抢险救援组合器械在抢险救灾中设计与应用

抢险救援组合器械在抢险救灾中设计与应用187抢险救援组合器械在抢险救灾中设计与应用

侯鹏

(吉林市消防支队磐石大队磐石中队吉林吉林132000)

摘要：近年来世界各国都有不同程度和类型的自然灾害，本着以人为本的设计理念，设计此套抢险救援组 合器械应用于抢险救灾。使灾后的救援工作进行的速率大大提高。

关键词：抢险救援组合器械应用

中图分类号：X928文献标识码：A文章编号：1009-5349 (2017) 09-0187-01

近年来世界各国都有不同程度和类型的自然灾害，科 学技术的高速发展使灾后的救援工作进行的速率大大提高，但依然存在长时间的救助不到，导致遇难者在没能及时被 救助的情况下丧失生命，留下遗憾。据了解汶川地震中有 69227人遇难，其中除被倒塌的房屋直接致命的遇难者外，大多数遇难者是等不到救援条件而放弃了生命。在矿难中，遇难者被埋在地下，只能利用狭小的缝隙与地面联系，救 援人员能看到伤者却无法及时撤出，而救援的条件需要慢 慢等，慢慢创造，在各种恶劣条件下，很多人因为缺水、缺食物、缺氧气、救治不及时而丧失了生命。为此，本着 以人为本的设计理念，设计此套抢险救援组合器械应用于 抢险救灾。

一、研究目的及内容

设计该套机械装置，机电结合，模块结构。夹持迅速，灵活多变，携带运输方便。适用范围：人员不便接近的危 险地方，狭窄空间，具有传递工具、水下打捞等功能（地 震、火灾、水灾、矿难等）。在各种突发灾难或危险事故发 生时，人不能接近的危险区域或人手够不到的地方，能够 代替人手及时为遇难者递送物品或抢救重要物资，适应各 种场合，甚至在不能及时救出伤者的情况下，能够维持其 生命，等待救援。

1.作品简介

该作品采用机电结合、组合模块结构。组合容易，操 作简单，快捷适用。适用于地震、火灾、水灾、矿难等各 种突发灾难或危险事故以及日常应用范围。

2.作品构成

作品由夹持手、剪刀手等多组模块、机械臂、传动机 构等构成。

二、方案设计

1.机械手收放功能

为使机械手能够实现夹取物体，自动放开功能，采用 曲柄连杆结构，并利用弹簧的控制运动功能使机械手张开。

2.机械手角度调节

机械手完全模拟人手的旋转角度，机械手指尖部位可 随物体重心进行自由的左右变换，机械腕可90度调节。

3.距离长度调节

为适应不同距离的操作，设计为可调节的伸缩管结构。伸缩管可根据实际需要加长。

4.模块化设计

为实现不同功能，设计采用模块化的多组功能件组成，均设计成相同规格接头与伸缩杆连接。如剪刀手模块，夹 持手模块等。

5.实现灵活、便携

在机械臂后方安装背带，不限制使用场所，以适应不 同环境，自由调节方向，实现灵活性。选择较轻的铝合金 材质，韧性高，耐腐蚀性好。整套装置可拆卸放在工具箱 内，起到便携特性。

6.操作设计

采用涡轮蜗杆设计，控制机械手开合，实现轻松传动。

可根据不同情况选择手动或电机传动两种方案。

手柄转动：适用于要求精密度高，操作轻的危险作业，如排爆等。

电机传动：独特的机电一体化设计，使操作变得更加 快捷简单。

7.附件添加

机械臂前端配备连接设备，可添加照明装置和扬声器，方便救援人员了解、观察伤者情况，也可将氧气管或其他 救援器械递给被困伤者，在不能及时救出伤者情况下为其 提供自救设备。救援的同时也可辅助其他救援设备进行救 助。

三、方案研制

1.传动方案

本组合由原动机、传动装置、伸缩装置和工作装置组 成。传动装置是用来传递原动机的动力和运动、变换其运 动形式以满足工作装置的需要，是本组合的重要组成部分，传动装置是否合理直接影响本器械的工作性能、重量等。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简 单，操作方便，传动效率高和维护容易。

本组合的原动机是电机，工作装置是机械手，传动装 置采用一级传动，即蜗杆传动。

蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成，常用于传递交错角为 90度的两交错轴之间的运动和动力，具有传动比大、传动 平稳、结构紧凑和操作简单等优点，适合本组合的传动要 求，因此选用蜗杆传动。

2.机械方案

(1)弹簧的设计

估计弹簧钢丝直径d = D2/C = 1. 16m m

补偿系数 K= 1+ 1.45/C = 1. 12

弹簧钢丝〇"B = 2800MPa

许用剪应力[t]=0. 5〇"B = 1400MPa

计算钢丝直径為1.6

(2)机械臂的设计

铝合金的许用应力[ct]=195M P a，由于许用应力和 弯矩不变，所以在不同长度所能承受的最大压力不同；由于是伸缩杆，另一杆在此杆内部，所以R= d=34m m，同种 材料的直管，厚度也相等，r= 28m m。

作者简介：侯鹏，吉林市消防支队磐石大队磐石中队，四级警士长，大专，研究方向：灭火救援（安全方面），抢险救援

188现代交际? 2017年9期

经实验验证：在2—5米时可承受20公斤的重物；在 5—8米时可承受10公斤的重物，8米以上时建议重物不要 超过5公斤。

(3)蜗轮蜗杆的设计

蜗轮选材ZCuSn5Pb5Zn5，砂型铸造，蜗杆选用20CrMnTi，心部调质，表面渗碳淬火硬度5H R C45。查表 得，[〇"]'= 125M P a转速n = 600r/min，工作10年，每年工 作300天，一天16小时，受力Ft1= 100N，入= 40。

选择蜗杆头数，确定转速和扭矩，疲劳强度计算，剪 刀的设计。

(4)剪刀的设计

通过对普通的剪刀进行改装，剪刀手选择特殊的弯钩 形状，可迅速定位方便剪断。剪刀手放松时，刀刃部分隐 藏，不会造成误伤。经实验验证：剪刀可剪小于8号线家 用电线。

(5)零件的设计

各部元件已实现了标准化和通用化，使用和维护都比 较方便。机械手部位的模块化设计，可以实现多种不同的 功能。既保证了实用性，又保证了携带方便的特性。

(6)电机的选择

由于手动操作蜗杆装置精度高，操作简便，但速度较 慢，在紧急情况下，应用电机会提高传动速率，提高工作 效率。

选用充电式电机，方便携带。

电池电压：7.2伏一14伏可选；

无负载旋转数：0-280/480/分钟；

最大锁定扭矩：17.6牛顿?米（156英寸-磅）；

离合扭矩设定：22级1.0-5. 9牛顿.米（9-52英寸-

磅）；

全长：220公厘（8-21/32英寸）；

操作容易的正、反转切换按钮；可逆转，可变速；

标准附件：电池（FEB9S)，充电器（U C9S D)，批头。

(7)工作原理

利用了曲柄连杆和机电传动机构使机械手的往复闭合，实现对物体的抓取、递送。利用杠杆原理实现剪刀的闭合 功能、蜗轮蜗杆的传动功能。

通过简单的机电传动进行一系列人本身不能实现的送 给物品的过程。在各种突发灾难或危险事故发生时，人不 能接近的危险区域或人手够不到的地方，能够代替人手及 时为遇难者递送物品或抢救重要物资，装置小巧，方便携 带，适合于各种类似场合，甚至在不能及时救出伤者的情 况下，能够维持其生命，等待救援。

当施救人员摇动蜗杆传动装置的摇杆或利用电机，收 紧拉线，使机械手收紧抓紧物品，到达遇难者位置，放松 拉线时，机械手张开，放下物品，将机械手取出。

四、技术难点

1.机械手多角度变换

机械指部位采用特殊设计，可随物体的重心在一定范 围内自动进行左右调节，其设计完全模拟人手的左右旋转 角度。机械腕部位采用插销定位，两个传动滑轮定向，实 现 90 度变换。

2.创新点

可配备多组模块，可全方位多角度调整。

机电结合。具有操作简单、夹持迅速、携带方便等特 点。

在实践中，抢险救援组合器械得到了应用。在各种恶 劣条件下，很多人缺水、缺食物、缺氧气，救援人员应用 抢险救援组合器械及时把伤者救出，延续生命。

责任编辑：孙瑶

(上接第189页）

发现赤藓红可分别与莫西沙星、加替沙星形成离子缔合物，两种离子缔合物的均在568n m、342n m与378n m出现特征 谱峰。在0.02-2. 7pg/m L范围内莫西沙星线性良好，加替 沙星在0.06-10. 2p^/m L线性范围良好。并对人体尿液中 两种药物的残留进行了检测。

三、结语

除了采用微生物法、免疫法、色谱法、光谱法之外，还可通过电化学分析法对F Q S药物残留进行分析检测。比较发现，微生物法和酶联免疫法适用于F Q S药物残留定性 分析，操作简便，成本低，适用于大量样品的筛选。高效 液相色谱法、液相色谱-质谱法联用、高效毛细管电泳法、紫外-可见分光光度法、荧光分光光度法均可进行F Q S药 物残留的定性定量分析。随着新技术的不断涌现，F Q S药 物残留的检测方法将不断的提高与完善，以确保F Q S药物 残留的检测更加灵敏快捷，为畜牧业与养殖业的健康发展 提供指导，确保动物源性食品的质量安全。

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责任编辑：杨国栋