抗震救灾多功能组合铁锹设计

抗震救灾多功能组合铁锹 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 111112 毛泽兵 ，龙诗东 ，梁骁 ，孟凡提 ，罗安治 ，朱逸颖 (1.山东大学 机械工程学院，山东 济南 250002;2.华中科技大学 机械学院，湖北 武汉 430000) 摘要:地震是常见自然灾害之一，地震给人们带来的毁坏也是不可预料的。地震初期，大型设备无法 快速进入震区，灾区停水断电道路不通，这给救援人员带来了巨大困难，救灾人员只能徒步进入震区， 这使得他们无法带入重型的、高效的救援工具。而救援过程各种工具又是不可或缺的，面对这一矛盾， 只有将尽量少的工具发挥出最多的功能、最好的作用才是解决的途径。基于这一想法，介绍了一种多 功能组合铁锹的设计思路，阐述了铁锹的组成和作用，并对铁锹的稳定性进行了校核。应用结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明: 多功能组合铁锹可靠性好，使用灵活方便，具有广阔的应用前景。 关键词:地震;救援;铁锹;千斤顶 中图分类号:TH122 文献标识码:A 文章编号:1006,0316 (2011) 04,0057,03 Design of an earthquake disaster relief multifunction spade 11112MAO Ze-bing，LONG Shi-dong，LIANG Xiao，MENG Fan-ti，LUO An-zhi，ZHU Yi-yin (1.School of Mechanical Engineering，Shandong University，Ji'nan 250002，China;2.School of Mechanical Engineering，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430000 China) Abstract:Earthquake is one of the commonest natural disasters, which brings us unpredictable destruction. In the beginning of the earthquake, giant equipments aren’t be able to enter the disaster area, where electricity and water supplies are not accessible. It can be so difficult for rescuers that they have to walk to the disaster areas. So the big and efficient equipment cannot be taken into. However, those tools or equipment are necessary in the process of rescue. To solve this problem, we have to integrate these functions to one equipment , making the best use of them. Based on this idea, we introduce our conception of a multi-functional spade, express its composition and function and check the stability of it. The results of apply indicates that this kind of spade is reliable in disasters and easy to use. We consider it as a promising tool in the future. Key words:earthquake;rescue;spade;jack; 铁锹普及很广，多数是木柄成型的锹头结构，发生地震时，大型设备无法快速进入停水 断电道路不通的情况下，救灾人员可带入的救 方便简单，在灾难时使用广泛，但作用有限，灾机械简单而乏用，不能满足救灾要求。目前 体积较大，不适于长途携带。而千斤顶较重，市场上有单一的铁锹和种类繁多的千斤顶产 不利于地震初期，在紧急情况下不便于携带与品，但是将两者结合起来的并未有成品。其中 快速应急，解放军急行军进入震中时候携带。 ———————————————收稿日期:2010,11,07 作者简介:毛泽兵(1990,)，男，湖南娄底人，本科，主要研究方向为机械制造及其自动化。 最后安装锹顶和锹头。鉴于这一情况，本文设计了一种铁锹与千斤顶 的结合，集成度高，功能多用，变换方便的多 锹尾功能组合铁锹。 套筒 主锹1 设计思路 丝杆铁锹头 图 1 主锹结构图 (1)以铁锹为蓝本，附加变形功能。集 成铁锹、千斤顶两个的基本功能，实现救灾设 铁锹顶 上部铁柄备时的排障，支撑等应急需求。 中间套筒(2)以三把铁锹集合形成小型千斤顶， 中间转动连接件其中第二把铁锹和第三把铁锹可弯折，以齿轮 形连接，用作千斤顶的支撑部位; 下部 y 型连接件与下部铁柄 锹头 (3)锹头可拆卸，便于组装千斤顶; 图 2 副锹结构 (4)铁锹柄是双层结构，外部套筒，舒 适适于铁锹的握持，内部丝杠，为工具的集成 2.3 组合千斤顶结构 千斤顶的使用准备条件; (5)铁锹的把手以手铐的设计理念实现 采用两把副铁锹和一把主铁锹整合成简锹头处的支撑连接。 单千斤顶，如图 3 所示为千斤顶。一把副铁锹 的锹顶和另一把的下部 y 型连接件以锁扣式 相连接，并让主铁锹的丝杆通过其连接处。再 装上锹尾，通过旋转锹尾可使被压物体顶起。 2 结构设计 多功能组合铁锹由一把主铁锹与两把副 铁锹组成。 2.1 主锹结构 图 3 组合千斤顶结构 图 1 为主铁锹结构图，主锹的整个装配过 3 设计校核 程是首先把丝杠和铁头通过螺纹连接安装，然 后套上套筒，最后将锹尾旋入丝杠。 3.1 性能指标 2.2 副锹结构 (1)物理尺寸(单位:mm):副锹、锹 杆的直径为φ,40，壁厚为 3，总体长 860， 如图 2 所示为副铁锹结构图，副铁锹由上 其中锹柄 600，锹头 200，前后连接部分为 60; 部铁柄，锹顶，中间套筒，中间转动连接件(可 主锹总体长 900，其中锹柄 650，锹头 200， 以旋转)，下部铁柄，锹头组成。副铁锹的装 前后连接部分 60，丝杠的直径为 20。 配过程:把上部铁锹和下部铁柄用中间转动连 (2)重量:采用 Q235 钢，第一把主锹 接件连接，把中间套筒套住中间转动连接件， 钉所以有 τ, F/(2 A) ,38000/(2×314),的重量约为 1.5 kg，为两把起千斤顶作用的副 1max 锹的重量约为 1.6 kg。 60.5 MPa,100 MPa，则铰钉符合强度要求， (3)工作行程:150 mm 到 400 mm。 故总体设计的许用承重为 1.9 t。 (4)工作需用承压:1.9 t。 (5)设计承压需求:0.5 t 4 结语 3.2 支撑杆的抗压稳定性 抗震救灾多功能组合铁锹在平常的时候 可作为普通铁锹使用，当一些紧急情况下可以 3.2.1 支撑杆的压杆稳定性 快速拆卸，去掉套筒、锹头，以锁扣式实现三 Q235 钢的参数抗拉强度最大允许值 σ, b 锹连接固定，组装成小型千斤顶来顶起重物。[1]480 a，弹性模量 E,200 GPa，密度ρ, MP 参考文献:7800 kg/mm，取安全系数为 2，则许用压应力 [1]国家质量技术监督局. GB12337-1998 钢制球形球罐[S]. 为 σ,240 Pa，支撑杆尺寸 D,40 mm，d, M 北京:中国标准出版社，1999. 34 mm，l,300 mm，由此得: [2]倪樵. 材料力学(1th ed)[M]. 武汉:华中科技大学出版 2 2 2A = π (D? d ) / 4 = 348.5 mm 社，2006. F = Aσ = 83640 N 另外， λ = µl / i µ = 1 ， l = 300 mm ， i = 13.1 mm (上接第 26 页)λ = 22.86 < 123 3 式中:C 为粉尘浓度;mg/m ;I 为激光光强; 此为中小柔度杆，采用中小柔度杆的计算 K 为光散射比例系数。 公式，采用抛物线经验曲线公式计算临界应 用粉尘浓度传感器控制喷雾，动作灵敏、力，得 [2]2 可靠，喷雾打开和关闭完全实现了智能化控σ = 240 ? 0.00682λ = 236.4 MPa 制，减少了无效喷雾，大大节约了水资源。 临界压力 F 1 = Aσ = 82398 N 此时 F 1 < F ，符合要求。 3 结论 3.2.2 丝杆部分的受拉校核 通过粉尘传感器探测粉尘浓度达到降尘 标准，驱动进步电机定位，精确判断粉尘浓度 进行喷雾降尘控制，喷头喷出适当的雾水降 丝杆尺寸 D,20 mm;σ,240 ; MPa 2 尘，达到了智能喷雾的效果。 π D 2 σ = 73560 N = AA = F = 314 mm;max 4 综合上述计算，设定初始的支撑高度为参考文献: ′ 150 mm，则 F = 2F × sin α . [1]小川明[日]著，周世辉译. 气体颗粒的分离[M](北京: 化学工业出版社，199l( [2]柳静献，陈宝智，王金波(虚 取极值，最低高度时， sin α = 0.25 ，F 拟现实及其在煤尘扩散研 ′ F = 38000 N 。 究中的应用[J](中国安全科学学报，2000，10(6):9-13( 即最低承重重量 F,1.9 t，而两端街头处 [3]陈诚集(矿井运输大巷简易喷雾装置改进应用[J](煤炭 的允许剪切强度 τ,100 MPa，由于有两个铰 技术，2009，28(11):24-25(