大。此时，驱动盘的驱动销则相应增加一组，分别插入各自的变轨滑道中。
[0041]实施方式3:外侧滑道、离心体相互推动变轨方式
[0042]当钢珠或滚柱的直径较大时，受总体尺寸及重量限制，内侧滑道的尺寸会较小，凸起所受离心体的压力较大且比较集中，磨损相对较大，故也可取消内侧滑道，但必须增加其它机构才能同步实现双向变轨。
[0043]在图1和图2中，内侧滑道6的凸起只会使离心体向外侧变轨，外侧滑道7的凸起只能使离心体向内侧变轨，所以取消内侧滑道6后，离心体只能向内侧变轨，当离心体运行到凸起最高点后会沿着该位置的瞬时运动方向飞行，当抵达前方的外侧滑道7后再沿着接触点的曲线轨道运行，故此过程只是实现了单方向变轨。实现双向变轨的措施为:外侧滑道的凸起数必须为奇数，即凸起数为3、5、7、9、11等，并且均匀分布，如图4、图8所示，则任何一个凸起的中心点与对面的两个凸起的中间点均处于同一条直径线上，再使每两个对称的离心体直接活动接触(图8)，或做成一体结构(图10中的10-a)，或通过一个推杆11活动接触(图4)，当外侧滑道7的凸起使其中一个离心体向内侧变轨时同步推动另一离心体向外侧变轨，并且两离心体交替做同样的运动。此时，促使其中一个离心体向外变轨的力量追加到对面向内变轨的另一个离心体上，使其对驱动盘的阻尼作用增大一倍。
[0044]如图4、图5、图6及图7所示，离心体选择两对即4个(也可选择一对即2个)圆柱形离心体9，利用其中间位置的凹槽13装配在驱动盘B22的U形开口 14中，每对圆柱形离心体9之间通过推杆11 (片状)活动接触式装配，圆柱形离心体9在驱动盘B22的推动下沿着外侧滑道壁滚动运行，当一个圆柱形离心体9遇到凸起向内变轨时通过推杆11同步推动对面的离心体向外变轨，实现双倍阻尼作用，并且两离心体交替重复该运动。推杆11中间的推杆长孔12与中轴2活动装配，推杆在跟随驱动盘B22转动的同时做往复直线运动。
[0045]在图4中，Ql为离心体圆周运动瞬时切线方向，N曲线为其滚动到凸起最高点之前的实际运行轨迹，Q2为离心体滚动到凸起最高点瞬时运动切线方向，G为离心体惯性运动方向，W曲线为实际向外变轨轨迹。
[0046]如图8、图9和图10所示,块状离心体10与驱动盘C23活动装配，驱动盘C23的结构形状为槽钢形，使块状离心体10只能径向往复移动，块状离心体10与外侧滑道7之间为纯摩擦式，实现双向变轨的原理同图4所示的滚动式相同，区别在于:两个块状离心体10之间为直接接触。在图8中，Ql为外侧滑道7的最低处圆周运动切线方向，N曲线为块状离心体10运行到凸起最高点之前的实际运行轨迹，Q2为凸起最高点的切线方向，G为块状离心体的惯性运动方向，W曲线为实际向外变轨运行轨迹。
[0047]图8中的两个块状离心体10也可合成一体结构，如图10中的ΙΟ-a，中间的方孔或长孔与中轴活动接触，或不接触。
[0048]图11中的加重块形离心体A16与图10中的块状离心体10的区别是充分利用了盒体内的空间，增大了离心块的面积和质量，阻尼作用增大。此时加重块形离心体A16与驱动盘C23的装配方式为:驱动盘C的形状由槽钢形改成平板形(图中未画出)，上面固定两个驱动销4，其中一个离心体长孔17与驱动盘C23的一个驱动销4活动装配，另一个离心体长孔17与中轴2活动装配，两个加重块形离心体A16位于中轴部分相互重叠活动接触。
[0049]也可以将两加重块形离心体A16合成一体结构，如图11中的11-a。
[0050]实施方式4:内侧滑道、离心体相互拉动变轨方式
[0051]如图12、13及图14所示，驱动盘D24只有两个U形开口 14，过多则因空间有限无法装配4个以上离心体，即使能装配，离心体的质量也会太轻，阻尼效果反而降低。
[0052]阻尼装置只有内侧滑道6，内侧滑道6的凸起数为奇数，且均匀分布，任何通过中轴心的直径线与内侧滑道6的两交点的间距均相等，加重块形离心体B21与两个通用销20固定装配在一起，两个通用销20的间距使其可以装配在内侧滑道6的表面上并能围绕其转动，即两个通用销20的间距大于等于内侧滑道6最小外经值与一个凸起最大高度值之和，两个通用销20的伸出端与驱动盘D24的U形开口 14活动装配，另一端与内侧滑道6活动接触，并沿着内侧滑道6运行，当驱动盘D24推动加重块形离心体B21转动时，加重块形离心体B21的一端即A端遇到内侧滑道6的凸起会向外变轨并受到滑道的阻碍作用，此时对面的加重块形离心体B21的另一端即B端处于凸起的最高点，其惯性运动方向为切线方向，为使其回归到内侧滑道6的最深处，必须向内变轨，此运动所需的向心力即拉力由A端来承担，所以A端的变轨阻力会增大一倍。继而，B端遇到凸起向外变轨，再拉动A端向内变轨，周而复始，不断循环。因A端与B端之间的作用力始终互为拉力，所以拉杆19可与两个离心体成为一体结构，其中间的长孔与中轴活动装配。当然拉杆19与两个离心体也可以活动装配，只是构造复杂一些。在实际制造过程中，应充分考虑加工误差和装配间隙的因素，两个通用销20之间的最小间距应能保证加重块形离心体B21正常转动，间隙过大会使阻尼作用降低。
[0053]实施方式5:外侧滑道有折角方式
[0054]图15中，外侧滑道上设有三角形或梯形凸棱15的凸起，因有折角，受到离心体的冲击力相对较大，对材质要求较高。
[0055]上述所有实施方式中，阻尼作用的实质就是转动中的离心体做往复直线运动需要耗能。举例:重物或人体下落速度I米/秒，绳索缠绕机构或钢丝绳卷筒的转速为5转/秒，增速机构传动比为1:5，则驱动盘转速为25转/秒，变轨滑道的凸起数选择5个，离心体每转动一周往复直线运动5次，则离心体往复运动频率为125次/秒。离心体越重，往复运动所需耗能越大，但此时离心体的质量已不是原来意义上的质量概念，而是处于高速旋转情况下的离心力，远远大于本身质量。往复运动的幅度越大，耗能越大，往复运动的幅度取决于凸起的高度，但受总体尺寸的限制只能在一定范围内选取凸起的高度。当转速较低时，阻尼作用很小，所以阻尼装置的启动过程不会困难。
[0056]另外，在只有外侧滑道7的情况下，如果每两个离心体之间加入弹簧，弹簧的两端分别与离心体接触，向相反两个方向同时对离心体产生推力，此方案中弹簧的作用并不生效。当外侧滑道7的凸起数量为奇数时，外侧滑道对两个离心体的正压力(仅指弹簧推力所产生的正压力部分)垂直于半径线18的分力总是互相抵消，弹簧的作用消失。当外侧滑道7的凸起数量为偶数时，对称分布的两个离心体总是同时驶向凸起或离开凸起，驶向凸起时由于弹簧推力而产生的滑道对离心体的阻尼作用与离开凸起时滑道对离心体的助推作用也会相互抵消。如果离心体不是对称分布，每一个凸起的两侧曲面对离心体的正压力(仅指弹簧推力所产生的正压力部分)的分力也会抵消。当弹簧推力很大时，会造成离心体或整个缓降器启动困难。特别地，当每个离心体均装配一个弹簧，弹簧的一端与离心体接触，另一端与中轴或其外围机构接触，弹簧的推力所导致的滑道阻力和滑道助推力仍然会相互抵消，同时也会造成缓降器启动困难，甚至当重物较轻或人体体重较小时不能下落。
[0057]在各种实施方式中，滑道凸起数越多，阻尼作用越强，但凸起数过多(例如超过10个)，必然要求离心体总体尺寸变小、质量减小，离心力或所需向心力均会降低，阻尼效果不佳。同时还要考虑【具体实施方式】，如选择只有内侧滑道时的凸起数就比只有外侧滑道时的凸起数要少。
[0058]显然，上述实施例仅仅是个举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。凡属上述技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。
【权利要求】
1.一种双向变轨式缓降器阻尼装置，包括盒体、中轴、驱动盘、离心体、推杆、拉杆、注入润滑油的变轨滑道，其中，驱动盘与中轴固定装配且可在盒体内转动，中轴与钢丝绳卷筒或绳索缠绕机构或其增速机构的齿轮装配并随之转动，变轨滑道固定于盒体内部，变轨滑道为一圆周通道，包括内侧滑道、外侧滑道，也可以只包含其中一个内侧滑道或外侧滑道，离心体在圆周方向上对称均匀分布，并与驱动盘活动接触或活动装配，驱动盘转动时推动离心体在变轨滑道内运行，其特征是:整个阻尼装置至少包含一个内侧滑道或外侧滑道，所述内侧滑道、外侧滑道的表面设有均匀分布的凸起，这两个滑道均呈波浪状或S形曲线或设有凸棱折角的圆周曲面，当采用上述两个滑道围成的呈圆形封闭的波浪线形通道时，该通道横截面为矩形，离心体在两滑道之间运行，并与两滑道表面活动接触，离心体重心的实际运行轨迹也是呈圆形封闭的波浪线或S形曲线，即任何一个离心体在做一个周期循环的S形运动过程中包含向内、向外两次变轨，当只采用一个内侧滑道或外侧滑道时，滑道的凸起数为奇数，每两个对称的离心体之间直接接触或成为一体结构或通过推杆接触或通过拉杆连接，离心体沿着滑道表面运行，每个离心体接触滑道上的凸起即向一个方向变轨，同时推动或拉动与之对称的另一个离心体向另一个方向变轨，且运行轨迹仍呈圆形封闭的波浪线或S形曲线。
2.根据权利要求1所述的一种双向变轨式缓降器阻尼装置，其特征在于:整个阻尼装置中可以同时设置2组以上且同轴心的变轨滑道，对应的离心体为2组以上，每组变轨滑道包括内侧滑道和外侧滑道，驱动盘与变轨滑道活动接触，并构成变轨通道的一个侧面，驱动盘上设有驱动销，分别伸到滑道中并推动离心体运行。
3.根据权利要求1所述的一种双向变轨式缓降器阻尼装置，其特征在于:整个阻尼装置只设置一个外侧滑道，外侧滑道的凸起数为奇数，且均匀分布，离心体沿着外侧滑道表面运行，每两个对称的离心体里侧端部直接活动接触或成为一体结构，或通过一个推杆活动接触，装配后的两离心体的总长度小于等于外侧滑道最大内经值与一个凸起最大高度值之差，任何通过中轴心的直径线与滑道的两交点的间距均相等，当外侧滑道的凸起使其中一个离心体向内侧变轨时同步推动对面的另一离心体向外侧变轨，并且两离心体交替做同样的运动，推杆或成为一体的两离心体中间部位的长孔与中轴活动装配。`
4.根据权利要求1所述的一种双向变轨式缓降器阻尼装置，其特征在于:整个阻尼装置中只设置一个内侧滑道，内侧滑道的凸起数为奇数，且均匀分布，离心体沿着内侧滑道表面运行，同时每两个对称的离心体之间通过一个拉杆连接，即拉杆的两端分别与两个离心体装配，连接后的两个离心体的间距保持不变，并且大于等于内侧滑道最小外经值与一个凸起最大高度值之和，任何通过中轴心的直径线与滑道的两交点的间距均相等，当内侧滑道的凸起使其中一个离心体向外侧变轨时同步拉动另一离心体向内侧变轨，并且两离心体交替做同样的运动，两对称分布的离心体也可做成一体结构，其中间部位的长孔与中轴活动装配。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种双向变轨式缓降器阻尼装置，其特征在于--离心体可以是若干个球体、圆柱体或滑块，运动方式为滚动或滑动。
【文档编号】A62B1/18GK203469252SQ201320660886
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】吕雪寒 申请人:吕雪寒
最新回复(0)