某履带式卫生急救车振动控制

2013-12-05徐新喜高振海崔向东谭树林

噪声与振动控制 2013年2期

徐新喜，高振海，苏琛，崔向东，谭树林

（军事医学科学院卫生装备研究所,天津 300161）

某履带式卫生急救车主要用于通过各种复杂地形（山地、丛林、沙漠、沼泽、水稻田、冰雪地等）运送伤病员，并对伤病员实施除颤、监护、输液、供氧、包扎、止血等途中紧急救治。整车由铰接转向全地形履带式底盘和伤病员运送、急救功能模块组成，功能模块采用大板车厢结构形式。

该车运送、急救伤病员途中，振动成为影响伤病员乘卧舒适性的重要因素。因而有必要采取有效的振动控制措施，降低行车途中从履带底盘到担架—人体的振动传递，提高伤病员的乘卧舒适性。

1 振动控制措施

在履带底盘行走系统减振的基础上，对上装的伤病员运送、急救功能模块（车厢）采取了两级减振措施：第一级减振是在履带底盘纵梁与车厢底板间对称加装4个橡胶阻尼减振器，见图1，以降低从履带底盘到车厢底板的振动传递；第二级减振是在车厢内左右两侧担架台与车厢底板间各对称加装4个三自由度零刚度减振器，见图2，以降低从车厢底板到担架—人体的振动传递。两级减振装置，安装位置如图3、图4所示。

2 振动控制效果

在河北怀来某车辆工程检测试验中心，依据相关标准[1―3]对某履带式卫生急救车进行了多种工况的振动测试，经信号采集、处理、分析，分别获得了两根值，评价了伤病员的乘卧舒适性。

图1 橡胶阻尼减振器Fig.1 Rubber damper damping device

图2 零刚度减振器Fig.2 Zero stiffness damping device

图3 橡胶阻尼减振器安装位置Fig.3 Installed position of rubber damper damping device

图4 零刚度减振器安装位置Fig.4 Installed position of zero stiffness damping device

级减振的减振效率和卧姿人体两次计权加速度均方振动测试时，在履带底盘纵梁放置垂向加速度传感器，在车厢底板左右两侧中心位置放置垂向加速度传感器，在卧姿乘员的头部、臀部下方放置坐垫式三向加速度传感器。

每次试验车辆保持稳速行驶，水泥混凝土路试验车速为30 km/h、40 km/h、50 km/h，砂石路试验车速为20 km/h、30 km/h、40 km/h，起伏土路试验车速为15 km/h，越野路试验车速为18 km/h；采样频率为250 Hz，低通频率为100 Hz，样本记录时间为3 min[4，5]。由路面激励产生的随机振动信号，经过车辆的滤波放大后传至试验对象，激励安装在试验测点位置的加速度传感器，响应信号经抗混滤波放大器放大后，输入信号采集系统进行数据采集并记录。试验仪器连接如图5所示。

图5 试验仪器连接框图Fig.5 Connection of test instrument

2.1 两级减振的减振效率

以履带底盘纵梁传感器所采集的振动信号作为激励信号，以车厢地板左、右两个传感器所采集的振动信号作为响应信号，计算得到第一级减振的减振效率如图6所示。从图中可以看出，由履带底盘传递到车厢底板的振动衰减了61%～79%，特别是在越野路行驶（车速18 km/h）时的减振效率能达到76%，说明橡胶阻尼减振器发挥了很好的减振作用。

图6 橡胶阻尼减振器减振效率Fig.6 Damping efficiency of rubber damper damping device

以车厢底板左、右两个传感器所采集的振动信号作为激励信号，以同侧对应的卧姿乘员头部传感器所采集的振动信号作为响应信号，计算得到第二级减振的减振效率如图7所示。从图中可以看出，由车厢底板传递到担架台上卧姿人体的振动衰减了43%～79%，特别是在越野路行驶（车速18 km/h）时的减振效率能达到55%，说明零刚度减振器明显降低了振动强度。

图7 零刚度减振器减振效率Fig.7 Damping efficiency of zero stiffness damping device

2.2 伤病员的乘卧舒适性

依据QC/T677《卧铺客车平顺性随机输入行驶试验方法》，计算、分析伤病员的乘卧舒适性。先计算采样信号的1/3倍频带加速度均方根值，再计算各中心频率下头部、臀部的部位计权加速度均方根值和频率计权加速度均方根值，最后根据卧姿人体两次计权加速度均方根值axbhw、按照表1所示舒适性等级进行评价[3]。

以砂石路30 km/h工况为例，振动测试获得的卧姿人体平顺性试验1/3倍频程谱如图8所示，计算得到卧姿人体两次计权加速度均方根值axbhw为0.443 m/s2，舒适性等级为2级“舒适”。依此类推，获得几种不同工况下伤病员的乘卧舒适性计算、评价结果如表2所示。

图8 砂石路30 km/h卧姿人体平顺性试验1/3倍频程谱（Z轴）Fig.8 1/3 octave spectrum of supine body exposed to vibration under graveled road and 30 km/h speed(Z-direction)

表1 卧姿人体振动舒适性等级Tab.1 Grade of vibration comfort for supine body

3 结语

采取两级减振措施，可有效控制某履带式卫生急救车运送、急救伤病员途中从履带底盘到车厢底板、再到卧姿人体的振动传递，提高伤病员的乘卧舒适性。几种不同工况下，橡胶阻尼减振器的一级减振效率达到了61%～79%，零刚度减振器的二级减振效率达到了43%～79%；卧姿人体两次计权加速度均方根值介于0.322 m/s2至0.883 m/s2之间，乘卧舒适性等级分别为“舒适”、“比较舒适”和“基本舒适”。