升降式自动防护安全床设计

郑世民 王玉勤* 张博文 张皓东

（巢湖学院 机械工程学院，安徽 巢湖238000）

随着城镇化进程不断推进，人民的居住条件不断改善，高层建筑已成为人们居家的首选。在居民处于熟睡状态下，当地震、泥石流等自然灾害发生时，由于楼层较高，人们很难逃离出来，而救援工作有时又很难及时开展，从而造成生命安全受到损害[1]；亦或者遇见身边潜藏的危险时无处躲避，人身安全受到侵害的情况。为有效解决上述问题，设计了一种升降式自动防护安全床，在突发情况下保护人们的生命财产安全[2-3]。目前，市面上的居家防护床装备基本上都是在床周围设置一些支撑柱和盖板来提高装置整体结构的强度，存在着操作复杂、安全指数低等问题。本文所设计的安全床操作简单，能有效应对外界冲击，安全指数高，切实保护人身安全。

1 升降式自动防护安全床工作原理

升降式自动防护安全床装置设计的主要目的是为了保护居家时的人身安全，如图1 所示。升降式自动防护安全床的框架由空心杆焊接而成，其内部主要设有支撑装置、升降装置和锁止装置。升降框被升降装置推动实现升降，床板在支撑装置的带动下打开和关闭，锁止装置安装在侧板内部和床体连接，通过手动打开使得侧板和床体分离，人可以从床体的侧面出来。

当发生地震泥石流等自然灾害时，或者将要受到人为侵害时，旋转启动按钮，升降框在升降机构的推动下上升，同时支撑装置运行，床板逐渐打开，人进入床体内部，床板逐渐关闭。床底安装具有缓冲作用的软垫以及有防止冲击作用的安全气囊，内部床头设有两个以上储物格存放水和食物以及家用制氧机等基本生活物品。当危险解除后，可通过侧板锁止装置打开侧板离开安全床。

图1 升降式防护安全床结构示意图

2 升降式自动防护安全床部分结构设计

升降式自动防护安全床主要由支撑装置、升降装置、锁止装置和床头构成[4]，如图2 所示。床板侧边与升降框采用铰链连接实现开合，床头与床体通过螺栓连接，便于拆卸和经常更换内部生活物品。

支撑装置主要由伸缩杆和铰链四杆机构两个部分组成。两组电动伸缩杆和支撑板的连接起到支撑作用；四组铰链四杆机构由连杆一、连杆二、连杆三和安装板组装而成，利用其急回特性带动床板实现慢打开、快关闭的效果，其中连杆一和连杆二安装在床板底部。当支撑装置工作时，电动伸缩杆迅速带动支撑板收回，然后四杆机构打开床板使人落入床体内部后，电动伸缩杆推动支撑板回到初始位置，从而迅速关闭床板。

升降装置通过丝杆来工作，丝杆下端与电机的输出轴固定，丝杆中间部分穿过螺母形成螺纹连接。丝杆上半部分套有空心杆，空心杆下端与螺母刚性连接，空心杆上端与升降框下端榫接。升降装置分别安装于升降框的四周，运行时四根空心杆在螺母的旋合作用下实现升降框的升降运动。

图2 升降式防护安全床床板降落的内部结构示意图

锁止装置主要由挡销、把手和弹簧等组成，如图3 所示。挡销通过中心轴固定在侧板的滑槽里，可以绕中心轴转动，下端插在床体内部起到锁死侧板的作用。把手和挡销通过螺栓固定，安装在侧板的限位槽里。弹簧下端与挡销连接，上端与滑槽顶部接触。当危险解除后，向外旋转把手至离开限位槽，向上推动把手使弹簧压缩，挡销下端离开床体进入侧板，向外推动即可打开侧板离开床体。

图3 升降式防护安全床内部结构示意图

床头的结构为空心箱体，内部设有为装置提供动力的蓄电池和控制各个电机、支撑机构的控制模组，生存所需的食物、水以及家用制氧机，如图4 所示。当救援工作需要一段时间时，居民也可以在防护空间中依靠上述生活物品维持生存[5]。床头上方设有按钮，拧动按钮升降装置和支撑装置即开始运行打开安全床。

图4 床头结构示意图

3 结论

本文所设计的升降式自动防护安全床由支撑装置、升降装置、锁止装置和床头构成，较为全面地考虑到了发生灾害时的各种应对措施。通过创新性的升降式设计扩大了内部空间并增设了防冲击的安全气囊；利用四杆机构的急回特性带动床板开合可使人迅速安全进入床体内部从而免受外界的冲击伤害；通过分离式的侧板和锁止装置可以在危险过后离开床体；同时，内部床头放置的生活物品，保障和延长了等待救援的时间。所设计的安全床，结构简单，抗冲击性能强，可有效应对自然灾害带来的伤害，保护人们的生命财产安全。