動(dòng)力自給多功能救援裝備集成車設(shè)計(jì)方案

1、動(dòng)力自給多功能救援裝備集成車的設(shè)計(jì) 一、研究背景搶險(xiǎn)救援車輛是在野外工作環(huán)境下,對(duì)突發(fā)事故、災(zāi)害等突發(fā)狀況進(jìn)行緊 急救援的專用車輛,主要應(yīng)用在地震搶險(xiǎn)救災(zāi)、公路交通事故救援、電力及通 訊設(shè)施搶險(xiǎn)及維修、機(jī)場事故救援、水庫堤壩搶險(xiǎn)、野外勘探、油田廠礦搶險(xiǎn) 及維修、軍事作戰(zhàn)演習(xí)、火災(zāi)現(xiàn)場救援等場合。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)迅速提高,公路、消防、電力及通訊、航空等部門搶險(xiǎn) 救援需求快速增長。特別是近年來環(huán)境惡化導(dǎo)致的自然災(zāi)害頻繁,地球進(jìn)入地 震高發(fā)期,自然災(zāi)害救援任務(wù)艱巨。搶險(xiǎn)救援車輛的市場需求量急劇上升,且 對(duì)車輛各項(xiàng)性能提出了更高的要求,呈現(xiàn)功能多樣化的趨勢,傳統(tǒng)的搶險(xiǎn)救援 車輛越來越無法滿足市場的需要

2、。從搶險(xiǎn)救援車輛的技術(shù)現(xiàn)狀可以來看,現(xiàn)有搶險(xiǎn)救援車輛存在較多的技術(shù) 缺陷,主要包括:(1搶險(xiǎn)救援設(shè)備與車輛之間功能分離,車輛僅成為搶險(xiǎn)救援設(shè)備的裝載 工具,集成化程度低;(2救援設(shè)備能源種類繁多,保障設(shè)備體積大,后勤供給困難。例如,若 一輛搶險(xiǎn)救援車輛需同時(shí)具備氣錘、液壓剪、電焊、照明四項(xiàng)功能要求,則需 要兩臺(tái)小型發(fā)動(dòng)機(jī)分別為氣壓機(jī)和液壓泵提供動(dòng)力,兩外還需要一臺(tái)大功率內(nèi) 燃機(jī)電站為電焊和照明等設(shè)備提供電源。多種動(dòng)力源燃料型號(hào)不同時(shí),造成后 勤供給困難。(3搶險(xiǎn)救援設(shè)備功率小,效率低。由于救援設(shè)備大多采用獨(dú)立動(dòng)力源供 給,動(dòng)力源功率受到體積和重量的嚴(yán)重限制,一般采用小型內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn),功率 較小,

3、很難完成大功率需求的破拆任務(wù),工作效率低。為了適應(yīng)不斷提高的性能要求,搶險(xiǎn)救援車輛在技術(shù)上必須進(jìn)行發(fā)展和改 進(jìn),本項(xiàng)目研究涉及一種動(dòng)力源自身供給,具有多種功能的救援裝備集成工具車,主要是在發(fā)生火災(zāi)、交通事故、地震等災(zāi)害時(shí)的現(xiàn)場提供動(dòng)力源支持,滿 足需要?jiǎng)恿υ吹亩嗵拙仍b備同時(shí)使用要求,救護(hù)被困于受限環(huán)境中的受害人 或搶救處于危險(xiǎn)環(huán)境中的受害物。其具有以下特點(diǎn):1、能較全面地適用于各種救援現(xiàn)場 (含易燃,爆現(xiàn)場 。2、能快速到達(dá)各需救助地。3、無需外動(dòng)力源,靠自身能力來完成其救援工作。4、該動(dòng)力自給多功能救援裝備集成車有較完備的救援設(shè)備、工具,能在大 部分災(zāi)難發(fā)生地有效地提供動(dòng)力源協(xié)助救援工作。

4、動(dòng)力自給多功能救援裝備集 成車具有快捷、可靠、安全、多功能救助等特性。二、設(shè)計(jì)方案動(dòng)力自給多功能救援裝備集成車其性能結(jié)構(gòu)及工作原理如下圖所示。 (一動(dòng)力自給多功能救援裝備集成車由一輛雙排座(可乘 6人的車輛 為承載平臺(tái),救援設(shè)備、工具的動(dòng)力源來自于車輛動(dòng)力輸出部分后加上一個(gè)動(dòng) 力轉(zhuǎn)換器 1(見附圖一 。該動(dòng)力轉(zhuǎn)換器作用是在正常車輛行駛時(shí)它只是一個(gè)動(dòng) 力傳輸裝臵,而在救援場合把該車輛的動(dòng)力由動(dòng)力轉(zhuǎn)換器 1轉(zhuǎn)切換到車載平臺(tái) 上的發(fā)電機(jī)組 3,由發(fā)電機(jī)組發(fā)出交流電 , 輸送到車載平臺(tái)上的配電箱 2。由配 電箱分別將該電源變壓成直流 12V 、 24V 、 110V ,交流 220V 、 380V 以

5、供給救援設(shè) 備、工具使用。(二動(dòng)力自給多功能救援裝備集成車所承載救援設(shè)備及工具按其特性可 分為四種類型。1、 液壓設(shè)備動(dòng)力源區(qū) 4(見附圖二 , 該套液壓設(shè)備由液壓動(dòng)力源及各種頂、 拉、擴(kuò)張、剪、切割等不同功能的液壓單件工具所組成。液壓動(dòng)力源是由防爆 電機(jī)、液壓泵、液壓儲(chǔ)油箱組成,該套液壓設(shè)備可在易燃易爆環(huán)境中進(jìn)行救援 工作,增加了在易燃易爆環(huán)境下救援人員的安全。液壓動(dòng)力源可以通過人工移 動(dòng),其移動(dòng)范圍是視電氣控制箱所插接可移動(dòng)電源線的長度而定。 1、動(dòng)力轉(zhuǎn)換器 2、配電箱 3、發(fā)電機(jī)組 4、液壓設(shè)備動(dòng)力源區(qū) 5、氣動(dòng)設(shè)備動(dòng)力源區(qū) 6、卷 揚(yáng)機(jī) 7、拋射器 8、液壓工具放臵區(qū) 9、氣動(dòng)工具放臵

6、區(qū) 10、機(jī)動(dòng)裝備放臵區(qū) 11、助力工 具放臵區(qū) 12、照明及輔助設(shè)備放臵區(qū)2、氣動(dòng)設(shè)備動(dòng)力源區(qū) 5(見附圖二 ,它是由電機(jī)、壓縮空氣機(jī)組成可提供 壓縮空氣源,其氣源提供給風(fēng)炮、風(fēng)鉆及其它需要壓縮空氣的救援設(shè)備使用。 壓縮空氣源可通過配電箱 2所輸送出電源由輸電線、就地配電箱等配臵在救援 現(xiàn)場進(jìn)行可移動(dòng)式工作。3、卷揚(yáng)機(jī) 6(見附圖二 ,在車載平臺(tái)上固定安裝卷揚(yáng)機(jī)一臺(tái),提供給救援 人員進(jìn)行固定、拖拉物品等救援幫助使用。4、拋射器 7(見附圖二 ,該拋射器主要拋射帶有掛鉤的救援繩索,把救援 繩索送到指定范圍。5、 液壓工具放臵區(qū) 8(見附圖二 , 該套工具放臵區(qū)為各種功能工具所組成, 配備了擴(kuò)張

7、,頂張,剪切等不同功能的液壓工具所組成。6、氣動(dòng)工具放臵區(qū) 9(見附圖二 ,該區(qū)放風(fēng)炮、風(fēng)鉆及其它需要壓縮空氣的救援設(shè)備。7、機(jī)動(dòng)裝備放臵區(qū) 10(見附圖二 ,該區(qū)是提供給用戶自主放臵所需設(shè)備 工具所用。8、助力工具區(qū) 11(見附圖二 ,該區(qū)的所有工具是在救援工作中常用的助 力工具如鏟、兵工鏟、十字鎬、鋤頭、撬杠、太平斧、管鉗等不同類型的常用 助力工具組成。其中,為方便液壓設(shè)備動(dòng)力源區(qū) 4、氣動(dòng)設(shè)備動(dòng)力源區(qū) 5、卷揚(yáng)機(jī) 6和拋射 器 7的工作,氣動(dòng)工具放臵區(qū) 9、機(jī)動(dòng)裝備放臵區(qū) 10和助力工具區(qū) 11可拆卸。 9、照明及輔助設(shè)備放臵區(qū) 12(見附圖二 ,該區(qū)放臵多套可移動(dòng)式現(xiàn)場照 明設(shè)備,電焊

8、機(jī),乙炔切割,熱水器等救援輔助設(shè)備。三、動(dòng)力轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)動(dòng)力轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 3所示:工作原理:汽車行駛時(shí):動(dòng)力由齒輪減速器輸出軸帶動(dòng)聯(lián)軸器 1和齒輪 3, 并通過花鍵 7將動(dòng)力傳遞給汽車后橋,動(dòng)力供汽車行駛。救護(hù)設(shè)備工作時(shí):將汽車?？?搬動(dòng)手輪 12到圖示位臵,此時(shí)花鍵連接脫 開,動(dòng)力通過齒輪與軸 5相連,由帶傳動(dòng)輸出到發(fā)電機(jī)輸入端,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的轉(zhuǎn) 換。 1. 聯(lián)軸器 2.動(dòng)力半軸 3.轉(zhuǎn)換齒輪 4.輸出帶輪 5.輸出軸 6.齒輪7. 行駛動(dòng)力半軸 8.聯(lián)軸器 9.滑桿止動(dòng)器 10.滑桿軸 11.撥叉 12.手柄四、液壓動(dòng)力源的設(shè)計(jì)動(dòng)力源中的油箱、液壓泵和電機(jī)都裝在一個(gè)安裝架內(nèi),該安裝架是

9、可以移 動(dòng)的。其中液壓泵固定安裝在安裝架上,并且在安裝架上加工出安裝電機(jī)的定 位安裝基準(zhǔn)面,便于電機(jī)的快速、準(zhǔn)確安裝,正常的驅(qū)動(dòng)液壓泵。油箱結(jié)構(gòu):容量約 17.5L , 裝有肩背、 手提及滑輪結(jié)構(gòu), 可安裝在安裝架內(nèi)。 電機(jī)聯(lián)軸器選擇:方案 1,選用普通聯(lián)軸器,其優(yōu)勢是價(jià)格便宜。方案 2,選用永磁傳動(dòng)器,其優(yōu)勢是連接非常方便快捷,但價(jià)格較貴。 (一安裝方案1、在消防人員分別將液壓泵、油箱、電機(jī)搬運(yùn)到位后,安裝在安裝架上, 用快換接頭快速連接好,液壓動(dòng)力源即可開始工作。2、泵出口安裝有安全閥,連接出油管,在出油管的另一端接一個(gè)四通管接 頭,最多可連接 3個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)工作。油箱回油口接回油管,同

10、樣在回油管 另一端接一個(gè)四通管接頭,連接執(zhí)行元件的回油口。3、 3個(gè)執(zhí)行元件,需配至少 6根油管連接進(jìn)油和回油。執(zhí)行元件部分:現(xiàn)有的剪切、擴(kuò)張、撕拉等等工具,都可以配套本設(shè)備使用,希望以后能 在使用性能方面作出改進(jìn)。現(xiàn)有的液壓撐頂器也可以配套本設(shè)備使用,考慮到本設(shè)備使用時(shí)的各種意 外情況,準(zhǔn)備開發(fā)其它結(jié)構(gòu)的系列化產(chǎn)品(根據(jù)使用需要 。亮點(diǎn):1、取自汽車動(dòng)力;2、可拆卸,方便搬運(yùn);3、增大了油箱,可多個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)工作。液壓系統(tǒng)的工作方案可采取圖 4所示方案,電機(jī),泵和油箱集中放在一起, 使其結(jié)構(gòu)緊湊,從泵中輸出的高壓油有一根油管接出(約 8米 ,另一端接一個(gè)集成塊,可接剪切器、開縫器和擴(kuò)張器等

11、液壓工具。 圖 4 液壓系統(tǒng)工作方案液壓工作站主要是為液壓破折工具(剪切器,開縫器等提供高壓油源, 工作壓力 630bar , 為提高工作效率, 高壓油源需要同時(shí)提供 4路破折工具工作, 如圖所示。油源距破折工具 8-10m ,所需要功率計(jì)算:N=P工作壓力 p=630bar。 (根據(jù)寶雞市眾安消防器材有限公司液壓擴(kuò)張器相關(guān)數(shù)據(jù) 破折工具:Q1=4*Q1=4*0.6=2.4L/min(根據(jù)寶雞市眾安消防器材有限公司液壓擴(kuò) 張器相關(guān)數(shù)據(jù) 雙向擴(kuò)張器:Q2=3*Q2=3*1=3 L/min最大功率情況:3個(gè)雙向擴(kuò)張器 +1個(gè)破折工具N=P*Q/612*1.3=630*3.6/612*1.3=4.8

12、kW 圖 5雙向擴(kuò)張器液壓油量計(jì)算:取高壓油管內(nèi)徑 40mm ,長度 8m ,回油管內(nèi)徑 20mm進(jìn)油管油液體積 V1=pi*d2*8/4=10L回油管油液體積 V2=2.5L取油箱預(yù)留油液 V3=5L油箱尺寸:260*260*260mm油箱與油液總重:M=22kg相關(guān)設(shè)備重量:1、電機(jī)重量(1個(gè) , 5.5kw 45kg2、柱塞泵重量, 16.5L/min-8kg(臺(tái)灣 hpc 旭宏柱塞泵 3、油箱重量,油箱與油液總重:M=22kg(參考說明一 五、氣壓動(dòng)力源的設(shè)計(jì)氣壓系統(tǒng)的工作方案可采取圖 6所示方案,電機(jī),泵和儲(chǔ)氣罐集中放在一 起,使其結(jié)構(gòu)緊湊,從儲(chǔ)氣罐中輸出的高壓氣體有一根管道接出,另

13、一端接一 個(gè)集成塊,可接氣炮、拋射器等氣壓工具。 圖 6 氣壓系統(tǒng)工作方案工作壓力 30bar , 1個(gè)氣炮耗氣量為 0.3m3/min。 (根據(jù)德國博世相關(guān)產(chǎn)品確 定所需要電機(jī)功率:N=P*Q/612*1.3=30*300/612*1.3=19.1kW拋射器和反向拉力器消耗功率小, 按 2kW 計(jì)算, 氣源電機(jī)總功率為:21.1kW , 高壓空氣圖 7 拉力器相關(guān)設(shè)備重量:1、電機(jī)重量(1個(gè) , 22kw-80kg(東莞市萬達(dá)機(jī)電有限公司2、柱塞泵重量, 16.5L/min-8kg(臺(tái)灣 hpc 旭宏柱塞泵 六、照明光源的設(shè)計(jì)照明光源采用大功率 LED 作為光源。1、工作區(qū)域照明: 需要 4盞 100W 的 LED 燈100W 的 LED 燈,價(jià)格:300元2、救援區(qū)域照明: 需要 2盞 200W 的 LED 燈200W 大功率 LED 隧道燈價(jià)格:1000元3、特點(diǎn):(1這用光源運(yùn)用多顆芯片集成式單模組設(shè)計(jì),選用進(jìn)口高亮度半導(dǎo)體芯 片,具有導(dǎo)熱率高,光衰小,光色純,無重影;(2燈具表面進(jìn)行陽極氧化防腐處理 , 結(jié)構(gòu)緊湊美觀 , 達(dá)到 IP65標(biāo)準(zhǔn)。防 腐、防水、防塵性能好;(3節(jié)能效果明顯,采用大功率 LED 光源配備進(jìn)口高效率電源,與鈉燈相 比可節(jié)能 60%以上;(4顯色性好,對(duì)實(shí)