[发明专利]一种基于剪切增稠液的安全绳制动器及制动方法

权利要求书

1.一种基于剪切增稠液的安全绳制动器，其特征在于：包括底座、腔体壁、活塞、螺栓、内壁、剪切增稠液、中心轴、中心轴圆盘、弹簧、密封圈、盖子；所述腔体壁为一端封闭的套筒结构，其封闭端和开口端的外周面均设置有法兰盘，所述封闭端的中心处开有通孔；

所述底座通过螺栓与腔体壁开口端的法兰盘同轴固定连接，由腔体壁与底座组成的腔体内充满剪切增稠液；底座朝向腔体壁内的一侧端面上同轴设置有圆环结构的内壁和中心轴；所述内壁外径小于腔体壁的内径，轴向高度小于腔体壁内的轴向高度，内壁靠近底座的周面上开有多个通孔；所述中心轴靠近底座一端的外周面上设置有环形凸台，作为中心轴圆盘，中心轴圆盘的端面上沿周向开有多个孔；所述底座的外端面与安全绳连接器或系绳线轴轴芯固定；

所述活塞的活塞头为圆盘结构，活塞杆为垂直设置于圆盘端面中心处的光轴；所述圆盘同轴安装于底座的内壁内，其外端面中心处开有盲孔，该盲孔同轴套装于底座的中心轴上，并为间隙配合；所述活塞杆的端头穿过腔体壁封闭端的通孔，与安全绳的根部固定连接；

所述弹簧同轴套装于活塞杆上，并位于圆盘与腔体壁的内底面之间；

所述盖子为开有中心孔的圆板，通过螺栓与腔体壁封闭端的法兰盘固定，其中心孔位于腔体壁一侧开有环形槽，用于放置密封圈，实现活塞杆的运动密封；

所述中心轴直径为6mm，活塞的活塞杆外径为12mm，中心轴长130mm；内壁内直径为60mm，内壁外直径66mm，活塞头外径56mm，腔体壁内径为80mm；所述剪切增稠液的粘度μ＝300Pa·s，剪切速率＝10s^-1；计算得活塞中心轴侧面积A₁＝0.0049m³，内壁侧面积A₂＝0.0245m³，得到制动器承受力为88N。

2.根据权利要求1所述基于剪切增稠液的安全绳制动器，其特征在于：所述制动器的承受力利用牛顿粘性流动实验公式计算得到：

其中，μ为流体粘度，A为产生流速差两个界面的面积，v/h为速度梯度，即剪切速率。

3.根据权利要求1所述基于剪切增稠液的安全绳制动器，其特征在于：所述底座与安全绳连接器之间通过锁钩连接。

4.根据权利要求1所述基于剪切增稠液的安全绳制动器，其特征在于：所述底座外端面上设置有一对凸耳，通过轴与系绳线轴轴芯铰接。

5.根据权利要求1所述基于剪切增稠液的安全绳制动器，其特征在于：所述活塞杆的端头开有通孔，安全绳的根部穿过再用绳卡紧固。

6.一种权利要求1所述基于剪切增稠液的安全绳制动器的制动方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤一：当安全绳完全展开时根部受到冲击力，该冲击力拉动所述活塞杆；

步骤二：所述活塞杆带动活塞沿轴向移动并对弹簧进行压缩，此时弹簧对活塞产生阻尼力；

步骤三：随着所述活塞沿轴向的移动，所述剪切增稠液在活塞的推动下在腔体内流动，受活塞推动的剪切增稠液在中心轴与内壁间受到剪切作用，同时流动至内壁与腔体间的液体也受到剪切作用；最后流经内壁和中心轴圆盘的孔时也受到剪切作用；各个部分的剪切增稠液受剪切作用，粘度逐渐增大直至固化，产生阻力完成制动过程。