多功能救援逃生椅的研制.pdf

享木交i i i 理论 研发 设计 衬遵 多功能救援逃生椅的研制 陈喜 赵天婵 易建钢 江 汉 大 学 武 汉 430056 D esi g n O f Mu l ti fu n c ti on R escu e E va c u a ti o n C h ai r C H E N X i Z H A O T i a n ch a n Y I J i a n g a n g Ji anghan U n i vel si ty W uhan 43005 6 C hi na A b stract T h e fi x ed stru e tu re a l l j th e si n gl e fu nc ti o n o f trad i ti o na 1 ch ai rs d o no t hav e an y effec t i n ttl e su dd e n d i sa ster T o so l ve th i s p ro bl e m th e p a per d eve l ope s a ho u se ho ht ch ai r i n cl ud i n g esc ap e l ad d ers an d rescu e stre tc he r fu nc ti on s w i th a thread ed scFew an d th e sl i de p ri nc i p l e b ased O 11 fu n cti on al c om b i na ti on i n no vati ve m eth od T he cl am p i n g d ev i ce i s sp ec i al l y de si g ned w h i c h c an b e a 1ap ted to an y w a l 1 T h e de si g ni n g an d ca l cu l ati on p ro cess w as system ati c al l y d i scu sse d K e y w ord s rescu e e sc ap e co m bi n ati o n i n n ov ati v e m etho d l 引 言 近几年来 我 国不少地 区火灾 地震等灾难频发 当 发生灾难的时候 住在宾馆 学生宿舍 办公楼的人们常 因楼道复杂 人群拥挤而无法及时逃生 少数幸运者可顺 着管道滑下逃生 但也有 许多人却在情急之下直接跳楼 而致 伤致 残 在救援过程 中 也常 为缺少救援担架 而 带来诸多不便 延误了最佳抢救时问 造成这些悲剧的一 个重要原因就是因为现场缺少必要的救援与逃生 T 具 序 右堆垛小 车 步 退 子 程 序 放 片前 步退小车 定 位子 程序 6 个 相 对 独 立 的 子 程 序 编程时 先对 各个 子程序独 立 编 程 和调 试 设 置好 每个子程 序 的入 口和 出 口参 数 利用子程 序 调用 功能将 6 个 子程序 连接在 一 起 使 整个程序 层次分明 结构清 楚 调试容易 其 主程 序流程 图如 图 3 所示 5 2 触摸 屏软 件 设 计 根据二维磨削力控制砂带磨削机床的控制和操作要 求 设计 了主界面 参数 置界面 信号监控界面 参数显 示界面等 4 6 l 机 械工程师 2010年第 11期 6 结语 垂直堆垛机 的优点是结构紧凑 轨迹合理 运行平 稳 堆垛精度高 周期短 玻璃擦伤少 自动化程度高 但 人工铺纸相对较难 j 实践证明 该系统操 作方便 运行稳 定可靠 自动化程度 高 参考文献 1 张仰平 朱兴法 浅谈 浮法冷 端懈垛 机中 面四连杆 机构 的设 计 J 中国玻璃 l 999 5 J 一 14 2 姚雪荣 童伟 刚 袁向 阳 等 浮法玻璃 生产线冷端堆垛 系统 J 玻璃 2006 5 23 25 3 张战营 姜宏 浮法玻 璃生产技 术及 没备 M E京 化学 I二 业出 版社 2005 f4J王万丽 等 i 菱系列 PLC 原理及应用l M 北京 人民邮电出版 社 20 09 5 郁汉琪 电 气控 制 与可编 程控 制器应 用技术 M 南京 东南大 学 1 版社 20 03 6 姜 勇 浮法玻 璃生产线集散 型控制 系统 玻 璃 1996 5 26一 2 8 1 1 7 拿峥0孚 法玻璃 生产线 自动控制的实现 J 微计算 机信息 I996 3 l 8 2 1 18 刘温宁 600t d 浮法线冷端 自 控系统的设计 J 可 南建材 2000 4 3 1 34 编辑 立明 作 者简介 李成群 1963一 男 副教授 博 士 研 究方 向为机 器人技 术 机械 系统动 力学 工业控 制和测试技 术 收 稿 日期 2 0 l 0 08 03 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 椅子 是每个家庭必备的一种家具 但它们大多形 式 同定 功能 单一 在突发灾难时起不到任何作用 如果在 家里分别配备担架 绳梯这些用于 紧急救援和逃生的工 具 既费钱 又占用空间 不划算 针对上述情况我们采用 功能组合创新法设计 了一种多功能救援逃生椅 是集椅 子 担架 逃生梯 家用梯子等多种功能于一体 的装置 特 别 是逃生梯 结构简单实用 夹紧装置能适用于 0 4m 厚 以下任何墙面 包括窗户 凸台 适用场所f 2 设计方案 2 座椅结构设计 在椅子前脚后面开 一 条槽 两边各有 一 个 半 圆盘 2 用螺栓将其与 椅子相连 半圆盘 2 在 前 脚槽 的顶 端 固定 椅 子后脚 3 和前脚 5 张开 一 定 的角度 用支架 4 固定 安上 坐板 6 即变 成座椅 担架变形时半圆盘 2 带着后脚 3 可以在前脚槽 内任意滑动 滑动到任意位置可 以用蝶形螺母将其 紧固 枕头盒子 l 里是装有可以购买不同长度 的绳梯 巧妙地 将绳梯做成 了休息座椅的枕头 扶手 7 可作为逃生梯 的 夹紧装置 夹紧 0 4m 厚 以下的任何墙 面 2 2 椅子 变担 架 在 有 人 受 伤 而 又 不 能直接背或抱着 有 可 能 会 给伤 员 造 成 二 次 伤害 送去 医院时 可将支 架收起 使 半 圆 盘和后脚滑至前脚底部 然后用蝶形螺母将其同定 放 坐垫 即可完成担架变形过程 受伤人员躺在 h 面 头可 以枕在 枕头 上 由两个人抬着担架将伤者送往医院及 时救治 担架总长为 1 85m 宽 0 4 m 变形 时间可控制在 30s左右 及时抢救伤员 最大限度保 障人生安全 2 3椅子 变逃生梯 如图 3 所示 椅子变逃 生梯的主要过程是 拆掉坐 板 收起支架和后脚 将夹紧 装置 扶手 通过螺栓同定在 前脚上 打开枕头盒子 放 出 绳梯 将夹紧装置卡在阳台 或者窗口处 根据墙面厚度调整夹紧装置 人即可通过逃生 梯从窗 口逃生 以免烧死或者窒息致死 整个变形过程只需 30 60s 大大节约 了逃生时间 梯子和绳梯总长可达 3 9m 枕头里绳梯可根据不同楼层高度配备不同长度绳梯 3 结构 设 计 3 夹紧装置结构的设计 央紧装置的工作原理图如 图 4 所示 夹紧杆 1与椅子 前脚用螺母连接 旋转方形螺母 4 可调节挡板 3 在螺杆 2 理论 研发 设计 制造 上 的位置 将墙面 夹 紧 挡 板 有 2 面 一 面是 锯 齿 面 可适用于水泥 墙面 一 面是橡胶 面 可适 用 于 贴 有 瓷砖的墙面 5 是 双头粗牙螺纹 可 使 方形 螺母 在上 面旋转速度加快 3 2 半 圆盘和 滑槽 结构 的设计 如 图 5 图 6 半圆盘 2 上挖有一 个 90 的槽 椅子 后脚 可在 90 槽 内 旋转 半圆盘 2 和 滑槽 4 采用蝶形螺 母 1连接 椅子变 担架 时 半 圆盘 2 可在滑槽 4 内任意 滑动 设计的活动 部分螺栓全是蝶形 螺母 只用手动操 作即可 无需其它 工具 大大节约 了 抢救时间 掌木交流 4 受力分析及强度校核 根据人体结构 设 定椅子 高度为 1 150ra m 坐板 高度 为 550ra m 担架长度为 1850ra m 逃生梯总长为 3 9m 可 根据实际情况增 长 考虑到 冲击力 假设人 的体重按 140kg计算 4 拒 架的 受 力分析 救援担架受力如图 7 所示 其中 是后脚对前脚的 支撑力 是 2 个蝶形螺母 的所受总力 一 F2 G 2 700N 1 A 0 2 由式 1 2 可以解得 4416N F2 3716N 假设 的力全部作用于两个螺栓 则单个螺栓 的力 平 均 为 F 3716 2 1858N F 小 于 螺 栓 的最 小 抗 拉 力 29300N 故合格 4 2 椅子 坐板的受力分析 对椅子 的座板进行受 力分析 如图 8 其中 为支 机械工程师2010年第11期 4 7 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 字木交 j i 理论 研发 设计 制造 撑定位架对坐板 的支撑力 为螺栓对坐板的压力 十 G 3 x l 10 C 200 4 解得 1 145N F4 2545N 和 均小于螺栓最小抗拉 力 29300N 故合格 4 3 椅子 支撑脚受力分析 图 9 中 G 为人重力 为地 面对椅子的支撑力 F6 G 2 700N 5 O 5x G x438一 Fex638 0 6 可以解得 F6 48 1N 1 19N 左脚受力分析如图 10所 K 5 5 4 8N 13 2 2 N E 1l 10 1 19 M P a 一 s 一 2 0 x 2 0 1 7x l 7 一 o L M m 一 F sc o s6 5 x 0 6 3 6 16 0 M P a 3 0 2 0 2 0 1 6 l 0 一 右脚受力分析如图 11所示 F 6 4 8 1N F b f 5 5 4 8 N 则 477 8N 106 4 3 0 M P a 一 S 一 D二 一 F 6cosc x 0 5 9 2 4 9 5 0 5 9 2 30 x 2 0 x2 0 x 1 6 x l 0 3 0 x 2 0 x 2 0 x l 6 x 1 0 9 6 0 6 6 M P a 椅子左脚和右脚应 力均小于不锈钢许用应力 校核 合格 4 逃生梯的计算 如 图 12 图 13 所 示 10 6 1 4 x 10 3m JD 2 0 0 0 S 0 7 2 M P a 一堂一 W 至 QQQ Q Q 15x l 5 12x l 2 x l 04x rr 16 56 3M P a 扶手 挂钩 假设总共重量为 300N 10 M P a 5 M P a 1 7 0 M P a 逃生梯横梁小于不锈钢许用应力 1 70M Pa 校核合格 F Tx727 F 支 撑 200 G 400 1 30 7 8 F 支 撑 G 9 解得 469N 夹紧装置的受力小于双头粗牙螺 纹锁紧力 2000N 故校核合格 5 结语 实物照片如图 14 救援 逃生 椅 其 主要 特 点 有 1 实现了椅子功能的多样 化 集 座椅 逃生梯 救援担架 三大功能于一体 2 做逃生梯 时可适应 0 4m 厚 以下 的任何 墙面 适应场所较广 3 结构 简单 易于操作和搬运 可折 叠 占空 间小 4 价格合理 性 价比高 市场前景好 该装置对人的操作性要求 不高 改变结构变成其他功能 的操作步骤少 只需要很简单 的 松 拉 紧固 蝶形螺母 即可 适用人 群广 适 用场所 广 适用于没有安装防盗 网的家庭 特别是宾馆 宿舍等 类似的场所 可批量配备 灾难发生时 可统一迅速逃生 所设计 的多功能救援逃生椅 已申报专利 t 参考文献 1 石则 昌 机构组合设计浅说 J 机械设计 1984 2 15 20 2 成大先 机械手册 M 北京 化工 出版社 2002 3