气弹簧在救护车担架减振装置中应用

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1、年月河北工业大学学报文章编号一卜一一气弹簧在救护车担架减振装置中的应用张顺,,心刘淑英刘文润河北工业大学机械学院,天津摘要分析了气弹簧减振器的工作原理,讨论了其在救护车担架减振系统中的应用,同时,利用此原理进行了理论分析并且对气弹簧的刚度和系统的固有频率给出了实例计算此方法对研究开发其它类型的减振装置提供了有用的资料关键词振动救护车担架气弹簧固有频率中图分类号文献标识码引言救护车的作用在于运送病人或严重伤残人,为了避免在运送过程中病情或伤势的恶化,一般要求运动平稳且速度较高为此人们设计出了各种各样的减振装置,

2、以求最大限度地减轻病人的痛苦,挽救危重病人的宝贵生命最初人们用带子将病人紧紧捆住或用一个很大的气囊把病人包,,而且现场充气住结果反而加大了病人的痛苦又延缓了救治时间后来有人提出了为救护车安装,「,」整车减振装置但由于成本太高不能付诸实现本文给出的二自由度减振装置利用气弹簧的低刚度可获得较低的共振频率及振动传递率,使减振效果达到最佳,而且其成本较低,适于产品化装置结构简介如图所示为二自由度担架减振装置结构示意图,此装置下端固定在车底板上,上端与担架相连,在担架与车底板之间安装一连接装置,控制系统安装在其上面,其

3、中两个气缸分别通过节流小孔与气囊相连当车体无振动时,病人与担架的重力作用与气图装置结构示意图压作用相平衡当车体上下振动时,两个气缸内气体同时被压缩,使气缸内的压力与气囊内的压力产生一个压差,促使气缸与气囊之间的节流小孔有气流流动,并产生阻尼作用与气缸内气体的弹性共同作用衰减振幅当车体发生俯仰振动时,左右两路控制系统作用不同,一路气缸受压如左路受压,另一路则相反,当左路受压时,气缸压力大于气囊压力,气流由气缸向气囊流动,直至两边压力相等而右路则是气囊压力大于气缸压力,气流由气囊向气缸流动,同样是达到相等为止通过

4、电磁阀,‘,调节使系统适应两个不同截面积的节流小孔从而产生两种不同的阻尼作用以适应不同的路况节流小孔面积越大,流量就越大,气体阻力越小,阻尼作用就越小适当控制节流小孔的面积,收稿日期一一作者简介张顺心一,男汉族,副教授河北工业大学学报年第期‘从而调节阻尼力的大小达到最佳的减振效果气弹簧减振分析救护车担架减振装置要真正具有减振效果,必须保证一个基本的恒定的固有频率,这样才能借助于理论分析结果有针对性的采用有效的方法,而要保持一个基本恒定的固有频率特性则依赖于保持一个恒定的气动系统的体积,从而也保证了救护车担架行

5、驶过程中正常的工作高度〔这里我们采用了气缸和气囊的同时作用正确的设计和使用减振装置必须弄清楚外加载荷的特点,它可以是周期的或非周期的,可以是持续的或瞬时的,也可以是谐和的或随机的将减振装置置于振动的基础和被保护的装置之间,它的作用相当于一个机械滤波器,在单自由度下相当于一个有阻尼的弹簧如果基础是正弦振动,那,,而被保护装置是刚体,么被保护的装置响应也是正弦的但振幅减少了如果基础是随机振动其响应是,被保护装置如果是弹性以整个系统的共振频率为主要频率的带有随机成分的谐和振动,拓,体那么它的响应是带宽比激励振动要狭

6、的随机振动本装置采用气体阻尼减振器,其减振原理是利用气体对管壁及气体分子之间的粘性摩擦耗能而减振而且利用小孔节流的特点充分调节阻尼系数,达到最佳减振效果采用气体减振器的最大的特点是空气的刚度低,弹性系数小,因而可得到低于的共振频率,而且有负载和空载时的固有频率大致一样,这样简化了减振装置的谐振控制一般来说,装置的激振频率是由工程具体条件决定的,所,即增加质量或减小刚度,然而实际工程中,以只能从降低装置的谐振频率入手质量通常也是不允许改变的,所以在保证装置各部分功能的前提下尽量应使装置的刚度降低〔理论计算气体减

7、振器的弹性刚度及固有频率按气缸活塞式空气弹簧计算,将活。作为标准状,塞受到砰的重量时的内压力态其弹性刚度可用下式计算、一畔,固定频率︼﹀一一图气弹簧其中尹空气的绝热指数,取汽缸活塞面积当在活—塞上作用一个外力时,气体产生—响应运动,缸内气体因此被交替的压缩和膨胀,导致一个正比于外力的压力增量,如果密封的空气被整体压缩,则没有能量损失,然而如果有小孔节流,则此压力增量将由于小孔而产生相位差,通过小孔的气流可能是层流,也可能是紊流,这主要取决于外力的大小,小孔的尺寸和气缸的体积、响应振型等根据这一特点,可以得出减

8、振装置中气体弹簧的弹性刚度一夕石茸半欣。其中气体弹簧静态压力—汽缸活塞截面积—气囊体积—呱汽缸伸缩量为零时的体积—气弹簧在救护车担架减振装置中的应用二自由度担架减振装置可视为两端对称地设置了具有一定刚度的两个弹簧,而且对称地布置了小孔节流,以产生阻尼作用例如,根据救护车的具体情况,本装置采用直径为的气缸,那么它的截面积一,兀耐若病人质量按人的平均体重计算,假设担架为,则担架和病人的质量总共为吨时,每