多功能破障工具的研制

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1、第3期机电技术51多功能破障工具的研制戴晓光(湖北职业技术学院，湖北孝感432000)摘要：设计了一种用于地震中破障的多功能工具。介绍了该装置的工作原理、总体结构设计、螺旋传动设计计算以及主要零部件的设计。该多功能破障工具可以在地震发生时，实现千斤顶和液压剪的功能，起到抗震救灾的作用。关键词：地震救援；破障；多功能工具中图分类号：TU62TH21文献标识码：A文章编号：1672-4801(2012)03-051-03地震发生时，楼房倒塌严重，无数生命被困，道路、桥梁被毁，大型、重型工具无法进入，给救援工作带来很大的麻烦。由此，利用螺旋传动的原理，在普通螺旋千

2、斤顶的基础上，本文设计了一种小型多功能破障工具，该工具在发生地震的时候，可以实现以下功能：1)可以实现千斤顶的功能，把地震中垮塌的预制板或其它重物顶起，救出被困人员。2）可以实现切割机或者液压剪的功能，剪断地震发生时预制板中裸露出来的钢筋。图3多功能破障工具的结构1.手柄；2.U形支架；3.螺杆；4.承重螺母；5.着力杆1多功能破障工具的工作原理3螺旋传动设计计算救援人员使手柄转动时，螺杆和螺母发生相对转动，螺母的径向转动被Ｕ形支架控制，不能考虑到梯形螺纹内外螺纹以锥面贴紧不易松旋转，只能在U形支架的滑道中上下滑动，螺母动，传动效率高，工艺性好，牙根强度高，

3、对中上安装的着力杆或者剪刀就可以顶起重物或者剪性好，比其它螺纹更耐磨，适用于较大传力等场断钢筋。起重原理如图1所示，剪切原理如图2合，选用梯形螺纹传动。所示。3.1材料的选择由参考文献[3]，将螺杆和螺母材料均选为40Cr(调质)，HBS=280。3.2螺旋传动设计计算主要是限制螺纹工作面上的压力p，使其小于材料的许用压力[p]。假设作用于螺杆的轴向力为Q(N)，螺纹的承2压面积为A(mm)，螺纹中径为d2(mm)，螺纹工图1起重原理图图2剪切原理图作高度为H(mm)，螺纹螺距为P(mm)，螺母高度2多功能破障工具的结构组成为D(mm)，螺纹工作圈数为u＝H

4、/P。则螺纹工作面上的耐磨性条件为该装置主要由Ｕ形支架、螺杆、承重螺母、QQQ着力杆、剪刀、剪刀杆（刀柄）、手柄等组成。其ppMPa(1)Ad22hudhH结构如图3所示。为方便救援人员携带，将所有上式可作为校核计算用。为了导出设计计算的工具都装在一个工具箱中。式，令=H/d2，则H=d2，，代入式(1)作者简介：戴晓光(1973－)，男，副教授，工学硕士，研究方向：机械设计与制造。52机电技术2012年6月整理后可得o4.2QPd2(2)fhparctancos对于梯形螺纹，h0.5p，则由参考文献[4]，查得:

5、滑动螺旋副的摩擦系数f=(0.11+0.17)/2=0.14QPd20.8(3)由参考文献[3]，查得：po15螺纹工作高度Hd2foarctan8.2式中：p为材料的许用压力，MPa；值一般取cosoo1.2～3.5。根据公式算得螺纹中径d2后，应按国4.2＜8.2故能实现自锁家标准选取相应的公称直径d及螺距P，螺纹工4主要零部件的设计作圈数不宜超过10圈。4.1螺杆的设计计算1)螺纹尺寸的确定根据上面计算的结果d=24，取安全系数为1.5，则d=36，由参考文献[1]，查得：d1=29，d2=33，p=6螺杆螺纹

6、的剖切图如5所示：图4螺旋副受力图螺纹几何参数确定后、对于有自锁性要求的螺旋副，还应校核螺旋副是否满足自锁条件，即图5螺杆螺纹剖切图f2)螺杆各部分尺寸的确定vvarctgarctgfcos如图6所示，由结构要求确定螺杆各部分的式中：为螺纹升角；fv为螺旋副的当量摩擦系尺寸。数；f为摩擦系数。①计算公称直径Qmg200010N20000N由参考文献[4]，查得:=（1.2+2.5）/2=1.85由参考文献[2]，查得:pmin=18×（1+20%）图6螺杆各部分尺寸=21.6[P]max=25×（1+20%）=30p取中间值：

7、p=(21.6+30)/2=25.84.2U形支架的设计代入式(3)得：d2≥20.47轴承的厚度为14mm，轴承端盖的厚度为11由参考文献[3]，查得:d1=18.5d2=21.5mm，则上横梁的厚度为：14+11=25mm。设计起d=24P=5重距离为450mm，考虑承重螺母的高度，可计算验算：Hd221.51.8539.775出U形支架的总长度为L=450+30+24=504mm，ZH39.77557.99510满足条件盖的外径为76mm，则上横梁的宽度尺寸应比76Pmm大，取上横梁的宽度为82mm，下横梁不需②验算自锁：要安装轴

8、承端盖，则可以适当的减少其尺寸，则p5取宽度为55m