基本信息
- 项目名称：
- 多角度可折叠可视破障液压钳
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品则主要是针对坍塌性灾难而设计的。在很多时候，伤员被压在或困在灾难现场因无法得到及时的救援而失去生命。然而，在排除障碍物过程中，往往因为没有好的救援工具而浪费太多的时间，导致救援工作最后失败。本设计无疑能大大缩短救援时间，使救援工作顺利开展。 该产品结构简单灵活，设计巧妙，拆装方便，便于携带，所以容易被推广使用，具有很好的市场前景！
- 详细介绍：
- 一．绪论 许多地区地震灾难频发，地震的发生造成了房屋的倒塌，由于房屋倒塌，许多时候造成人被压在废墟下面的时候，可能被一些东西钳住，而且又困在里面的时候，我们就很难用液压钳破障，当我们把钳放下去的时候，许多时候由于洞口的缘故，不能使出很大的力，所以，用液压钳来实现，不过由于液压钳没有固定的东西，我们只能把液压钳放进去，而且又不能自由的转动它，不能去固定一个角度，即使我们把液压钳放进去，我们也很难去破障。 液压钳可以以最小的晃动剪断金属，特别适合快速切断废墟中的钢筋，在车祸中切断汽车的结构中使用。比如一根钢筋穿过一个伤者身体时，使用其它的电切割机不仅振动大，还会有热产生，会给伤者造成二次伤害也会产生痛苦，液压剪是以液压为动力，夹住钢筋后硬剪断的，所以即不晃动或振动，也不生热。 二．设计方案 2.1 本设计与一般破障钳的比较 图2.1 国内的一般液压钳 我国国内现有的液压破障钳采用剪式支架，配备液压动力装置，以液压油缸推动剪式支架，通过杠杆作用原理，将其推力转化为钳口上的夹持力，如果钳口的夹持力超过被夹混凝土的抗压强度，混凝土构筑物被夹碎解体。但是，目前的破障工具，不能解决狭窄缝隙中转900的工作任务，在地震灾难发生以后，为了生命，救援工作有事不能使用大型工具。而我们设计的液压钳恰好解决了只进行单一方向运动的问题，对抗震救灾有着十分重要的现实意义。并且在许多时候，能够起到破障钳的转向，用液压缸提供杆件的伸缩，能够在一般破障钳不容易工作的区域进行工作，最关键的是该设计项目能够实现液压钳的折叠功能，并能在很小的空间发挥它最大的功用。而且破碎作业没有噪声、粉尘。这样不仅避免了其它破碎方法造成的环境污染，而且改善了工人的作业条件。最关键的是该设计项目能够实现液压钳的折叠功能，并能在比较小的空间发挥它最大的功用。 2.2 作品内容简介 折叠式液压钳采用剪式支架，配备液压动力装置，以液压油缸推动剪式支架，通过杠杆作用原理，将其推力转化为钳口上的夹持力，如果钳口的夹持力超过被夹混凝土的抗压强度，混凝土构筑物被夹碎解体。 1.夹持力大。 液压钳能破碎C50标号以下的混凝土构件。 2.液压钳破碎硷过程为静态过程。 这一特点使其在建筑物改造工程中能得到很好的应用，因为建筑物改造工程中，经常对某些混凝土构筑物局部破碎，而保留部分不能造成损伤，影响强度。 3.破碎作业没有噪声、粉尘。这样不仅避免了其它破碎方法造成的环境污染，而且改善了工人的作业条件。 4.破碎效率高。 液压钳的破碎效率高于一般小型风动机械破碎法。 5.成本低，操作简单，寿命长。 液压钳结构简单，易于加工，整机及配件不需专门购买。该机重量轻，两人手持操作。采用特殊材料，并经严格的热处理工艺，提高了该设备的使用寿命。 6：液压机架可进行折叠与拆装。 本发明在折叠方面做了很大的修改，将原先单一的机架干折叠成一半，缩小了存放的空间，增加了利用空间，更方便进行搬运。此设计更重要的是它能使液压钳能够在很小的空间中工作，能够在不同的角度下进行破剪，方便工作。 本发明能够进行快速的组装和拆卸，而且其组装和拆装也比较方便，正因为有了这个功能所以该发明可以应用到不同的液压机构中，故其兼容性比较好。 2.3 设计方案 （一）、实际结构设计 （1）折叠机构的设计 本折叠机构采用两根长度和大小都相同的不锈钢材料制作而成的。不锈钢的底端进行了加工，成了可进行绞支的形状，从而达到了可进行旋转的作用。 为了达到设计的要求，我们独特将机架进行了加工，让它截成了两段，并在截断处用合叶进行了连接，在上端进行了钻孔并用螺栓固定，成了能真正起到折叠的作用 （2）手柄的设计 手柄的设计原理上我们采用两根机架连接一根小机架的巧妙设计，并用垂直固定绞进行固定，简便了机构的设计。 （3）滑块的设计 在所有的设计中滑块的设计可谓是别具一格，起到了多功能的作用。由于具体材料和工具的有限我们只能用AB胶进行固定，我们在滑块上安置了能够以连杆绞接的结构，在滑块的前端，我们安置了一个手柄，起到省力的作用，在前端还设计了一个靠档块，让滑块能方便的固定到每个地方，从而让液压钳旋转到每一个角度。 （4）固定液压钳的设计 我们在液压钳的尾部用两个自制的圆形套环进行对液压钳的固定和控制，并在上端开了四个圆孔，用螺栓，螺母进行调节。起到拆卸和固定方便的作用。 （5）滑槽的设计 针对液压钳旋转角度的不确定性，我们在机架上特别设计了0度，30度，45度，60度，80度，90度六个槽，使其能够准确的旋转到每一个角度上 （二）、理论结构设计与实际结构设计的区别处 由于本设计在各个方面的限制，所以在设计的实际结构上与理论结构还是有一定的差距，精确度也不是很高，但在实际应用时还是能够起到不错的功用。 2.4 设计计算 2.4.1折叠式液压钳的结构尺寸 机架模型长：厘米 机架模型宽：厘米 两机架相距：厘米 手柄长：厘米 滑槽间的距离：厘米 连杆的长：厘米 套环间的距离： 2.5可折叠液压钳工作原理 首先，当把整个机构放入狭缝中，滑块在二个杆中的滑槽移动，通过与滑块连接的连接杆带动液压钳的转动，在转动到适合的角度之后，这时候需要固定角度，在机架杆中，是已经开槽了的，只需把滑块上的那个转动叶片转到滑槽中，这样就能起到固定角度作用了。 液压钳采用剪式支架，配备液压动力装置，以液压油缸推动剪式支架，通过杠杆作用原理，将其推力转化为钳口上的夹持力，如果钳口的夹持力超过被夹混凝土的抗压强度，混凝土构筑物被夹碎解体。 2.6 创新点及应用 （1）液压钳的转向。通过机架杆连接液压钳，可实现它的转向，可以在恶劣的环境下实现不同的角度需求。 （2）可拆装。通过组合机构，容易实现它的拆装功能，这样也可以把这些构件更容易使用在其他一些液压钳上。 （3）可折叠机架杆。由于认识到不可能让机架杆太长，所以，将机架杆设计成折叠，这样可以在可拆装的允许下，便于携带，并且不占空间。 （4）液压钳的破障。液压钳采用剪式支架，配备液压动力装置，以液压油缸推动剪式支架，通过杠杆作用原理，将其推力转化为钳口上的夹持力，这样就可以无污染，很安全的来实现这项破障功能了。 2.7 应用前景 由于天灾频发，液压钳，大型救援抢险的必备法宝。生活中每天都上演着许多不原意发生的意外事故，比如：现代钢筋混凝土结构发生坍塌，意外的交通事故。此时我们的抢险队员除了有丰富的救援经验以外，还有一样东西必不可少——液压钳。一把小小的钳子就能把钢筋一根根地剪断,为营救工作赢得宝贵的时间。但是，目前的破障工具，不能解决狭窄缝隙中转900的工作任务，在地震灾难发生以后，为了生命，救援工作有时候不能使用大型工具。并且像中国许多地区地震灾难频发，地震的发生造成了房屋的倒塌，由于房屋倒塌，许多时候造成人被压在废墟下面的时候，可能被一些东西钳住，而且又困在里面的时候，我们就很难去把那个钳住的东西去破障，当我们把手压钳放下去的时候，许多时候由于洞口的缘故，不能使出很大的力，所以，用液压钳来实现，不过由于液压钳没有固定的东西，我们只能把液压钳放进去，而且又不能自由的转动它，不能去固定一个角度，即使我们把液压钳放进去，我们也很难去破障。因此，发明一个小型的可折叠的液压破障机械，对抗震救灾有着十分重要的现实意义。并且在许多时候，能够起到破障钳的转向，用液压缸提供杆件的伸缩，能够在一般破障钳不容易工作的区域进行工作，最关键的是该设计项目能够实现液压钳的折叠功能，并能在很小的空间发挥它最大的功用。而且破碎作业没有噪声、粉尘。这样不仅避免了其它破碎方法造成的环境污染，而且改善了工人的作业条件。最关键的是该设计项目能够实现液压钳的折叠功能，并能在比较小的空间发挥它最大的功能。 2.8 设计总结 本次可折叠破障液压钳的设计制造让我们受益匪浅，不仅让我们将理论知识与实践经验巧妙地结合起来，更让我们在理论学习的过程中，体会实践带来的乐趣。这也是实践科学发展观的重要步骤，完全符合以人为本、以学生为本的教育理念。 随着方案的逐步确立和成熟，并得到了老师的许可——可以进行实际制作了。一件东西，从想法变为实际，这个过程比单纯的脑力设计更为“痛苦” ，需要什么材料？哪种效果好？那些部分需要做实验论证？不符合要求就得重新思考方案，有时一个很细小的问题就成了一只很麻烦的拦路虎，挡在课题组的面前，有时大家都为这个沮丧好几天，制做没有进展，心里就会急噪，有时课题组意见出现分歧的时候甚至会闹点别扭。但我们集体的心思只有一个：坚持，一定会有好办法的。这次可折叠破障液压钳制做经历让课题组成员深刻体会到这一点。这个时候最重要的是心态，千万别急，几个人安静的坐下来一起商量，或者找老师们寻求意见，一定会有柳暗花明的时候。从整个过程中学到很多东西，无论是知识上，还处理问题的角度和方法上，都让我们收益匪浅。从一个想法到把这个想法做出来并实现预期的功能，经历了很多曲折。在这个过程中有过希望也有过失望，有过喜悦也有过悲伤，但是学到远远超过这些，只有自己真正去实践才会体会这其中的感受。 当然还要感谢一直以来给我们最大帮助的指导老师，还有在制作时帮助我们的师傅以及周围给我们莫大支持的同学们，没有他们的帮组和支持，我们很难完成此作品。鉴于水平和条件限制，本作品难免有不足之处，敬请各位老师和同学批评指正。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明的目的： 近年来，世界上许多地区地震灾难频发，地震的发生造成了房屋的倒塌，会造成许多人被压在废墟下面，可能被一些障碍物卡住或困在里面，救援人员最好在黄金救援时间内将被困人员救出。本发明是鉴于直动式破障钳和扩张器无法实现角度调整功能而设计的作品，该作品易于实现破障钳端部的角度调整，根据需要，可以在其端部，架设带有光源的摄像头，可迅速探明需破障的位置；且该作品可折叠，方便携带。 该作品可以弥补目前市场上破障设备功能的不足，为及时有效的进行破障救援提供一种新的有效工具。 创新点： 1．液压钳的角度可调 通过曲柄滑块原理，将手持联接机架同破障液压钳有效结合，可实现破障钳的角度调整，在恶劣的环境下实现不同的角度需求。 2. 液压钳端部安装摄像头 根据需要可以在破障液压钳端部安装有带光源的摄像头，可以在光线和视线不佳时，迅速探明需破障的位置或待救援人员的情况。 3. 可拆装 通过组合机构，容易实现它的拆装功能，这样也可以把这些构件更容易应用于其他一些破障液压钳或扩张器上。 4. 可折叠机架杆 为了方便携带，将机架杆设计成折叠，这样可以在可拆装的允许下，便于携带，并且可节省空间。 技术关键： 作品运用了曲柄滑块机构原理来控制破障液压钳的角度调整和带光源的摄像头运用到液压钳上。 主要技术指标： 破障液压钳角度可实现0~1350的调节
科学性、先进性
- 据网上和市场调查分析，现阶段抗震救灾使用的直动式破障液压钳都还只是在一个很小的范围和空间里进行工作，且不具备将破障液压钳进行角度调整和救灾场合探明功能，本设计的作品突破了原有工作范围，不仅扩大了破障液压钳或扩张钳的工作范围，更可以将破障液压钳的头部进行多方位的旋转和救灾场合探明，大大缩短了破障的时间，提高了破障的效率，为迅速的进行生命救援赢得了时间。 该作品为人类在抗震救灾时迅速高效的破障提供了一种新的救援工具。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年10月在东南大学举行的第四届全国大学生机械创新设计大赛上获得二等奖 2010年6月在宁波大学举行的浙江省大学生机械设计竞赛上获得一等奖 2010年11月入选第四届湖州市青年创业创新大赛竞赛活动创新类项目 2011年1月在中华人民共和国知识产权局获得一项实用新型专利
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 委托中介机构
作品可展示的形式
- 实物、产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 该作品可以进行拆卸和分装，将液压钳、液压泵、机架、摄像头、笔记本电脑、连杆和备用的连接件同时安放在不同的箱体内，这样就能方便和迅速的将其带到灾区进行破障救援。 首先将液压钳和机架用连接件连接在一起，然后再将连杆于机架和液压钳的尾部连接起来，最后将液压泵和破障液压钳进行连接。如需要可以安装摄像头，连接笔记本电脑。 适应范围： 主要是面向抗震救灾的现场。 推广前景： 该作品可以在市场上使用，为抗震救灾提供一种新的有效的工具，如果进行完善，可以推向市场。 市场分析和经济效益预测： 目前，地震频发，如何迅速有效的解救受困人员，是人类面临的任务。因此该作品的问世，为抗震救灾提供一种新的有效工具。如果以目前直动式液压钳市场上使用情况作为参考来看，本作品产业化之后，不会少于直动式液压钳使用数量。 由于该作品的角度调整机构采用简单的曲柄滑块机构、带光源的摄像头，应该比直动式破障液压钳高100元左右，但是产品的应用范围将比直动式破障液压钳更广。因此有着很好的市场前景。
同类课题研究水平概述
- 目前国内外未见角度可调整、带光源摄像头的破障液压钳。
