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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 救援破障槍
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品《救援破障槍》是一種專用于救援破障的手動(dòng)工具，用于地震等自然災(zāi)害和突發(fā)事件中的破障救援，以求救援時(shí)迅速打開(kāi)救援通道，搶救生命。 當(dāng)?shù)卣鸬茸匀粸?zāi)害突發(fā)之際，建筑物坍塌、交通中斷、停電等狀況往往難以避免。大型救援設(shè)備難以及時(shí)趕到現(xiàn)場(chǎng)，有效營(yíng)救；電動(dòng)救援破障工具也難以發(fā)揮作用。
- 詳細(xì)介紹：
- 1.研制背景及意義 近年來(lái)，全球地震頻發(fā)。1976年的的唐山大地震造成人員死亡超過(guò)25萬(wàn)；時(shí)隔26年，汶川又發(fā)生了8級(jí)毀滅性地震，近7萬(wàn)人死亡；僅過(guò)兩年，玉樹(shù)又發(fā)生7.3級(jí)地震，近3千人死亡。地震發(fā)生時(shí)的慘烈場(chǎng)景永遠(yuǎn)的烙在了我的大腦中，揮之不去。 地震災(zāi)害發(fā)生后，第一任務(wù)便是搶救人的生命。建筑物的倒塌、交通、通訊的中斷、停水停電，到處都是殘?jiān)珨啾冢教幨潜宦袢说穆暵暫魡?。地震發(fā)生后的24小時(shí)，是搶救生命的最佳時(shí)間，如何有效嘴直救援是當(dāng)務(wù)之急?！肮び破涫拢叵壤淦鳌彼?，一個(gè)好的救援工具，必不可少！ 地震發(fā)生之初，由于道路中斷，大型挖掘機(jī)械無(wú)法及時(shí)趕到現(xiàn)場(chǎng)，加之停電，電力救援工具根本無(wú)法使用。手動(dòng)救援工具自然成為此時(shí)救援工作的中堅(jiān)力量。而傳統(tǒng)的救援工具如撬杠、鐵鍬、鐵鎬、鐵錘等工具的救援效率極低，延誤救援時(shí)間。 近幾年，我國(guó)也開(kāi)發(fā)了幾種液壓式救援工具，如：下圖的液壓組合工具、擴(kuò)張器、液壓鉗、剪斷鉗、切割器等。但由于液壓油的密封問(wèn)題不能解決，工作可靠性差或因?yàn)樾枰涮资褂枚槐銛y帶。 圖2:組合液壓工具 圖3：擴(kuò)張器 圖4：液壓鉗 圖5：剪斷器 圖6：剪斷器 近來(lái)，天津泰瑞公司開(kāi)發(fā)了一種手動(dòng)沖擊錘，如下圖所示： 圖7：手動(dòng)沖擊錘 操作時(shí)，需要操作人員手推裝快，依靠慣性，通過(guò)人力猛烈撞擊。但其不僅質(zhì)量大、操作費(fèi)力、沖擊力小而且操作時(shí)需要較大空間，不便水平操作，操作位置受限，很難達(dá)到快速救援的要求。 有鑒于此，我們希望通過(guò)自己的努力，能夠設(shè)計(jì)出一款新型的手動(dòng)救援破障工具，以克服上述救援工具中存在的缺陷，為抗震救災(zāi)貢獻(xiàn)出自己的微薄之力。 本作品：救援破障槍，采用巧妙地機(jī)械結(jié)構(gòu)，操作省力、體積小、質(zhì)量輕、操作空間小、沖擊力大、能很好的克服上述救援工具的各種缺陷，但該工具未經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，肯定會(huì)存在不足之處，希望各位評(píng)委老師指正！ 2. 設(shè)計(jì)方案 2.1：救援破障槍的組成 本作品由彈簧撞擊結(jié)構(gòu)和杠桿助力機(jī)構(gòu)兩部分組成，其裝配關(guān)系如下圖所示： 圖8：裝配剖視圖 彈簧撞針結(jié)構(gòu)由破障沖頭、撞擊桿、導(dǎo)套、套筒、偏心鋼球、撞針、擋圈、撞塊、施力彈簧、彈簧形成調(diào)節(jié)后蓋組成。 連桿助力結(jié)構(gòu)有動(dòng)力臂、阻力臂、槍托等組成。 杠桿的裝配外觀圖，如下圖所示： 圖9：裝配外觀圖 作品的零件外觀圖，如下圖所示： 圖10：零件外觀圖 2.2: 工作原理 2.2.1: 彈簧撞擊機(jī)構(gòu)的工作原理 本機(jī)構(gòu)的原始狀態(tài)如圖11，撞針外徑與套筒內(nèi)徑有一定的位置間隙，使撞針在套筒內(nèi)能偏擺一定角度。由于鋼球的作用點(diǎn)總不在中心位置，迫使撞針斜著插入檔圈內(nèi)孔，并與撞塊內(nèi)孔軸線保持一定夾角。如圖： 圖11：原始位置 開(kāi)始工作時(shí)，破障沖頭接觸障礙物，通過(guò)杠桿助力機(jī)構(gòu)給槍以適當(dāng)?shù)南蚯巴屏?，破障沖頭帶動(dòng)撞擊桿回縮，使撞針偏斜著向后移動(dòng)。由于撞針軸線與撞塊內(nèi)孔軸線相差一定角度，因而滑塊被頂著后移，進(jìn)而壓縮實(shí)力彈簧。如圖12： 圖12：壓縮位置 撞針偏斜后移動(dòng)到一定位置，被擋圈撥正，此時(shí)撞針軸線與撞塊軸線重合，撞針頂端陷入撞塊內(nèi)孔，撞塊在施力彈簧作用下突然撞擊頂針，使頂針產(chǎn)生很強(qiáng)的沖擊力，并迫使鋼球、撞擊桿最終將能量傳遞至破障沖頭，由破障沖頭撞擊障礙物。如圖13： 圖13：擊發(fā)位置 擊發(fā)后，破障沖頭離開(kāi)障礙物，在復(fù)位彈簧的作用下，各個(gè)零件恢復(fù)初始位置，完成一個(gè)工作循環(huán)，運(yùn)動(dòng)位置如圖14： 圖14：恢復(fù)初始位置 2.2.2： 杠桿主力機(jī)構(gòu)工作原理 由于實(shí)力彈簧彈力大，硬度高，僅憑人力推動(dòng)比較費(fèi)力。因而設(shè)計(jì)了杠桿助力機(jī)構(gòu)。杠桿動(dòng)力臂支點(diǎn)設(shè)在了套筒中部，阻力臂支點(diǎn)設(shè)在撞擊桿下部，動(dòng)力臂與阻力臂長(zhǎng)度之比為3:1。故：節(jié)省三分之二的力，人力操作也變得容易。為使整個(gè)機(jī)構(gòu)有一定壓力壓向障礙物，又在槍體尾部設(shè)計(jì)了一個(gè)托架，使其能借助于臂部力量。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1.作品的目的：本作品《救援破障槍》是一種專用于救援破障的手動(dòng)工具，用于地震等自然災(zāi)害和突發(fā)事件中的破障救援，以求救援時(shí)迅速打開(kāi)救援通道，搶救生命。 2. 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn) 2.1：彈簧撞擊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，簡(jiǎn)化了操作步驟，減輕了槍體重量，可連續(xù)施力沖擊，縮短救援時(shí)間。 2.2：本作品沖擊力強(qiáng)，而且可以通過(guò)更換彈簧和調(diào)節(jié)彈簧壓縮行程兩種方法，改變沖擊力的大小。 2.3：可以在狹小空間操作，而且不受操作位置影響。 2.4：本作品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、不易損壞、維修方便、適于野外作業(yè)等。 3.設(shè)計(jì)中解決的關(guān)鍵問(wèn)題 如何使彈簧撞擊機(jī)構(gòu)、操作簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕。在類似機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了我們獨(dú)特的設(shè)計(jì)：撞針頂部直徑小于擋圈內(nèi)徑且保持一定長(zhǎng)度，中部設(shè)計(jì)為錐形。錐形大端的尺寸與擋圈內(nèi)孔尺寸一致。底部的圓柱直徑與套筒內(nèi)孔有一定間隙，此間隙需保證撞針在套筒內(nèi)由于鋼球的偏心作用力而傾斜一定角度，這樣就能使撞針壓縮時(shí)能頂著滑塊后移，從而完成壓縮彈簧的目的。彈簧壓縮到一定行程，撞針中部錐形大端后移到擋圈端部并進(jìn)入，就可以撥正撞針。頂著撞塊后移的撞針頂部隨即陷入滑塊內(nèi)空中，而不再繼續(xù)頂著撞塊。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 我國(guó)現(xiàn)有的各類手動(dòng)救援破障工具存在著諸多缺陷，本作品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)小巧，操作方便，克服了很多缺陷，完全可以應(yīng)用于地震等災(zāi)害救援工作，極具推廣價(jià)值。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品在全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽中得過(guò)塞西賽區(qū)一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)物以設(shè)計(jì)制作出來(lái)
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 圖片，實(shí)物，視屏
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 無(wú)
同類課題研究水平概述
- 近幾年，我國(guó)也開(kāi)發(fā)了幾種液壓式救援工具，如：下圖的液壓組合工具、擴(kuò)張器、液壓鉗、剪斷鉗、切割器等。但由于液壓油的密封問(wèn)題不能解決，工作可靠性差或因?yàn)樾枰涮资褂枚槐銛y帶。 圖2:組合液壓工具 圖3：擴(kuò)張器 圖4：液壓鉗 圖5：剪斷器 圖6：剪斷器 近來(lái)，天津泰瑞公司開(kāi)發(fā)了一種手動(dòng)沖擊錘，如下圖所示： 圖7：手動(dòng)沖擊錘 操作時(shí)，需要操作人員手推裝快，依靠慣性，通過(guò)人力猛烈撞擊。但其不僅質(zhì)量大、操作費(fèi)力、沖擊力小而且操作時(shí)需要較大空間，不便水平操作，操作位置受限，很難達(dá)到快速救援的要求。 有鑒于此，我們希望通過(guò)自己的努力，能夠設(shè)計(jì)出一款新型的手動(dòng)救援破障工具，以克服上述救援工具中存在的缺陷，為抗震救災(zāi)貢獻(xiàn)出自己的微薄之力。 本作品：救援破障槍，采用巧妙地機(jī)械結(jié)構(gòu)，操作省力、體積小、質(zhì)量輕、操作空間小、沖擊力大、能很好的克服上述救援工具的各種缺陷，但該工具未經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，肯定會(huì)存在不足之處，希望各位評(píng)委老師指正！
