高楼逃生

高楼逃生（精选5篇）

高楼逃生 篇1

0 引言

从动轴是高楼逃生装置的重要部分, 从动轴的结构设计是否合理直接影响了该装置的减速性能和质量的轻重。高楼逃生装置的设计原则是用最短的时间, 使更多的人安全地离开事发现场。这种高楼逃生装置, 摒弃了现有的结构原理复杂、操作繁琐、安全性较差、生产成本较高、部分产品还需要电力驱动和逃生人员控制下降 (使用局限性大) 等缺点[1], 本设计采用负反馈闭环系统原理[2], 纯机械化设计, 利用逃生人员自重实现自减速功能, 其体积较小、质量轻和无需人操作, 能满足不同群体的需求。该装置的结构图如图1。

1 从动轴模态分析理论

描述结构动力学特征的基本力学变量和方程与静力问题类似, 但所有的变量都是时间的函数。

1.1 基本变量

三大类变量ui (ξ, t) 、εij (ξ, t) 和σij (ξ, t) 是坐标位置ξ (x, y, t) 和时间t的函数, 一般将其记为ui (t) εij (t) σij (t) 。

1.2 虚功原理

基于上述基本方程, 可以写出平衡方程及力边界条件下的等效积分形式,

有限元分析列式

单元的节点位移列阵为

其中N (ξ) 为单元的形状函数矩阵, 与相应的静力问题单元的形状函数矩阵完全相同, ξ为单元中的几何位置坐标。

将式 (2) ~式 (4) 代入到虚功方程中, 有

由于δUet (t) 具有任意性, 消去该项并简写, 得

Me为单元质量矩阵, Ce为单元阻尼矩阵, Ke为单元刚度矩阵。同样, 将单元的各个矩阵进行组装, 可形成系统的整体有限元方程, 即

式中:[M]、[C]、[K]分别为总质量矩阵、总阻尼矩阵、总刚度矩阵;{U}、{f}分别为节点位移列阵、等效节点载荷列阵。

大部分线性系统的阻尼都很小, 对其固有频率和振型影响甚微, 通常情况下在进行模态分析时, 阻尼可忽略不计。在模态分析中, {f}取为零矩阵。可得系统的无阻尼自由振动方程:

式 (8) 是常系数线性齐次微分方程, 方程解的形式为:

式中, ω为固有频率, φ为振动初相位。

由式 (8) 和式 (9) 可得:

式 (8) 是齐次的线性代数方程组, 有非零解的条件是其系数行列式等于零, 亦即:

式 (8) 是n次实系数方程, 称为常系数线性齐次微分方程组 (8) 的特征方程。求解系统振动特性 (固有频率和振型) 的问题就是转化为求矩阵特征值和特征向量的问题了。方程组 (8) 有n个实特征值, 这些特征值有下列关系:

ω1<ω1<…<ωn称为结构的第1阶, 第2阶, ……, 第n阶固有频率, 其对应的特征向量称为第1阶, 第2阶, ……, 第n阶固有振型。

2 从动轴有限元结构分析

2.1 力场和温度场共同作用下的从动轴有限元方程

逃生装置在使用中的各个部件均处在力场和温度场的共同作用下。由于逃生装置使用中的温度几乎不变, 故可认为在温度为常数的情况下, 按照线性力学结构分析方法, 建立从动轴在力和温度场共同作用下的应力与变形的有限元方程为:

式中:[K]为总刚度矩阵;{R}为实际作用的机械载荷;{t}为温度变化引起的载荷。根据叠加原理求解该方程, 可求得节点位移{D}, 即为外力与温度场共同作用下结构变形[5]。

2.2 从动轴在AGLOR中的有限元分析

逃生装置的从动轴长107 mm, 平均直径40 mm。利用三维设计软件建立立柱的模型, 然后将实体模型导入到有限元分析软件AGLOR中[6], 再采用三维实体划分网格, 共212个单元215个网格, 如图3。

1) 材料参数。

2) 约束和载荷。假设人的质量为80kg, 轴的两端固定。理想状态下施加的力在从动轴的中点处。

3) 求解及后处理。

结果分析:从图4、图5中可知, 在对从动轴施加载荷后, 在应力图中可以看出轴上分布的应力几乎相同, 但在轴的两端上部分应力增大, 下部分应力减少;在应变图中可以看出轴上分布的应变大小很接近, 但是在轴的两端下部应变比轴中间小。由此可见, 轴的中间部位是最薄弱的地方, 通过对中间部位的材料的处理或者结构的改变, 可以使从动轴达到合理优化。使该装置在效果达到的情况下轻量化。

3 结论

从动轴是逃生装置的重要结构件, 设计一般采用经验类比的方法, 对此类轴的结构件的结构性能, 只能将其简化后进行近似计算, 作为定性分析的参考。本文将有限元方法和理论应用到轴的设计中, 对逃生装置的关键结构件从动轴进行了模态分析。上述分析为轴的加工制造提供了理论指导, 不仅对提高该轴的精度及可靠性具有重要意义, 也为同类零部件的结构设计提供了理论和技术指导。

参考文献

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[6]寇晓东, 唐可, 田彩军, 等.ALGOR结构分析高级教程[M].北京:清华大学出版社, 2008.

高楼逃生 篇2

针对不同火情，寻求逃生良策。

逃生开门前应先触摸门锁。若门锁温度很高，则说明大火或烟雾已封锁房门出口，此时切不可打开房门。应关闭房内所有门窗，用毛巾、被子等堵塞门缝，并泼水降温。同时利用手机等通讯工具向外报警。

若门锁温度正常或门缝没有浓烟进来，说明大火离自己尚有一段距离，此时可开门观察外面通道的情况。开门时要用一只脚抵住门的下框，以防热气浪将门冲开。在确信大火并未对自己构成威胁的情况下，应尽快逃出火场。

遇有浓烟湿毛巾捂鼻，弯腰低头迅速撤离。

通过浓烟区时，要尽可能以最低姿势或匍匐姿势快速前进，并用湿毛巾捂住口鼻。不要向狭窄的角落退避，如墙角、桌子底下、大衣柜里等。

逃生勿入电梯，楼梯可以救急。电梯往往容易断电而造成电梯“卡壳”，人在电梯里随时会被浓烟毒气熏呛而窒息。

预先熟悉逃生路线，了解掌握逃生方法。

高楼逃生 篇3

随着城市化进程的加快,在高楼工作和居住的人越来越多,当火灾或者地震灾害等突发性灾难发生时,如何让受困于高楼的人员安全快速的脱离险境已成了一个社会普遍关注的问题;但是目前社会上采用的高楼逃生缓降器、高楼逃生伞、高楼逃生管等设备都存在一定的缺陷。比如:高楼逃生缓降器,它一次只能供少数人使用,受困人员逃离险境所花的时间较长,而且安全系数不高;高楼逃生伞只供一个人使用,且受楼层以及周围环境的限制,它的使用范围不广;高楼逃生管,必须在修建楼房时配套安装,且每层都需设置该装置,它的造价高,维护要求严格,现有的楼房不能安装。另外,现在生活中的高楼逃生装置有很多都需要借助电源,而发生灾难时随时都有可能停电,存在很大的安全隐患;还有的逃生装置操作太复杂,必须经过专门培训才能掌握其使用方法,这不利于让所困人员逃生。因此,目前急需一种新的高楼逃生装置来弥补现有逃生装置的缺陷,为此,笔者设计了“全自动不间断高楼逃生装置”。

二、装置的结构及其操作的基本原理

该装置采用纯机械式结构,以人体自身的重量为驱动力,使机构总成下移,位移弹簧发生形变,齿轮带动刹车轮转动,然后通过刹车片对刹车轮的制动,以及阻尼水箱的释能作用,自动完成对逃生人员下降速度的匀速控制。

本装置主要是由变速齿轮组(驱动齿轮4,从动齿轮2),链(带)轮1,刹车机构(刹车轮8,刹车弹簧6,刹车片7)和阻尼水箱14组成,如图1所示。本装置的上端部分安装在楼顶,并在其垂直正下方的地面安装下链(带)轮机构,下链(带)轮由张紧弹簧拉紧。当逃生人员坐上安全椅后,人的重量成了驱动力,驱动传送链(带)向下运动,带动链(带)轮1转动,并使机构总成11下移一定的距离,链(带)轮通过变速齿轮组以一定的传动比带动刹车轮8转动。因为刹车轮与链(带)轮都固定在机构总成上,所以刹车轮也下移相应的距离,这样就与刹车片7相接触,从而起到制动作用。随着逃生人员的增减变化,刹车与刹车轮之间的正压力也随之成线性变化,因而可实现对传动链(带)下降速度的自动控制,确保逃生人员以比较舒适的速度下降。刹车调整弹簧6可实现对制动力的调整,阻尼水箱14吸收链(带)轮和刹车轮运转过程中所产生的转动惯量,从而保证了刹车与刹车轮之间正压力的正常比例,使运动更平稳,从而确保下降速度始终以匀速平稳下降。

5、弹簧支架6、刹车弹簧7、刹车片8、刹车轮9、调节螺栓10、架座1 1、机构总成12、水箱带轮13、叶片14、阻尼水箱15、阻尼传送带16、位移弹簧17、安全椅18、张紧弹簧

1、上链(带)轮2、从动齿轮3、从动链(带)轮4、驱动齿轮

三、技术关键和主要技术指标

技术关键:

(一)机构总成1 1,一端铰接在墙壁或机架上,另一端由位移弹簧牵引,在重力作用下,弹簧遵守胡克定律,随着重力的变化,弹簧长度呈线性改变。

(二)刹车和机构总成铰接在同一点,当刹车轮随着机构总成向下转动时与刹车片7接触,刹车片在刹车弹簧6的作用下对刹车轮8进行制动。这个制动同样遵守胡克定律。

(三)在重力作用下,整个机构转动时将产生很大的转动惯量,这会使刹车的制动力处于离散的状态,导致下降速度的不平稳;为了解决这一难题,试设计了阻尼水箱来消除机构转动所产生的转动惯量,从而保证了下降速度的平稳。

模拟实验主要技术指标参数(图3):

初始重量:大于或等于0.9千克

最大重量:最大实验重量10千克

下降速度:0.10米/秒～0.13米/秒

(注:以上技术指标均为模型参数,实际应用中必须以楼层高度及楼内居住人数为依据,确定其它参数)

四、适用范围及其应用前景

适用范围:本装置适用广泛,无论是已建的还是在建楼房,都可以安装本装置,它可应用于酒店、宾馆、办公大楼、工厂和高层住宅且不受楼层多少的限制。

应用前景:据市场调查,本装置与国内现有的高楼逃生装置相比有着更优越的性能。其设计新颖,采用纯机械式结构,使用方便,生产成本及维修费用都比较低,安装方便,且不需要外接驱动装置,因而会具有很广阔的应用前景。

参考文献

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高楼逃生 篇4

事实上，如果发生火灾，绝对不可以搭乘电梯逃生。缺乏逃生知识，害死了这些不幸的人。环顾身边林立的高楼，如果万一碰到高楼失火，大楼里的孩子们该如何逃生？如何避免有毒气体的侵害？怎样呼救，让消防救援人员更快地发现自己？面对着滚滚浓烟和熊熊烈焰，多掌握一些火场逃生和自救的知识，困境中也许就能够获得第二次生命。其实，大多数情况下，只有绝望的人，而没有绝望的处境。身处险境，具备必要的逃生自救知识，保持清醒的头脑，是能顺利逃生的关键因素。

自救自护措施

1根据人们的经验，危险来临时，应该强迫自己保持镇静，迅速判断危险地点、安全地点和火灾程度，想方设法利用一切可以利用的条件，扑灭火灾，或者是尽快撤离险地。

2火灾初起时，一定要冷静面对。扑灭初起的火灾，十分重要。如果是小片火焰，可以用灭火器扑灭，假如没有灭火器，可先用棉被覆盖，将火焰暂时压下去。要设法把棉被压实，不让棉被底下留有可燃烧的空间，并立即用水将棉被浇湿。浇湿棉被时，应从棉被四周开始，再浇到中央，以免火苗从被子边缘窜出。

3如果火势很大，个人无法扑灭，应该争取逃出火场。首先，千万不要慌乱，而是要根据火势、房型，冷静而又迅速地选择最佳逃生路径。住在底层，应该夺门而出。如果被困在二三层以下的楼层内，时间紧迫无条件采取任何自救办法时，可以跳楼逃生。在跳楼前，应先向地面抛一些棉被、床垫等柔软物品，然后用手扒住窗台或阳台，身体下垂，自然下滑，使双脚落在柔软物上。

4如果身处在高层建筑中，千万不要乘坐普通电梯。因为，电梯的供电系统在火灾时随时会断电，这样逃生者会被困在电梯中，反而处于更危险的境地。而且，电梯井犹如贯通的烟囱般直通各楼层，有毒的烟雾会直接威胁被困者的生命。

5如果着火点位于自己所处位置的上层，此时应向楼下逃去，直至到达安全地点；如果着火点位于自己所处位置的下层，且火和烟雾已封锁向下逃生的通道，应尽快往楼上逃生，楼顶平台是一个比较安全的场所；如楼顶有水箱，可用水浇湿自己的衣服，以抵御火焰的高温熏烤；如果在向楼顶平台逃生的过程中，发现自己被火、烟追赶上且向上的道路又被封锁，此时应果断地改选横向逃生路线，从另一层楼的走廊通道逃生，或退守到该层有利于逃避的房间内，寻求其他的自救方法。

6从楼道逃生时，应先用手背碰一下金属的门感受烫手程度，或打开一个门缝，看外边是否有烟进来，如不烫或无烟进来，说明可从楼道逃出。逃生前，最好用水将衣服浇湿、用湿毯子裹住全身或用湿衣服包住头部等裸露部位。这样穿过着火区域时，身上的衣服不易着火，身体裸露部位不致被烧伤。万一衣服着火，可就地打滚压灭火苗，不宜带火奔跑，以免加快空气的相对流动。

7如果所有安全通道均被切断，这时唯一的选择是，退到相对安全的卫生间内作短暂避难。被困者进入卫生间后应将门窗关紧，缝隙堵严，拧开所有的水龙头放水。特别是浴缸中应不断放水，始终保持较高的水位，一方面便于取水泼浇门窗降温，另一方面火势发展到卫生间时，人还可以躺在浴缸中暂时躲避一下。切记，千万不可钻到床底下、衣橱内、阁楼上躲避火焰或烟雾。因为这些都是火灾现场中最危险的地方，而且又不易被消防人员发觉，难以获得及时的营救。

预防措施

1孩子们要熟悉所居住的楼房的地理位置、内部结构，对逃生通道、避难场所的地点要了如指掌。这样，发生火灾的时候就不会惊慌失措，而是能够冷静地逃生。

2孩子们要熟悉灭火器的使用，正确使用灭火器械，这样，在火势还小的时候，可以消灭火灾于萌芽。一般使用干粉灭火器，首先要摇匀，然后，打开栓子，对准火苗基部喷射，直到熄灭。右手握灭火器的末端，左手提住灭火器，左手拇指压下开关。

3要定时检查和更换灭火器，以免灭火器因为过期变质而失效——观察灭火器瓶身上面的日期，就可以知道是否过期。如果失效了，要告诉大人更换。

高楼逃生 篇5

目前国内大多数高层建筑并未设置避难层,逃生设备几乎为空白。美国911事件和上海商学院火灾事件等悲剧的发生,引发了研制安全有效的高层楼房逃生设备的热潮。基于自锁蜗杆与离心式摩擦制动的高楼逃生装置能够很好地弥补国内相关产品的不足,具有操作简单、无需用电、安全可靠的特点。本文主要介绍了此逃生装置的设计思想、原理结构以及性能分析。

2 设计思想

此装置设计思想中包含以下几个方面:

(1)纯机械结构设计

高层楼房的供电系统在灾害发生时极有可能崩溃。基于自锁蜗杆与离心式摩擦制动的高楼逃生装置是纯机械结构,无需用电,这也是此装置设计的基本思想。

(2)安全可靠

采用具有自锁性能的蜗轮蜗杆传动机构是主要下降机构。通过人员手摇手柄产生的力矩即可克服蜗轮蜗杆的摩擦力矩将人体安全下放。同时,针对在剧烈震动状况蜗轮蜗杆机构的自锁有可能失效的情况,该装置还具有离心式摩擦制动机构,最大程度保证人员的安全。

(3)操作及贮备方便

此装置下降过程可控,可在任意高度停留。这在一定程度上减小了受困人员下降过程中的恐惧心理。操纵箱体跟随人体一起下放,且贮存方便,可以作为高层建筑常备的逃生工具。

3 设计方案

3.1 装置的总体介绍

为了减少使用过程中与楼房外壁产生的碰撞和摩擦,在控制箱体与墙壁接触的一侧安装了两个滚轮。总体结构如图1所示。

1.控制箱体外壳2.离心式摩擦减速器3.蜗轮蜗杆减速机构4.滚轮5.摇臂6.端盖、轴承7.卷筒

卷筒7上用吊环螺钉固定涤纶防火安全绳,由箱体1上的出绳孔引出,并将钢丝绳的末端迂回,利用钳工手艺将钢丝绳扣紧,与扣钩相连。摇臂5与蜗杆轴过盈配合连接。

使用时,人体和控制箱体用安全带相连,将扣钩挂于暖气管道、下水道、楼梯栏杆、床腿等强度较高的物体上,受困人员带着控制箱体一起下放到楼房外面,降落中人体控制摇臂5即可平稳下降。

蜗轮蜗杆减速机构3具有自锁功能,蜗轮不能带动蜗杆转动,当人的手摇摇臂使蜗杆转动时,带动蜗轮转动,使蜗轮的同轴卷筒上的安全绳稳定下放,人体安全下降。

离心式摩擦制动器2作为安全装置,运动过程中一旦出现蜗轮蜗杆自锁失效的情况,此安全装置将会立即工作,使速度稳定在国家标准限定的最大下降速度1.5m/s以下,起到二次减速作用。每个摩擦制动块上安装了拉伸弹簧,从而保证了在低速的情况下不进行制动,在速度达到1.5m/s时处于最佳制动状态。

3.2 自锁式蜗轮蜗杆和离心式摩擦制动系统的设计

此高楼逃生装置的核心是图2所示的自锁式蜗轮蜗杆和离心式摩擦制动系统。

1.离心式摩擦制动器(外盘)2.蜗轮3.蜗杆

蜗轮蜗杆机构除了具有传动比大、结构紧凑等特点之外,还具有反向自锁性的特点。一般情况下,螺旋升角在5°以下时,具有自锁功能,即只能蜗杆主动,驱动蜗轮,反之则不能。一般蜗杆选用单头蜗杆。此结构中采用了动、静摩擦系数值相对较大的钢与铸铁的摩擦副,螺旋升角γ=3.22°。

在对自锁可靠性要求高的重要场合(如起重设备等),应加装制动装置。离心式摩擦制动器用于在蜗轮蜗杆自锁失效的情况下进行限速。此结构包括6个离心滑块(附有摩擦衬片)、制动盘外盘、制动盘内盘、平键、蜗杆轴、垫圈和挡圈等。其中,制动盘外盘与控制箱体内壁刚性连接,制动盘内盘与蜗杆轴通过两个普通平键连接。内盘结构如图3所示。6个离心滑块分别位于6个滑道内。离心滑块垂直于制动盘内盘半径方向的外侧表面采用粘接式连接了摩擦衬片,拉伸弹簧连接蜗杆轴和离心滑块的内侧表面,采用开槽圆柱头螺钉连接。

1.滑道2.键槽3.内孔

此结构利用蜗杆轴自身旋转产生的离心力,使摩擦块上的摩擦衬片与制动盘外盘的内表面产生摩擦,提供阻力矩,并能随蜗杆转速的改变而改变其阻滞力。此阻力阻碍了蜗杆轴的转速,最终使蜗轮转速下降,达到减速的目的。

当速度下降到1.5m/s以下时,制动器的限速作用逐渐减弱。拉伸弹簧的作用使制动器在人体下落速度小于1m/s时不产生任何制动效果,保证超速状态制动,低速状态正常下降。

为了便于零部件的采购和加工,摩擦衬片的材料选择厚度为3.2mm无石棉有机摩擦材料,离心滑块为外侧面微凸的六面体形状,材料为灰铸铁,密度为7.4×103kg/m3。

4 性能及应力分析

4.1 性能参数

表1列出了该装置的主要性能参数。

4.2 应力分析

对于产品的性能测试,利用Solid Works软件中的应力分析模块进行。通过对整套装置进行受力分析,主要对蜗轮蜗杆轮齿啮合处进行弯曲疲劳强度校核和安全绳缠绕处的卷筒进行许用弯曲应力校核。

蜗轮采用灰铸铁材料,蜗杆采用45钢材料。测试在逃生装置最大承重100kg的条件下进行。卷筒处轴的直径为50mm,蜗轮模数m=4mm,蜗轮直径d=72mm,蜗轮厚度b2=40mm。

图4为蜗轮轮齿弯曲疲劳强度校核。通过对上述模型进行进行蜗轮轮齿弯曲疲劳强度校核后,进而可得到轮齿的各个区域上的疲劳安全因子(FSF)。从图4中可以看出,蜗轮轮齿各区域以蓝色和浅蓝色为主,轮齿最大弯曲应力σF约为11MPa,FSF远小于1,轮齿不易达到疲劳状态。

图5为蜗轮轴上许用弯曲应力校核图。材料的σS为620MPa,卷筒轴区域颜色以蓝色和浅蓝色为主,最大弯曲应力σF约为182660Pa。相对于卷扬机等起重机械负载,人体负载较小,可以采取使用空心轴等方法来减轻重量和降低成本。

5 结语

目前对高层楼房逃生装置的研究和开发尚未成熟,推广及应用不甚广泛。基于自锁蜗杆与离心式摩擦制动的高楼逃生装置的研究具有广阔的应用前景。自锁蜗轮蜗杆和离心式摩擦制动器的配合使用是此装置的一大创新。该逃生装置具有成本低、安全可靠、使用方便、无需用电等特点,可作为高层建筑常备逃生装置,具有很高的实用价值。

摘要：高楼逃生装置利用蜗轮蜗杆机构的减速、自锁以及离心式摩擦制动器的限速原理使人员安全下落。利用AutoCAD软件进行工程图纸的绘制,采用SolidWorks软件绘制三维图和应力分析,针对蜗轮轴承受交变应力的情况进行了疲劳强度的计算、性能测试及优化。测试结果表明:采用该装置不仅能够保证人员迅速逃离灾害现场,而且是纯机械装置,操作方便,安全可靠。

关键词：高楼逃生,蜗杆自锁,离心式摩擦制动,纯机械

参考文献

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