高层建筑消防救生装置总体设计及圆锥齿轮减速器设计
49页 20000字数+论文说明书+开题报告+4张CAD图纸【详情如下】
低速轴.dwg
参考示意图.jpg
圆锥齿轮减速器装配图.dwg
总示意图.dwg
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高层建筑消防救生装置总体设计及圆锥齿轮减速器设计开题报告.doc
高层建筑消防救生装置总体设计及圆锥齿轮减速器设计论文.doc
齿轮.dwg
目录
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 国外在高层建筑消防救援方面的研究现状 2
2 本课题的研究项目 3
2.1 简析现有的两种高层救援方案的利弊 3
2.1.1 基于电磁发射技术的抛射装置 3
2.1.2 直升飞机在高层建筑消防救生 4
2.2 本课题提出的设计思路 7
2.3 本方案的独特之处 9
2.4 方案具体具体实施方式 10
3 本项目主要部件设计内容 15
3.1 减速器的设计 15
3.1.1 设计任务指标 15
3.1.2 电动机的选择计算 15
3.1.3 传动装置的运动及动力参数计算 16
3.1.4 带轮的设计计算 18
3.1.5 减速器中高速级圆锥齿轮设计计算 21
3.1.6 减速器中低速级斜齿轮设计计算 24
3.1.7 轴的设计计算 29
3.1.8 滚动轴承的选择及寿命验算 35
3.1.9 键连接的选择与验算 36
3.1.10 联轴器的选择 36
3.2 绳索的选用 36
3.2.1 白棕绳及合成纤维绳 37
3.2.2 钢丝绳 38
3.3 合适的动力伞发动机选用 44
3.4 动力伞安全飞行条例 45
结束语 46
致谢 47
参考文献 48
1.1 课题的研究背景和意义
随着科技的进步、土地资源的稀贵，高楼（一般指七层以上高度的建筑物）的发展极为迅速，数量急剧增加，但随之而来的火灾事故数量也不断攀升，更要紧的是随着建筑物高度的增加[1]，消防救援工作难度跟着急剧增加，特别是其中的高层和超高层建筑的消防救援更历来是一个世界性难题，直到现在一直没有一个综合性良好的解决方法。这是因为高楼失火后，高楼内部楼道往往被大火和浓烟封堵，难以进入，消防救援主要靠在高楼外面进行，而目前消防部门通常用于灭火的主要装备如消防水罐车等其灭火喷射高度十分有限，对高楼层的火灾则鞭长莫及，而且还不能直接立即实施救援中的救生项目[2]。相对有效地救援主要是通过云梯消防车、带有登高平台或举高的消防车等大型车载攀升或攀扶设备将人员及或器材送达所需高度实施消防救援，但这些设备绝大多数最高也只能伸展至53米，相当于约十五层楼的高度，而就是这样的消防装备对我国大多数城市来说也还都不是具备的.因为随着举升高度的增加其设备成本急剧上升，许多城市难以承受[3]。目前世界上最高的消防云梯车为荷兰生产的110米，但也只能达到约三十几层高的高度，而其价格却极为昂贵，目前我国仅杭州市进口了一台，但由于这类消防车超大的重量及体积，其通过性、机动性、灵活性、高位负重能力、营救效率速度及对地面支承环境的适应性等都较差，特别是其极其高昂的价格，显然在未来很长时期之内，中小城市是无法普及的，更致命的是当楼层高度超过其使用高度时无法使用，只能“望楼兴叹”，而现在城市中二、三十层以上高度的高楼已越来越多[3]。
高层建筑消防救援的能力已经成为衡量和检验一个国家、地区或城市消防现代化水平和战斗力的重要标志，这是现代化都市所面临的一项重要课题。特别是美国“9.11”事件再次给世界高层建筑消防安全敲响了警钟。 因此,能“更高”、“更强”、“更省”“更普及”地解决高层建筑消防救生与灭火显而易见将具有重大的经济与社会效益。消防部门急需一种全新的高层建筑消防救生装置，能够基本不受建筑高度限制，较好地解决高层建筑消防救生（也可适当附带灭火）的难题。而且设备结构还要简单，生产成本低，产品实施简便易行，廉价、快捷，特别易于普及使用[6]。
1.1 国外在高层建筑消防救援方面的研究现状
有鉴于高层建筑直接救生灭火设备开发与实施的极端困难性，目前国内外高层建筑救生与灭火设备的最新发展有以下趋势：继续研发更高高度的云梯消防车以及开发性能更好、适合救火的直升机，但目前依然实际困难很大。性能更好的设备并商品化的目前尚未见到相关报道。目前多数公司或机构转而集中致力于创新、开发能辅助高层建筑消防救生与灭火的外围相关产品，但一般不能直接进行救生灭火，主要有以下进展趋势：
2.1 简析现有的两种高层救援方案的利弊
2.1.1 基于电磁发射技术的抛射装置
此技术是将灭火装置和救援器材等消防救援装备以较低的速度由高层建筑的窗口发射到内部供给消防队员和被困人员开展灭火救生行动，为实施灭火救援工作提供保障。
抛射器结构原理抛射器基于电磁发射技术，基本结构为电磁炮[8]。
图1为抛射器的结构示意图。在导轨炮的两条平行导轨之间设置弹射体，弹射体与重接炮的支撑座固定连接；支承座的两侧设置重接炮的线圈，与重接炮线圈垂直的方向上对称设置两块挡板；两块挡板之间的空间用于装载抛射体。在此结构中，导轨炮水平设置，用于给抛射体一个水平方向上的速度，线圈炮竖直设置，用于给抛射体一个竖直方向上的初速度，在导轨炮和重接炮的配合作用下，抛射体在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做竖直上抛运动，抛射体的运动轨迹是一条抛物线，通过控制水平速度和竖直速度，使抛物线的最高点作为进入高层建筑窗口的入射点。2.2 本课题提出的设计思路
鉴于上文提到的直升飞机在城市高层消防中运用所遇到的弊端，本文设想出的方案为用可携绳的动力飞行器(可以是载人动力伞、伞翼机或无人遥控的）；将第1段该绳索分别卷绕成两个绳团并携带，在飞到高楼顶一侧墙上空附近时先人工或遥控或线控向地面抛下其中一个绳团，然后在飞跨过高楼顶面到达另一墙侧上空附近时再向地面人工或遥控或线控抛下另一绳团，同时一并使第1段绳索与动力飞行器分离，使第1段绳索反扣骑跨在高楼顶面及两墙侧至楼的下面；第1段绳索可以绕成一个或分绕成两个绳团，其需抛脱绳团的绳端或所绕的骨架卷筒上还可附带连接小降落伞，当空中抛绳团时由其自行打开减速。由动力飞行器携带第1段绳索并从空中抛脱下，使其骑跨在高楼顶面及两侧墙面至下面，然后将其一端连在下面的牵引装置上，另一端连接第2段绳索一端，然后由牵引装置牵引第1段绳索，从而使第2段绳索也跟着第1段绳索被牵引而骑跨在高楼顶面及两侧墙面至下面，同样地，再将该第2段绳索的一端与前已使用过的或另设置的牵引装置相连，而另一端连接第3段绳索一端，由牵引装置牵引第2段绳索从而使第3段绳索也跟着被拖拽……，同理，继续顺次逐段接力连接并牵引第4段绳索……第N.1段绳索……直至最后一段..第N段绳索也跟着第N.1段绳索被牵引而骑跨在高楼顶面及两侧墙面至下面，将该第N段绳索的一端与前已使用过的或另设置的牵引装置相连，另一端则连接定滑轮部件，由牵引装置继续牵引使定滑轮部件连同绕经定滑轮的升降绳索一起上升至需要的楼层高度，然后将第N段绳索连接牵引装置一侧的绳段保持固定不动或固连在能与地面保持相对静止的物体上，再由前已使用过的或另设置的牵引装置往复牵引绕经空中定滑轮的升降绳索从而将与升降绳索相连的人及或器材缘绳往复升降进行救援。
这种用于高楼消防救援的跨顶锚索缘绳式高楼消防救援装置，主要包括：定滑轮部件；绳索；绕经定滑轮的升降绳索；牵引装置及牵引绳索技术；可携绳的动力飞行器及其使用技术以及绳索携带与抛脱技术；绳索与绳索之间、绳索与牵引装置之间、绳索与人员及或器材之间的相互连接技术及连接所用的器件器具以及它们各自的接头器件器具。值得一提的是：各段绳索按第1段绳索、第2段绳索、第3段绳索……第N.1段绳索、第N段绳索依次顺序排列，其承载能力依次顺序递增，其中第N段为各段中承载能力最大也是最后一段绳索；所述的绳段的N值最少可为N=1，即仅有第1段同时也是最后一段绳索。第1段至第N段绳索，其各段长度除应满足骑跨在高楼顶面及两侧墙面至下面的长度以供在楼两侧下边能够一端与牵引装置相连，同时另一端能够连接后续一段绳索一端外，还应留有满足救援现场要求所需的足够长度余量以便于或抛绳或卷绳或放绳或绑扎或安全等需要。绕经定滑轮的升降绳索的两侧绳段下端均可连接牵引装置以更便于升降绳索往复升降，且也可以两侧绳段都与人员及器材相连接。
用于牵引各段绳索的牵引装置，可以不是用同一台或几台，也可以使用不同的牵引装置，不仅如此，牵引装置还可以各自包含一个以上转速不同的可牵引卷筒。结束语
本项目避开了普通高层灭火救生中的惯性思维，提出了一种奇特但却非常简便易行的高层建筑救生的全新思路，是一种全新的创意，新的发明。它完全不是通常人们会考虑的采用消防车增加消防云梯的高度登高或直接进入火场爬楼救火救生，而是选用动力伞携带钢索绕过楼顶，再用绞盘机拉动钢丝把消防人员及消防救生设施带到高层进行救生、灭火，或驾设逃生通道，供多个待救生的人抓住随绳带上去的多个救生绳套自行逃生。该方法安全、快捷、且非常灵活，设备特别的简单，具有低的成本，成本通常不到高层消防云梯消防车的一小部分。尤其最大的创新之处是它几乎不受高层建筑高度的限制，只要动力伞能飞到几乎都可以实施。这是其它高层救生灭火设备难以实现的。它还可以进入消防车无法进入的狭窄小巷，非常灵活。
可以达到其它高层救生设备难以达到的更高楼层救生，以及其可以以极低的成本普及使用，从而把众多生命从原本无望的高层火灾死亡的边缘拉回来，拯救许多宝贵的生命，其价值和效益是难以计量的。
致谢
在本文完成之际，首先向指导老师表示衷心的谢意。在我完成毕业设计的过程中，导师对我进行了全面的训练。导师渊博的知识、塌实的工作作风、科学的工作方法、严谨的治学态度和敏锐的洞察力，使我深受教育。这些会给我以后的学习生活产生很大的影响，受益终身。
感谢我的室友们的关心和支持，感谢所有直接或间接帮助过我的老师和同学们。
最后，衷心感谢我的父母，为了支持我学业付出的劳苦艰辛。
参 考 文 献
[1] 杨国华.起升电动机失控事故分析 [J]. 起重运输机械.2006年3期.
[2] 赵家齐. 机械制造装备设计基础[M]. 上海: 上海交通大学出版社, 2004.
[3] 江渡，陈世刚. 基于Pro／E的齿轮减速器三维参数化CAD系统[J].机计.2006年2期.
[4] 冯辛安. 机械制造装备设计[M]. 北京: 机械工业出版社, 1998.
[5] 张承军.公共场所消防安全救生问题初探[J].山东消防.1995年5期.
[6] 少坚.重庆装备“消防救生滑道”拓展高空救援疏散能力[J]. 广东安全生产.2008年14期.
[7] 梁晓峰，陈艳锋.齿轮减速器建模与运动学仿真 [J]. 机械.2008年5期.
[8] 张云华. 齿轮减速器的最优化设计[M]. 上海: 上海交通大学出版社,2008.
[9] 孙志礼,冷兴聚, 魏延刚 ,曾海泉 .机械设计[M] . 北京: 机械工业出版社, 1998.
[10] 鲍莉，范敏.齿轮减速器效率及自锁分析 [J]. 机电产品开发与创新.2009年1 期.
[11] 吴学华. 马元江“寻亲”[J]. 新安全 东方消防, 2008年11期.
[12] 杨卫远. 赤诚磨砺青春志 热血铸就消防魂.记河南省公安消防总队郑 州市支队特勤大队副大队长李隆[J]. 现代职业安全, 1998.
[13] 公安部消防局通报汉正街及央视新址火灾情况要求 全力遏制火灾高发势头[J]. 新安全 东方消防, 1995年5期.
[14] 盖涛. 多功能抢险消防机器人开发[J]. 科技信息, 2009年1期.
[15] 朱红伟. 基于信息融合技术的复合式火灾探测器[J]. 武警学院学报.2006年3期.
[16] 郭军英. 浅析火灾自动报警系统设备运行状况及对策[J]. 价值工程, 1995年5期.
[17] 开封指导漯河[J]. 工友, 2009年1期.
[18] 高处作业吊篮安全规则[S]. 5027－1992,1992－01－01实施.
川公网安备: 51019002004831号