动力自给多功能救援装备集成车设计方案

1、动力自给多功能救援装备集成车的设计 一、研究背景抢险救援车辆是在野外工作环境下,对突发事故、灾害等突发状况进行紧 急救援的专用车辆,主要应用在地震抢险救灾、公路交通事故救援、电力及通 讯设施抢险及维修、机场事故救援、水库堤坝抢险、野外勘探、油田厂矿抢险 及维修、军事作战演习、火灾现场救援等场合。随着我国国民经济迅速提高,公路、消防、电力及通讯、航空等部门抢险 救援需求快速增长。特别是近年来环境恶化导致的自然灾害频繁,地球进入地 震高发期,自然灾害救援任务艰巨。抢险救援车辆的市场需求量急剧上升,且 对车辆各项性能提出了更高的要求,呈现功能多样化的趋势,传统的抢险救援 车辆越来越无法满足市场的需要

2、。从抢险救援车辆的技术现状可以来看,现有抢险救援车辆存在较多的技术 缺陷,主要包括:(1抢险救援设备与车辆之间功能分离,车辆仅成为抢险救援设备的装载 工具,集成化程度低;(2救援设备能源种类繁多,保障设备体积大,后勤供给困难。例如,若 一辆抢险救援车辆需同时具备气锤、液压剪、电焊、照明四项功能要求,则需 要两台小型发动机分别为气压机和液压泵提供动力,两外还需要一台大功率内 燃机电站为电焊和照明等设备提供电源。多种动力源燃料型号不同时,造成后 勤供给困难。(3抢险救援设备功率小,效率低。由于救援设备大多采用独立动力源供 给,动力源功率受到体积和重量的严重限制,一般采用小型内燃机实现,功率 较小,

3、很难完成大功率需求的破拆任务,工作效率低。为了适应不断提高的性能要求,抢险救援车辆在技术上必须进行发展和改 进,本项目研究涉及一种动力源自身供给,具有多种功能的救援装备集成工具车,主要是在发生火灾、交通事故、地震等灾害时的现场提供动力源支持,满 足需要动力源的多套救援装备同时使用要求,救护被困于受限环境中的受害人 或抢救处于危险环境中的受害物。其具有以下特点:1、能较全面地适用于各种救援现场 (含易燃,爆现场 。2、能快速到达各需救助地。3、无需外动力源,靠自身能力来完成其救援工作。4、该动力自给多功能救援装备集成车有较完备的救援设备、工具,能在大 部分灾难发生地有效地提供动力源协助救援工作。

4、动力自给多功能救援装备集 成车具有快捷、可靠、安全、多功能救助等特性。二、设计方案动力自给多功能救援装备集成车其性能结构及工作原理如下图所示。 (一动力自给多功能救援装备集成车由一辆双排座(可乘 6人的车辆 为承载平台,救援设备、工具的动力源来自于车辆动力输出部分后加上一个动 力转换器 1(见附图一 。该动力转换器作用是在正常车辆行驶时它只是一个动 力传输装臵,而在救援场合把该车辆的动力由动力转换器 1转切换到车载平台 上的发电机组 3,由发电机组发出交流电 , 输送到车载平台上的配电箱 2。由配 电箱分别将该电源变压成直流 12V 、 24V 、 110V ,交流 220V 、 380V 以

5、供给救援设 备、工具使用。(二动力自给多功能救援装备集成车所承载救援设备及工具按其特性可 分为四种类型。1、 液压设备动力源区 4(见附图二 , 该套液压设备由液压动力源及各种顶、 拉、扩张、剪、切割等不同功能的液压单件工具所组成。液压动力源是由防爆 电机、液压泵、液压储油箱组成,该套液压设备可在易燃易爆环境中进行救援 工作,增加了在易燃易爆环境下救援人员的安全。液压动力源可以通过人工移 动,其移动范围是视电气控制箱所插接可移动电源线的长度而定。 1、动力转换器 2、配电箱 3、发电机组 4、液压设备动力源区 5、气动设备动力源区 6、卷 扬机 7、抛射器 8、液压工具放臵区 9、气动工具放臵

6、区 10、机动装备放臵区 11、助力工 具放臵区 12、照明及辅助设备放臵区2、气动设备动力源区 5(见附图二 ,它是由电机、压缩空气机组成可提供 压缩空气源,其气源提供给风炮、风钻及其它需要压缩空气的救援设备使用。 压缩空气源可通过配电箱 2所输送出电源由输电线、就地配电箱等配臵在救援 现场进行可移动式工作。3、卷扬机 6(见附图二 ,在车载平台上固定安装卷扬机一台,提供给救援 人员进行固定、拖拉物品等救援帮助使用。4、抛射器 7(见附图二 ,该抛射器主要抛射带有挂钩的救援绳索,把救援 绳索送到指定范围。5、 液压工具放臵区 8(见附图二 , 该套工具放臵区为各种功能工具所组成, 配备了扩张

7、,顶张,剪切等不同功能的液压工具所组成。6、气动工具放臵区 9(见附图二 ,该区放风炮、风钻及其它需要压缩空气的救援设备。7、机动装备放臵区 10(见附图二 ,该区是提供给用户自主放臵所需设备 工具所用。8、助力工具区 11(见附图二 ,该区的所有工具是在救援工作中常用的助 力工具如铲、兵工铲、十字镐、锄头、撬杠、太平斧、管钳等不同类型的常用 助力工具组成。其中,为方便液压设备动力源区 4、气动设备动力源区 5、卷扬机 6和抛射 器 7的工作,气动工具放臵区 9、机动装备放臵区 10和助力工具区 11可拆卸。 9、照明及辅助设备放臵区 12(见附图二 ,该区放臵多套可移动式现场照 明设备,电焊

8、机,乙炔切割,热水器等救援辅助设备。三、动力转换器的设计动力转换器的结构设计如图 3所示:工作原理:汽车行驶时:动力由齿轮减速器输出轴带动联轴器 1和齿轮 3, 并通过花键 7将动力传递给汽车后桥,动力供汽车行驶。救护设备工作时:将汽车停靠,搬动手轮 12到图示位臵,此时花键连接脱 开,动力通过齿轮与轴 5相连,由带传动输出到发电机输入端,实现动力的转 换。 1. 联轴器 2.动力半轴 3.转换齿轮 4.输出带轮 5.输出轴 6.齿轮7. 行驶动力半轴 8.联轴器 9.滑杆止动器 10.滑杆轴 11.拨叉 12.手柄四、液压动力源的设计动力源中的油箱、液压泵和电机都装在一个安装架内,该安装架是

9、可以移 动的。其中液压泵固定安装在安装架上,并且在安装架上加工出安装电机的定 位安装基准面,便于电机的快速、准确安装,正常的驱动液压泵。油箱结构:容量约 17.5L , 装有肩背、 手提及滑轮结构, 可安装在安装架内。 电机联轴器选择:方案 1,选用普通联轴器,其优势是价格便宜。方案 2,选用永磁传动器,其优势是连接非常方便快捷,但价格较贵。 (一安装方案1、在消防人员分别将液压泵、油箱、电机搬运到位后,安装在安装架上, 用快换接头快速连接好,液压动力源即可开始工作。2、泵出口安装有安全阀,连接出油管,在出油管的另一端接一个四通管接 头,最多可连接 3个执行元件同时工作。油箱回油口接回油管,同

10、样在回油管 另一端接一个四通管接头,连接执行元件的回油口。3、 3个执行元件,需配至少 6根油管连接进油和回油。执行元件部分:现有的剪切、扩张、撕拉等等工具,都可以配套本设备使用,希望以后能 在使用性能方面作出改进。现有的液压撑顶器也可以配套本设备使用,考虑到本设备使用时的各种意 外情况,准备开发其它结构的系列化产品(根据使用需要 。亮点:1、取自汽车动力;2、可拆卸,方便搬运;3、增大了油箱,可多个执行元件同时工作。液压系统的工作方案可采取图 4所示方案,电机,泵和油箱集中放在一起, 使其结构紧凑,从泵中输出的高压油有一根油管接出(约 8米 ,另一端接一个集成块,可接剪切器、开缝器和扩张器等

11、液压工具。 图 4 液压系统工作方案液压工作站主要是为液压破折工具(剪切器,开缝器等提供高压油源, 工作压力 630bar , 为提高工作效率, 高压油源需要同时提供 4路破折工具工作, 如图所示。油源距破折工具 8-10m ,所需要功率计算:N=P工作压力 p=630bar。 (根据宝鸡市众安消防器材有限公司液压扩张器相关数据 破折工具:Q1=4*Q1=4*0.6=2.4L/min(根据宝鸡市众安消防器材有限公司液压扩 张器相关数据 双向扩张器:Q2=3*Q2=3*1=3 L/min最大功率情况:3个双向扩张器 +1个破折工具N=P*Q/612*1.3=630*3.6/612*1.3=4.8

12、kW 图 5双向扩张器液压油量计算:取高压油管内径 40mm ,长度 8m ,回油管内径 20mm进油管油液体积 V1=pi*d2*8/4=10L回油管油液体积 V2=2.5L取油箱预留油液 V3=5L油箱尺寸:260*260*260mm油箱与油液总重:M=22kg相关设备重量:1、电机重量(1个 , 5.5kw 45kg2、柱塞泵重量, 16.5L/min-8kg(台湾 hpc 旭宏柱塞泵 3、油箱重量,油箱与油液总重:M=22kg(参考说明一 五、气压动力源的设计气压系统的工作方案可采取图 6所示方案,电机,泵和储气罐集中放在一 起,使其结构紧凑,从储气罐中输出的高压气体有一根管道接出,另

13、一端接一 个集成块,可接气炮、抛射器等气压工具。 图 6 气压系统工作方案工作压力 30bar , 1个气炮耗气量为 0.3m3/min。 (根据德国博世相关产品确 定所需要电机功率:N=P*Q/612*1.3=30*300/612*1.3=19.1kW抛射器和反向拉力器消耗功率小, 按 2kW 计算, 气源电机总功率为:21.1kW , 高压空气图 7 拉力器相关设备重量:1、电机重量(1个 , 22kw-80kg(东莞市万达机电有限公司2、柱塞泵重量, 16.5L/min-8kg(台湾 hpc 旭宏柱塞泵 六、照明光源的设计照明光源采用大功率 LED 作为光源。1、工作区域照明: 需要 4盏 100W 的 LED 灯100W 的 LED 灯,价格:300元2、救援区域照明: 需要 2盏 200W 的 LED 灯200W 大功率 LED 隧道灯价格:1000元3、特点:(1这用光源运用多颗芯片集成式单模组设计,选用进口高亮度半导体芯 片,具有导热率高,光衰小,光色纯,无重影;(2灯具表面进行阳极氧化防腐处理 , 结构紧凑美观 , 达到 IP65标准。防 腐、防水、防尘性能好;(3节能效果明显,采用大功率 LED 光源配备进口高效率电源,与钠灯相 比可节能 60%以上;(4显色性好,对实