气弹簧在救护车担架减振装置中的应用

　　0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,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住,结果反而加大了病人的痛苦,而且现场充气又延缓了救治时间;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[1]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.

　　1装置结构简介

　　如图1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压作用相平衡[2].

　　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[3],.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,从而调节阻尼力的大小达到最佳的减振效果[4].

　　2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驶过程中正常的工作高度[5].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,而被保护装置是刚体,其响应是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,被保护装置如果是弹性体,那么它的响应是带宽比激励振动要狭的随机振动拓.