救援用液压气囊装置(附件)
本文主要用于对救援用液压气囊系统的设计，液压气囊系统可以给在地震灾害中被重物压住的受伤人员提供帮助，利用办公设置里的灭火器对气囊系统内通入气体使得液压杆伸缩杆顶起，进而使中午缓慢抬起，使得受害者获救，迅速逃出灾害现场。这个系统可以实现利用现有的工具及时得让被压在重物下的人员得到快速营救。并且持续地提供举升力，不会给受害者二次伤害。该系统需要放置于受害者被压的部位旁，这个设计我们利用现有的基础条件，气源装置及其供气时间、需要放在那里工作，提供什么样的承载能力并且利用其来计算液压缸缸筒的直径、缸壁厚度、液压杆及其活塞杆的直径等，确定液压系统的工作压力流量及其连接件的设计。还有根据零部件执行元件其工作要求来确定其具体尺寸完成设计，强度的校核。系统的设计目的是在自然灾害时，人员被重物压倒，能提供及时有效稳定的救援措施。 结合上面的叙述，这个设计涉及到机械，液压，力学方面的知识，难度还是有的，在设计时要保持良好的态度，查阅相关方面的基础知识资料，在设计中去总结设计经验，有不明白的地方向专业方面的老师请教问题，或者向从事机械设计方面的工作人员学习，只有不断的学习总结经验，这样就可以做好自己的液压系统的设计工作。关键字：液压缸，承载能力，执行元件目录
绪论 1
前期设计思路 1
1 液压气囊系统动力源一液压缸 7
1.1 液压缸的类型及其结构形式 7
1.2 液压缸结构组成 8
2 液压气囊系统中液压缸的设计 12
2.1 液压缸简介 12
2.2 液压缸的设计 13
2.2.1 缸筒的设计 14
2.2.2 活塞杆的设计14
2.2.3 法兰的设计工作 15
2.2.4 活塞的设计 20
2.3 油管及其油箱的设计 20
3 基于solidworks三维设计对救援用液压气囊装置三维造型 21
3.1 创建三维设计环境21
3.2 创建液压缸系统 23
3.3 创建三孔单向阀 23
3.4 创建油箱油管 24
3.5 创建救援气囊上地板和下底板25
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20
2.3 油管及其油箱的设计 20
3 基于solidworks三维设计对救援用液压气囊装置三维造型 21
3.1 创建三维设计环境21
3.2 创建液压缸系统 23
3.3 创建三孔单向阀 23
3.4 创建油箱油管 24
3.5 创建救援气囊上地板和下底板25
3.6 所有零部件的装配工作 27
结论 28
致谢 29
参考文献30
1 绪论
长期以来，在发生火灾地震的灾难时，合理的使用周围的物件实行自救是最快最明智的选择。当灾害忽然发生时能够得到救援器材显得尤为重要。若发生有重物压倒人员等待救援中心救援将相当费时，现在市场上的救援气囊采用充气体来使物体升起，由于气囊中心没有支撑点，存在一些安全隐患，特别是在持续的救援中，救援气囊需要很长时间来支撑重物，救援气囊的密封性在持久的压力下容易发生泄漏问题，容易给伤者造成二次危险，如此救援气囊就不及时确保救出受伤群众。液压气囊救援装置在解决没有持久稳定的气源条件下，利用周围现有的设备和液压装置来实现持久支撑重物。在当前的环境下，救援装置一定要轻便便捷方便使用，在传统救援气囊长期稳定的供气需要高压特供供气设备这无疑带来设备价格较高。所以一种高效，便捷，持久，短小精悍，价格适中的救援设备急需要被开发出来用于自然灾害中。从原理上来分析！传统救援气囊：传统救援装置的原理是利用气体来举升重物。液压气囊救援装置：液压气囊装置利用气液压力差原理来举升重物。传统救援气囊：在传统救援气囊装置使用中需要很多步骤来完成，液压气囊救援装置：液压气囊救援装置操作简单快捷方便进行救援，有利于最大力度将伤者第一时间救出。选择液压系统则是看出液压千斤顶可以以小丁顶重物思路，可以提供较大的举升力才举升物体。利用较小的空间运转力矩。实现最终快速高效救援。
前期设计思路
1.环境再现：设想在发生地震、火灾时，墙体倒塌压在楼内人员身体上致使受害者身体不能挪动，周围的职员设法营救被压的同事。液压气囊救援装置在解决没有持久稳定的气源条件下，利用周围现有的设备和液压装置来实现持久支撑重物。在当前的环境下，救援装置一定要轻便便捷方便使用，在传统救援气囊长期稳定的供气需要高压特供供气设备这无疑带来设备价格较高。所以一种高效，便捷，持久，短小精悍，价格适中的救援设备急需要被开发出来用于自然灾害中。
2.现有的数据：已知设定人体厚度350mm，公司楼道内备有两瓶CO2便携式灭火器，其能够提供2MP气压，气体总体积V.,持续时间为t.但是随着时间的流逝，气压降低到1.5MP.
设计计算：根据以上数据可以计算得出配套灭火器气囊最大可以支撑重量。如下所示：
P = F / A
得：F=11775 F总= 35325N
工作压力p；P=1.5MPA
额定压力Pn：Pn=2MP
最高需用压力Pmax：Pmax<1.5Pn
忍受试验压力Pt：Pt=1.5Pn=3MP
设定活塞的推动力F:F=11775N
液压缸活塞杆行程S:S=250MM
活塞杆所做的力F:F=±Fa+Fb+Fc
液压缸的总效率：Y
液压缸的流量：Q=VA/Y
3.结构预想：救援用液压气囊装置由上地板和下地板、三孔单向阀、油箱、油管
三个统一的液压缸、通气管路等组成。上地板和液压缸前段实行万向铰链接，底板和液压缸尾部实行直角铰链接，三个液压缸的输油孔连接与三孔单向阀内，再者通过三孔单向阀连接与油箱，实施供油能力。单向阀集合与液压缸底部的钢板上并堆成放于锥台附近具体实施步骤如下：利用气体伸缩膨胀的原理，利用气体源向气囊内冲入气体，使得气囊膨胀顺便将活塞杆向上部伸出，这是由于邮箱内的油液受到气囊内部的压力和液压缸内的压力作用，油箱内的油液通过单向阀流入到液压缸内。如果灭火器气源不足时，液压缸凭借着缸内的液压油也可以完全支撑重物，借此可以提高此设备的安全性能，防止再次伤害到被困人员。支撑外体重物的多少决定于液压气囊的结构特征。取决于液压缸的刚度和强度、气囊的柔韧性，耐磨性。以现有的特征天剑可以预算得出灭火器能支撑最大重载。
4.结构设计
（1）上地板的设计：其材质选用45钢，直径设计为520mm，由于上地板和液压缸端部连接使用万向铰支座连接，因此需要在上地板画三个对等的圆球包容空，来让液压缸顶端的圆球在内部滚动支撑伸缩。圆心距离上端盖边缘75mm，圆孔直径设为40mm，在其孔的边缘设计一个倒圆角，方便球体在内部转动。上地板的厚度设为50mm，因为上地板要与负载中午直接接触，需要有强刚度和强硬度。在设计上地板的时候要预留个10mm的凹槽，深度为25mm。用来预制气囊安装。
（2）下底板的设计：设计初衷为上下地板首尾连接液压缸，那么设定下底板 外圆轮廓半径为75mm，利用圆周阵列获得另外两个外圆轮廓，由于下底板需要和三个液压缸的尾部瞳孔相连接，在钢板上设计一个长4
绪论 1
前期设计思路 1
1 液压气囊系统动力源一液压缸 7
1.1 液压缸的类型及其结构形式 7
1.2 液压缸结构组成 8
2 液压气囊系统中液压缸的设计 12
2.1 液压缸简介 12
2.2 液压缸的设计 13
2.2.1 缸筒的设计 14
2.2.2 活塞杆的设计14
2.2.3 法兰的设计工作 15
2.2.4 活塞的设计 20
2.3 油管及其油箱的设计 20
3 基于solidworks三维设计对救援用液压气囊装置三维造型 21
3.1 创建三维设计环境21
3.2 创建液压缸系统 23
3.3 创建三孔单向阀 23
3.4 创建油箱油管 24
3.5 创建救援气囊上地板和下底板25
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2.3 油管及其油箱的设计 20
3 基于solidworks三维设计对救援用液压气囊装置三维造型 21
3.1 创建三维设计环境21
3.2 创建液压缸系统 23
3.3 创建三孔单向阀 23
3.4 创建油箱油管 24
3.5 创建救援气囊上地板和下底板25
3.6 所有零部件的装配工作 27
结论 28
致谢 29
参考文献30
1 绪论
长期以来，在发生火灾地震的灾难时，合理的使用周围的物件实行自救是最快最明智的选择。当灾害忽然发生时能够得到救援器材显得尤为重要。若发生有重物压倒人员等待救援中心救援将相当费时，现在市场上的救援气囊采用充气体来使物体升起，由于气囊中心没有支撑点，存在一些安全隐患，特别是在持续的救援中，救援气囊需要很长时间来支撑重物，救援气囊的密封性在持久的压力下容易发生泄漏问题，容易给伤者造成二次危险，如此救援气囊就不及时确保救出受伤群众。液压气囊救援装置在解决没有持久稳定的气源条件下，利用周围现有的设备和液压装置来实现持久支撑重物。在当前的环境下，救援装置一定要轻便便捷方便使用，在传统救援气囊长期稳定的供气需要高压特供供气设备这无疑带来设备价格较高。所以一种高效，便捷，持久，短小精悍，价格适中的救援设备急需要被开发出来用于自然灾害中。从原理上来分析！传统救援气囊：传统救援装置的原理是利用气体来举升重物。液压气囊救援装置：液压气囊装置利用气液压力差原理来举升重物。传统救援气囊：在传统救援气囊装置使用中需要很多步骤来完成，液压气囊救援装置：液压气囊救援装置操作简单快捷方便进行救援，有利于最大力度将伤者第一时间救出。选择液压系统则是看出液压千斤顶可以以小丁顶重物思路，可以提供较大的举升力才举升物体。利用较小的空间运转力矩。实现最终快速高效救援。
前期设计思路
1.环境再现：设想在发生地震、火灾时，墙体倒塌压在楼内人员身体上致使受害者身体不能挪动，周围的职员设法营救被压的同事。液压气囊救援装置在解决没有持久稳定的气源条件下，利用周围现有的设备和液压装置来实现持久支撑重物。在当前的环境下，救援装置一定要轻便便捷方便使用，在传统救援气囊长期稳定的供气需要高压特供供气设备这无疑带来设备价格较高。所以一种高效，便捷，持久，短小精悍，价格适中的救援设备急需要被开发出来用于自然灾害中。
2.现有的数据：已知设定人体厚度350mm，公司楼道内备有两瓶CO2便携式灭火器，其能够提供2MP气压，气体总体积V.,持续时间为t.但是随着时间的流逝，气压降低到1.5MP.
设计计算：根据以上数据可以计算得出配套灭火器气囊最大可以支撑重量。如下所示：
P = F / A
得：F=11775 F总= 35325N
工作压力p；P=1.5MPA
额定压力Pn：Pn=2MP
最高需用压力Pmax：Pmax<1.5Pn
忍受试验压力Pt：Pt=1.5Pn=3MP
设定活塞的推动力F:F=11775N
液压缸活塞杆行程S:S=250MM
活塞杆所做的力F:F=±Fa+Fb+Fc
液压缸的总效率：Y
液压缸的流量：Q=VA/Y
3.结构预想：救援用液压气囊装置由上地板和下地板、三孔单向阀、油箱、油管
三个统一的液压缸、通气管路等组成。上地板和液压缸前段实行万向铰链接，底板和液压缸尾部实行直角铰链接，三个液压缸的输油孔连接与三孔单向阀内，再者通过三孔单向阀连接与油箱，实施供油能力。单向阀集合与液压缸底部的钢板上并堆成放于锥台附近具体实施步骤如下：利用气体伸缩膨胀的原理，利用气体源向气囊内冲入气体，使得气囊膨胀顺便将活塞杆向上部伸出，这是由于邮箱内的油液受到气囊内部的压力和液压缸内的压力作用，油箱内的油液通过单向阀流入到液压缸内。如果灭火器气源不足时，液压缸凭借着缸内的液压油也可以完全支撑重物，借此可以提高此设备的安全性能，防止再次伤害到被困人员。支撑外体重物的多少决定于液压气囊的结构特征。取决于液压缸的刚度和强度、气囊的柔韧性，耐磨性。以现有的特征天剑可以预算得出灭火器能支撑最大重载。
4.结构设计
（1）上地板的设计：其材质选用45钢，直径设计为520mm，由于上地板和液压缸端部连接使用万向铰支座连接，因此需要在上地板画三个对等的圆球包容空，来让液压缸顶端的圆球在内部滚动支撑伸缩。圆心距离上端盖边缘75mm，圆孔直径设为40mm，在其孔的边缘设计一个倒圆角，方便球体在内部转动。上地板的厚度设为50mm，因为上地板要与负载中午直接接触，需要有强刚度和强硬度。在设计上地板的时候要预留个10mm的凹槽，深度为25mm。用来预制气囊安装。
（2）下底板的设计：设计初衷为上下地板首尾连接液压缸，那么设定下底板 外圆轮廓半径为75mm，利用圆周阵列获得另外两个外圆轮廓，由于下底板需要和三个液压缸的尾部瞳孔相连接，在钢板上设计一个长4
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