配合连接。再将轴套9、14和轴承8、15从转轴7两端分别按间隙配合和过盈配合依次装入第一旋转盘10和第二旋转盘13的外侧。然后将转轴7穿入箱体21通孔2106中，轴承8外圈固定在通孔2106右端的大孔内，固定盘12的左端通过箱体21的端面A进行定位安装，塞子20通过螺纹连接固定在箱体上的通孔。然后将端盖18通过箱体21的端面B装入箱体中，并用六角螺钉19将端盖18与箱体21固定连接，且确保端盖凸台1801能够压紧固定盘12，轴承15的外圈固定在端盖18的内孔中，然后将轴承端盖16通过六角螺钉17固定在端盖18上，使轴承15的轴向位置确定，完成旋转式磁流变液阻尼器的装配。然后将四个永磁直流发电机6安装在箱体21上的发电机支架2105上，箱体21的外端面与发电机支架2105对应位置开有四个圆形凹槽2103，并与发电机末端端盖在径向过渡配合连接，使永磁直流发电机6在径向的安装位置确定，两根细长螺钉22穿过永磁直流发电机6的壳体并固定在箱体21上，使永磁直流发电机6的轴向位置确定。然后将轴承5和轴套4从转轴7左端依次装在转轴7上，使轴承5外圈固定在通孔2106左端的大孔内，轴承5内圈与转轴7过盈配合连接，轴套4与转轴7间隙配合连接。再将缠绕有绳索的绞盘3通过键从左端装在转轴7上，并使绞盘3与转轴7过盈配合连接，在绞盘3装入转轴7的过程中应注意绞盘齿轮301不要与永磁直流发电机头部齿轮发生碰撞，以免对齿轮造成损伤，然后使用防松垫圈2和六角螺母1固定绞盘3，完成装配工作。
[0026]为了防止阻尼器中的磁流变液泄漏，在轴承的一侧均安装有密封圈。在箱体21和端盖18圆周对应位置分别设有四个圆柱形通孔2104、1802，可以使用螺栓穿过该通孔将该装置安装固定在阳台或窗户一侧的墙面上。
[0027]在磁流变阻尼器设计中，工作间隙内必须保证有足够强的磁场强度以产生磁流变制动力矩。由于间隙中的磁场强度随间隙增加急剧下降，且小的间隙有利于获得更均匀的磁场强度，所以磁流变阻尼器固定盘与旋转盘之间的工作间隙理论上是越小越好。但考虑到制造与装配等因素，设计中工作间隙一般应取值在0.5?2_之间，所以该装置的固定盘与第一旋转盘和第二旋转盘之间的工作间隙为1.5±0.1_。
[0028]磁流变液的工作温度范围很宽，温度由-40°C上升到150°C时，其动态屈服应力仅下降10%，工作中的温度上升对磁流变液性能的影响也是很有限的，所以该装置在相当宽的温度范围内可以正常工作，保证了该装置工作的稳定性。
[0029]本发明的工作过程:
当紧急情况发生时，人员或者重物首先使用绳索一端的安全带把自己或者重物安全固定，然后从高空跳下或者释放，通过人或物体自身的重力带动绳索拉动绞盘转动，绞盘又通过绞盘齿轮分别与四个永磁直流发电机的转子头部齿轮嗤合传动，此时永磁直流发电机会产生感应电流，该电流通过控制器被输送到磁流变液阻尼器中的励磁线圈上。
[0030]由于一开始人或重物下降速度较快，使绞盘和发电机转子转动速度加快，永磁直流发电机能够产生更大的电流，随着励磁线圈中的电流的增加，其产生的磁场强度更强，使磁流变液的粘度瞬时增大，流动性变差，磁流变液变为类固体，磁流变液中的磁性粒子在外加磁场的作用下立刻被磁化，并沿着磁力线方向成链柱状分布，这种链柱状结构使得磁流变液的剪切应力增大，该链柱状结构将旋转盘与固定盘连接起来，对旋转盘产生磁致剪切制动力矩，在制动力矩的作用下会抑制磁流变液阻尼器转轴的转速，从而降低了绞盘随转轴的转速，使人或物体的下降速度降低。
[0031]当人或物体的下降速度较慢时，绞盘和发电机转子的转速较低，永磁直流发电机能够产生的电流较小，所以励磁线圈产生的磁场很弱，磁流变液处于液体状态，所能传递的力矩仅为很小的粘性阻力矩，此时旋转盘所受阻尼力很小，人或重物的下降速度会加快。
[0032]所以该装置能够根据人或重物的下降速度自动调节旋转式磁流变液阻尼器的制动力矩，使人或重物保持匀速下降，实现了缓降的目的。
【主权项】
1.一种基于磁流变液阻尼器的高空缓降装置，由旋转式磁流变液阻尼器、永磁直流发电机￠)、绞盘(3)组成，其特征在于:所述绞盘(3)通过齿轮传动组与永磁直流发电机(6)连接，永磁直流发电机(6)通过发电机支架(2105)安装在旋转式磁流变液阻尼器上，由旋转式磁流变液阻尼器根据人或重物的下降速度，提供适配的制动力矩，使人或重物保持匀速下降，实现人或重物的高空缓降。2.根据权利要求1所述的基于磁流变液阻尼器的高空缓降装置，其特征在于:所述永磁直流发电机(6)连接旋转式磁流变阻尼器，使永磁直流发电机(6)产生的电流供给旋转式磁流变阻尼器，使磁流变液阻尼器产生制动力矩，且制动力矩随人或重物的下降速度作相应变化，实现下降人或物体速度的自适应控制。3.根据权利要求1所述的基于磁流变液阻尼器的高空缓降装置，其特征在于:所述旋转式磁流变阻尼器包括箱体(21)、端盖(18)、固定盘(12)、第一旋转盘(10)、第二旋转盘(13)、转轴(7)，端盖(18)与箱体(21)固定连接，固定盘(12)固定连接在箱体(21)的环槽内，固定盘(12)的方形凹槽内缠绕有励磁线圈(11)，固定盘(12)两侧分别置有第一旋转盘(10)和第二旋转盘(13)，第一旋转盘(10)和第二旋转盘(13)固定连接在转轴(7)上，固定盘(12)与第一旋转盘(10)、第二旋转盘(13)之间具有轴向间隙，第一旋转盘(10)、第二旋转盘(13)与箱体(21)之间具有轴向和径向间隙，所述间隙内填充有磁流变液。4.根据权利要求1所述的基于磁流变液阻尼器的高空缓降装置，其特征在于:所述绞盘(3)上缠绕绳索，绳索一端固定在绞盘(3)中间圆柱位置上，绳索另一端连接有安全带，绞盘(3)与转轴(7)固定连接，绞盘(3)的外侧设有防滑垫片，绞盘(3)的内侧设有齿轮(301)，所述齿轮(301)与绞盘(3)为一体式结构，随绞盘(3)同步转动。5.根据权利要求1所述的基于磁流变液阻尼器的高空缓降装置，其特征在于:所述绞盘(3)的齿轮(301)与四个永磁直流发电机(6)转子头部齿轮啮合传动连接，并且具有满足旋转式磁流变阻尼器工作电流的传动比。6.根据权利要求1所述的基于磁流变液阻尼器的高空缓降装置，其特征在于:所述磁流变阻尼器中磁流变液的磁流变效应为毫秒级，具有快速的制动响应性能、平稳的缓降效果Ο7.根据权利要求3所述的基于磁流变液阻尼器的高空缓降装置，其特征在于:所述箱体(21)的外侧设有一圆柱形凸台(2101)，且凸台(2101)上开有通孔(2106)，所述通孔(2106)两端均设有轴承，用于支撑从所述通孔(2106)穿过的转轴(7)，在圆柱形凸台(2101)与箱体(21)之间设有四个加强肋板(2102)，用于提高装置的结构强度；箱体(21)的外侧与圆柱形凸台之间还设有发电机支架(2105)，箱体(21)的外端面开有四个圆形凹槽(2103)，四个圆形凹槽(2103)与永磁直流发电机末端端盖在径向过渡配合连接；箱体(21)的上部开有用于注入磁流变液的圆柱形通孔，圆柱形通孔上用塞子(20)密封，所述塞子(20)上设有通孔，通孔中引入与固定盘上的励磁线圈(11)连接的导线。8.根据权利要求3所述的基于磁流变液阻尼器的高空缓降装置，其特征在于:所述固定盘(12)、第一旋转盘(10)和第二旋转盘(13)均为软铁磁性材料，所述箱体(21)、端盖(18)、转轴(7)均为非导磁材料，用于减少漏磁现象的发生，提高磁流变液的工作效率。
【专利摘要】本发明涉及一种基于磁流变液阻尼器的高空缓降装置，绞盘通过齿轮传动组与永磁直流发电机连接，永磁直流发电机通过发电机支架安装在旋转式磁流变液阻尼器上，由旋转式磁流变液阻尼器根据人或重物的下降速度，提供适配的制动力矩，使人或重物保持匀速下降，实现人或重物的高空缓降。该装置利用人或重物从高空下降时产生的动能，通过永磁发电机转化为电能，再把电流供给旋转式磁流变阻尼器，励磁线圈根据电流的大小产生不同的磁场强度，使固定盘和旋转盘间隙中的磁流变液剪切应力产生制动力矩,且制动力矩随人或重物的下降速度作相应变化，实现了下降人或物体速度的自适应控制。该装置适用于高层建筑中的人员自救、消防高空作业等，可提高自救和他救的效率。
【IPC分类】A62B1/10
【公开号】CN105251144
【申请号】CN201510734179
【发明人】姜坤, 张永亮, 王恒, 廖逸杰
【申请人】上海理工大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月2日