鄭世民 王玉勤* 張博文 張皓東

（巢湖學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，安徽 巢湖238000）

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷推進(jìn)，人民的居住條件不斷改善，高層建筑已成為人們居家的首選。在居民處于熟睡狀態(tài)下，當(dāng)?shù)卣?、泥石流等自然?zāi)害發(fā)生時(shí)，由于樓層較高，人們很難逃離出來，而救援工作有時(shí)又很難及時(shí)開展，從而造成生命安全受到損害[1]；亦或者遇見身邊潛藏的危險(xiǎn)時(shí)無處躲避，人身安全受到侵害的情況。為有效解決上述問題，設(shè)計(jì)了一種升降式自動(dòng)防護(hù)安全床，在突發(fā)情況下保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全[2-3]。目前，市面上的居家防護(hù)床裝備基本上都是在床周圍設(shè)置一些支撐柱和蓋板來提高裝置整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，存在著操作復(fù)雜、安全指數(shù)低等問題。本文所設(shè)計(jì)的安全床操作簡(jiǎn)單，能有效應(yīng)對(duì)外界沖擊，安全指數(shù)高，切實(shí)保護(hù)人身安全。

1 升降式自動(dòng)防護(hù)安全床工作原理

升降式自動(dòng)防護(hù)安全床裝置設(shè)計(jì)的主要目的是為了保護(hù)居家時(shí)的人身安全，如圖1 所示。升降式自動(dòng)防護(hù)安全床的框架由空心桿焊接而成，其內(nèi)部主要設(shè)有支撐裝置、升降裝置和鎖止裝置。升降框被升降裝置推動(dòng)實(shí)現(xiàn)升降，床板在支撐裝置的帶動(dòng)下打開和關(guān)閉，鎖止裝置安裝在側(cè)板內(nèi)部和床體連接，通過手動(dòng)打開使得側(cè)板和床體分離，人可以從床體的側(cè)面出來。

當(dāng)發(fā)生地震泥石流等自然災(zāi)害時(shí)，或者將要受到人為侵害時(shí)，旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，升降框在升降機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下上升，同時(shí)支撐裝置運(yùn)行，床板逐漸打開，人進(jìn)入床體內(nèi)部，床板逐漸關(guān)閉。床底安裝具有緩沖作用的軟墊以及有防止沖擊作用的安全氣囊，內(nèi)部床頭設(shè)有兩個(gè)以上儲(chǔ)物格存放水和食物以及家用制氧機(jī)等基本生活物品。當(dāng)危險(xiǎn)解除后，可通過側(cè)板鎖止裝置打開側(cè)板離開安全床。

圖1 升降式防護(hù)安全床結(jié)構(gòu)示意圖

2 升降式自動(dòng)防護(hù)安全床部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

升降式自動(dòng)防護(hù)安全床主要由支撐裝置、升降裝置、鎖止裝置和床頭構(gòu)成[4]，如圖2 所示。床板側(cè)邊與升降框采用鉸鏈連接實(shí)現(xiàn)開合，床頭與床體通過螺栓連接，便于拆卸和經(jīng)常更換內(nèi)部生活物品。

支撐裝置主要由伸縮桿和鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分組成。兩組電動(dòng)伸縮桿和支撐板的連接起到支撐作用；四組鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)由連桿一、連桿二、連桿三和安裝板組裝而成，利用其急回特性帶動(dòng)床板實(shí)現(xiàn)慢打開、快關(guān)閉的效果，其中連桿一和連桿二安裝在床板底部。當(dāng)支撐裝置工作時(shí)，電動(dòng)伸縮桿迅速帶動(dòng)支撐板收回，然后四桿機(jī)構(gòu)打開床板使人落入床體內(nèi)部后，電動(dòng)伸縮桿推動(dòng)支撐板回到初始位置，從而迅速關(guān)閉床板。

升降裝置通過絲桿來工作，絲桿下端與電機(jī)的輸出軸固定，絲桿中間部分穿過螺母形成螺紋連接。絲桿上半部分套有空心桿，空心桿下端與螺母剛性連接，空心桿上端與升降框下端榫接。升降裝置分別安裝于升降框的四周，運(yùn)行時(shí)四根空心桿在螺母的旋合作用下實(shí)現(xiàn)升降框的升降運(yùn)動(dòng)。

圖2 升降式防護(hù)安全床床板降落的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

鎖止裝置主要由擋銷、把手和彈簧等組成，如圖3 所示。擋銷通過中心軸固定在側(cè)板的滑槽里，可以繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，下端插在床體內(nèi)部起到鎖死側(cè)板的作用。把手和擋銷通過螺栓固定，安裝在側(cè)板的限位槽里。彈簧下端與擋銷連接，上端與滑槽頂部接觸。當(dāng)危險(xiǎn)解除后，向外旋轉(zhuǎn)把手至離開限位槽，向上推動(dòng)把手使彈簧壓縮，擋銷下端離開床體進(jìn)入側(cè)板，向外推動(dòng)即可打開側(cè)板離開床體。

圖3 升降式防護(hù)安全床內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

床頭的結(jié)構(gòu)為空心箱體，內(nèi)部設(shè)有為裝置提供動(dòng)力的蓄電池和控制各個(gè)電機(jī)、支撐機(jī)構(gòu)的控制模組，生存所需的食物、水以及家用制氧機(jī)，如圖4 所示。當(dāng)救援工作需要一段時(shí)間時(shí)，居民也可以在防護(hù)空間中依靠上述生活物品維持生存[5]。床頭上方設(shè)有按鈕，擰動(dòng)按鈕升降裝置和支撐裝置即開始運(yùn)行打開安全床。

圖4 床頭結(jié)構(gòu)示意圖

3 結(jié)論

本文所設(shè)計(jì)的升降式自動(dòng)防護(hù)安全床由支撐裝置、升降裝置、鎖止裝置和床頭構(gòu)成，較為全面地考慮到了發(fā)生災(zāi)害時(shí)的各種應(yīng)對(duì)措施。通過創(chuàng)新性的升降式設(shè)計(jì)擴(kuò)大了內(nèi)部空間并增設(shè)了防沖擊的安全氣囊；利用四桿機(jī)構(gòu)的急回特性帶動(dòng)床板開合可使人迅速安全進(jìn)入床體內(nèi)部從而免受外界的沖擊傷害；通過分離式的側(cè)板和鎖止裝置可以在危險(xiǎn)過后離開床體；同時(shí)，內(nèi)部床頭放置的生活物品，保障和延長(zhǎng)了等待救援的時(shí)間。所設(shè)計(jì)的安全床，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗沖擊性能強(qiáng)，可有效應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害帶來的傷害，保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。