多功能液压螺旋扩张器..doc

多功能液压螺旋扩张器 改进救援机械的方案方案内容简介:本方案所设计机构是一种用于地震等灾难发生后救援人员自行携带的轻型液压螺旋扩张器。整体机构主要采用了液压传动原理，具有体积小、能耗少、便携带、承载能力强等优点。适用于地震后因交通瘫痪而使大型救援设备不能实施救援的情况下，能第一时间实施救援的机构。液压螺旋扩张器总体上可由机械、油路控制部分组成。整个机构在工作时的尺寸为：长：1700mm ，宽：270mm， 高：136mm。机构的工作过程：将螺旋部分深入到孔缝中，对孔缝进行拓深，到达一定深度后，启动端部液压装置，扩张器将缝隙张开角度增大，稳定后再使对称部分连接处液压装置工作，使连杆横向伸长，从而稳定的顶起坍塌物。救援工作可在该机构扩张起所形成的空间内进行。一. 背景分析地震发生时造成建筑的损坏，其中房屋倒塌人员被困的情况更是很常见。地震灾害发生时,建筑结构中的主要承重构件(如梁和柱) 在地震作用下失稳,瞬间发生剪切脆性破坏,导致整体结构在竖直方向上发生倾泻性坍塌,是导致人员被埋压的本质原因。破碎的钢筋混凝土块、砖石和玻璃碎片是造成内部人员伤亡的主要因素。资料表明,震后12h之内是最佳抢救时间,可以获得最高的救治率,地震灾害发生后的72h之内是抢救生命的有效时间。在这个有限的时间段内,如何对埋压人员进行高效、有序的搜索和救援,从而在最大限度上保护人民群众的生命健康,是现阶段我国地震救援亟待研究的一个重要问题营救被埋压人员,救援人员要根据被埋压人员的实际情况和坍塌现场的环境,充分发挥特勤破拆工具的攻坚作用,灵活使用救援方法,对已经确定具体埋压位置的幸存者,应迅速组织救人行动。二传统救援方式1.采用人工救援。虽然这种方法灵活性大，但是效率低，很容易造成救援不及时引起的人员伤亡，而且加重救援人员的负担，有时还会造成救援人员的伤亡。2采用大型设备。比如吊车，起重机等。这种方法虽然比人工救援更加有效，但是也会存在一些不是技术上的问题，例如在使用吊车的时候，可能会引起坍塌的地方继续坍塌，间接的造成人员的伤亡。或者坍塌某部位没有固定紧导致坠落物掉下造成以外的伤亡。二. 方案设计： 基于以上分析，本方案主要设计一种用于救援位于埋压上层的幸存者的机械，即营救设备，其是救援装备的主要设备，要求轻巧灵活，在救援现场移动方便，节省队员体力，可更高效率的营救幸存者。救援设备应向着小体积、大功率、多功能,便于操作、便于使用的方向发展,并不断扩展社会抢险救援功能。现行地震救援时应用到的液压扩张器、千斤顶、起重气囊等机械，根据救援具体要求，其中液压扩张器、千斤顶在扩张孔缝时，由于与坍塌物接触面小，在扩张的过程中可能会因坍塌物受力不均匀而发生事故。应用于支撑空间的起重气囊，在救援人员对障碍物进行破拆、分割时，会因坍塌物发生振动，气囊的弹性变形使得振动加剧，造成被埋人员上方的结构变得不稳定，不利于救援，且这三种机械本身的功能也过于单一，不符合营救设备的发展方向。考虑到以上几种机械在救援使用中都有一定的缺点，因此本方案综合以上几种机械的不同作用，实现营救设备的多功能统一。建筑物倒塌后,会支撑出若干大小不一的孔缝,重新形成相对稳定的结构。针对在救援被埋人员时，营救设备所满足的条件，设计出如图所示的液压起重支撑器，可用于将较小的孔缝进行扩张,并沿孔缝向里钻,边扩边钻,边钻边搜,边搜边救。到达一定深度后,在扩孔的基础上,利用废墟结构(梁、柱等) 形成的空隙逐层向下掘进,尽量向四周扩张,并与原有的孔缝衔接,力求形成纵横通联的搜救通道网。再认真评估卡压结构及其支撑原理,先使用切割器、救援斧、冲击镐等破碎水泥,再用液压剪、无齿锯等工具将大块的钢筋混凝土构件进行分割时需要该机械为其自身支撑一定的空间。图中的框架结构可在余震发生时对施救人员进行有效的安全保护。（一） 要使液压扩张器的扩张臂张开，救援人员需要滑动阀门开关使液压液体从液压管进入液压缸，推动活塞和推杆向上运动。推杆连接到联动装置，并通过联动装置和扩张臂相连。当推杆向上运动时，它会带动联动装置旋转，从而使扩张臂张开。要使扩张臂收拢，救援人员需要反方向拨动阀门开关，液压液体便会由另一液压管流出。扩张器也可以向下夹住某一结构，然后把夹在扩张臂间的物体夹碎。 图1 液压扩张器 图2 水平伸缩杆 图3 液压装置（二） 其中图4、5分别为所设计液压扩张器的平视和俯视图，该机械1、2两部分为类似液压扩张器（如图1）的结构，2部分为液压驱动，在为液压装置驱动的连杆结构a（如图2）的截面。在俯视图中机构左右为对称的两部分，图6为当扩张器在液压作用下扩张时的平视图，图7为扩张器在支撑起坍塌物时模拟的立体图,对称的两部分及中间的连杆近似成 H 型的稳定结构。其中a为水平伸缩杆，其动力为液压驱动，具体液压工作情况如图2所示。（三） 当在救援被埋人员时，利用该机械前端的螺旋部分对出现的孔缝进行拓深，直至到达最大深度。再利用液压装置使如图3中的角增大。从而将坍塌物起重起，当所支撑起的空间高度大于人体厚度时，停止液压。利用形成支撑空间，救援人员进入孔缝对障碍物进行分割，以便向被埋人员接近，从而实现救援。在具体的救援工作中，应根据坍塌物以及支撑空间的障碍物，运用其他一些工具，使救援工作顺利有效进行。 三. 方案评价基于上述关于设计的机械的作用的描述，可知其综合了现行地震人员救援时应用到的液压扩张器、千斤顶、起重气囊等机械的作用，因此更有优越性，会更好地适应地震救援工作。并且该机械所支撑起的空间能有效的保护救援人员，因此更人性化。该方案只是针对表层被埋者的救援，没对可能的竖井式、高空式救援进行考虑，因此有一定的局限性。但能对大多数倒塌废墟救援情况适用。本机构在使用时注意其支撑点的选择，以确保工作时的稳定性。四. 应用前景该方案结合了现有的救援机械结构特点，分析其存在的缺点，创新地提出了改进方案，并结合未来地震救援机械的发展方向，能很好的适应未来需要。与传统液压机构相比，整个机构体积小、重量轻、承载能力强、应用灵活、工作可靠性强。 - 6 -