根據(jù)社會發(fā)展，社會保障制度的日益健全，許多新生配套設(shè)備研制而出，濟南龍豪生產(chǎn)的軌道式升降機是一種空間移動類的室內(nèi)移動輔具，它借助軌道的設(shè)置及升降機的懸吊功能，實現(xiàn)上下、左右、前后移動，協(xié)助行動不便的殘疾人、老年人以及身體虛弱的病人進行體位變換和位置移動，完成從床上移動到輪椅上，從臥室移動到衛(wèi)生間、浴室等處的功能，解決他們的如廁、入浴等問題。伴隨我國社會漸漸進人老齡化以及殘疾人口的迅速增加，行動不便的人群在逐年增加，軌道式升降機將成為幫助行動功能喪失的老年人和殘疾人完成一些基本日常生活功能的最佳選擇，特別適用于家庭養(yǎng)老以及醫(yī)院、敬老院和康復(fù)中心等殘疾人集中供養(yǎng)的機構(gòu)，可以大大減輕護理人員的負擔(dān)，提高廣大殘疾人和老年人的生活質(zhì)量⋯。由于目前我國軌道式升降機的研制和生產(chǎn)還處于空白階段，它的設(shè)計和研究將具有重要的意義。
1設(shè)計要求
1．1技術(shù)要求
軌道式升降機必須達到一定的技術(shù)指標(biāo)，以便保證升降機的正常運行和被升降者的舒適性。
1．2功能要求
軌道式升降機主要是幫助肢體殘障者和行動不便的老年人完成如廁、入浴和就餐等基本日常生活活動，因此應(yīng)該具備垂直升降、水平移動和換帶過門等功能，對于需要進行下肢康復(fù)訓(xùn)練的患者，還應(yīng)該具有步行訓(xùn)練的功能。
1．3安全性要求
軌道式升降機的設(shè)計必須要保證被升降者的安全，因此要求傳動機構(gòu)能夠自鎖，并且要安裝保險裝置，防止被升降者在升降機發(fā)生故障時跌落，另外連接點的設(shè)計應(yīng)能防止身體支撐部分發(fā)生意外時連接點脫離?，F(xiàn)代制造工程2010年第7期設(shè)備設(shè)計診斷維緲再制造
1．4其他要求
由于軌道式升降機是供下肢殘障者和行動不便的老年人使用的，因此在滿足上述設(shè)計要求的前提下，軌道式升降機還應(yīng)該滿足體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲低、運行平穩(wěn)、成本低和便于安裝等要求。
2功能設(shè)計
為了滿足下肢殘障者和行動不便的老年人的多種需求，幫助他們完成入浴、如廁、就餐以及下肢康復(fù)訓(xùn)練等基本活動，軌道式升降機主要有以下幾項功能。
1)垂直升降功能：由于下肢殘障者無法站立，所以軌道式升降機應(yīng)該具備垂直升降功能，將殘障者從床上或室內(nèi)其他場所吊起，這樣在水平移位的時候就可以跨越室內(nèi)地面障礙物，使運行更加暢通，并且升降到一定的高度，不僅可以方便殘障者到高處取物，例如拿起書架上的書，而且為護理人員減輕了負擔(dān)。
2)水平移動功能：下肢殘障者大多數(shù)都行動不便，無法自己移動到其他場所完成基本的日?；顒樱虼塑壍朗缴禉C必須有水平移動功能，幫助殘障者從臥室移動到衛(wèi)生間、浴室和餐廳等房間，方便其進行如廁、入浴和就餐等活動。
3)過門換帶功能：由于兩個房間之間一般會被門框、隔墻等隔斷，在打通門框、隔墻的條件下，需要頂置式升降機具有過門換帶功能，這樣只要在每個房間的天花板上安裝軌道，殘障者就可以輕松地在屋內(nèi)各個房間移動，增加殘障者的活動范圍。
4)步行訓(xùn)練功能：對于需要進行步行訓(xùn)練的殘障者，只需要在升降機上安裝步行訓(xùn)練用的軟支撐吊具，就可以進行步行訓(xùn)練。
3工作原理
軌道式升降機的運動主要包括垂直升降運動和水平移動，并且要求輕便、結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲低、運行平穩(wěn)和安全可靠，綜合考慮，升降機的機械傳動裝置采用嚙合傳動的形式，該結(jié)構(gòu)中主要采用的是蝸輪蝸桿傳動、齒輪傳動和帶傳動。軌道式升降機工作原理如圖2所示，升降布帶一端固定在纏帶輪上，一端通過布帶拉環(huán)掛在滑輪上。
動力由電動機輸出，分別經(jīng)過蝸桿、蝸輪、小齒輪和大齒輪減速后傳遞給纏帶輪，纏帶輪帶動升降布帶轉(zhuǎn)動，使升降機完成升降動作，滑輪在軌道的槽面中移動，帶動升降機進行水平移動。為了保證被升降者的安全，設(shè)置了保險裝置，在大齒輪上安裝了扭簧和止動扣，并在支架上安裝一個固定螺栓，當(dāng)電動機以正常速度運轉(zhuǎn)時，扭簧拉動止動扣與大齒輪一起轉(zhuǎn)動，纏帶輪可以正常旋轉(zhuǎn)，保證升降機以正常的速度上升和下降；當(dāng)出現(xiàn)故障時，由于升降機箱體的自重以及殘障者的體重，使得升降機急速下落，大齒輪在升降布帶的拉動下急速轉(zhuǎn)動，使得離心力大于扭簧的拉力，此時止動扣被放松，卡在支架的固定螺栓上，大齒輪停止轉(zhuǎn)動，升降機停止下落，防止被升降者跌落。
4主要結(jié)構(gòu)及作用
軌道式升降機的機械部分主要包括升降裝置、軌道裝置和換帶裝置三部分，其中升降裝置主要用來懸吊被升降者，是整個機構(gòu)的最核心部分；軌道裝置的作用主要是提供移動軌跡，使運行更加暢通；換帶裝置是當(dāng)升降機要過門時用來切換軌道之用。
4．1升降裝置
升降裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由齒輪機構(gòu)、支架、蝸輪蝸桿、導(dǎo)向機構(gòu)、吊臂、上、下殼等組成。
4．1．1齒輪機構(gòu)
齒輪機構(gòu)主要包括大、小齒輪、纏帶輪、中軸以及由止動扣、扭簧組成的保險裝置。選用閉式齒輪傳動，大、小齒輪均選用45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度為設(shè)備設(shè)計診斷維緲再制造現(xiàn)代制造工程2010年第7期250—280HB，屬于軟齒面，由于閉式軟齒面齒輪傳動常見的失效形式為齒面點蝕，故設(shè)計時按齒面接觸疲勞強度計算，按齒根彎曲疲勞強度進行校核舊。
4．1．2支架
支架用于固定、支承升降機箱體內(nèi)部所有的機械零件和部分電器元件，主要由側(cè)板、連接管和連接片等零件焊接而成，材料均選用1Crl8Ni9Ti，其中兩側(cè)板的厚度為3mm，同時為了減輕支架的重量，在兩側(cè)板上設(shè)計了很多工藝孔。
4．1．3蝸輪蝸桿
由于蝸輪蝸桿機構(gòu)具有傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊、沖擊載荷小、傳動平穩(wěn)和噪聲低等優(yōu)點，并具有反向自鎖的特性，可以保證搬運患者過程中，電動機斷電時傳動機構(gòu)能夠自鎖，故選用蝸輪蝸桿減速器。采用漸開線蝸桿，材料為45鋼，對其螺旋面進行淬火處理，以提高傳動效率和增加耐磨性；蝸輪材料選用聚甲醛(POM)，塑料蝸輪具有加工經(jīng)濟性好、傳動平穩(wěn)、吸振降噪、質(zhì)量輕、耐磨和自潤滑等優(yōu)點，使得升降機的設(shè)計更加人性化。
4．1．4導(dǎo)向機構(gòu)
導(dǎo)向機構(gòu)主要由導(dǎo)向塑料管、導(dǎo)向支架、壓縮彈簧、安全塞、導(dǎo)向外殼和導(dǎo)向軸等零件組成，圖4所示為導(dǎo)向機構(gòu)的半剖視圖，兩個導(dǎo)向塑料管之間形成一個窄縫，升降布帶從這個窄縫中伸出箱體，防止布帶卷亂，起到導(dǎo)向的作用。安全塞由導(dǎo)向支架和壓縮彈簧支承，為了防止壓縮彈簧受力后失去穩(wěn)定性，在安全塞上設(shè)計了一個小導(dǎo)桿，小導(dǎo)桿與彈簧間的間隙參照表1進行設(shè)計舊J。
4．1．5吊臂
吊臂結(jié)構(gòu)如圖5所示，吊臂由平衡桿、吊臂軸套和圖4導(dǎo)向機構(gòu)表1導(dǎo)桿與彈簧間的間隙吊臂軸焊接而成，兩端分別安裝一個吊臂掛鉤，材料選用2Crl3，進行調(diào)質(zhì)處理，與箱體下殼的掛鉤一起構(gòu)成三個懸吊點，通過軟支承吊具將被升降者吊起，吊臂的承重量為150kg，為了使被升降者在乘坐時能夠處于舒適狀態(tài)，兩吊臂掛鉤間距參照GBl0000-88《中國正常成年人人體尺寸》國家標(biāo)準(zhǔn)H]，表2列出了我國成年男女人體水平尺寸的相關(guān)數(shù)據(jù)作為設(shè)計參考，其中百分位數(shù)指身材尺寸小于此值的人數(shù)占抽樣樣本中人群數(shù)的百分比；平衡桿用來保持升降裝置的平衡，材料為Q235，設(shè)計成空心管狀，減輕了吊臂整體的重量。
4．2軌道裝置
軌道式升降機的軌道主要由橫軌、側(cè)梁、底座和滑輪等5／部件組成，橫軌、側(cè)梁和底座之間通過螺栓、螺釘?shù)冗B接構(gòu)成升降機的運行軌道，滑輪在橫梁的槽面中滑動，帶動升降裝置進行水平移動。
4．2．1橫軌
為了保證升降機運行時的安全性、穩(wěn)定性和舒適性，橫軌槽面的加工精度和水平度都要達到一定的要求，再加上橫軌較長且截面形狀較復(fù)雜，考慮到材料的可成形性、可機加工性及抗腐蝕性等，橫軌的材料選用鋁合金6063，表面進行噴塑處理b。
4．2．2側(cè)梁和底座
側(cè)梁由60ram×40ram5mm空心矩形管、矩形片、腳支座和梯形塊焊接而成，而底座由60ram×40mm×3．5mm空心矩形管、半圓柱和焊接螺釘焊接成，焊后表面均進行噴塑處理。為了方便護理人員取掛升降機箱體以及換帶操作，在設(shè)計側(cè)梁高度時應(yīng)滿足人機工程學(xué)的要求，由于涉及到伸手夠東西的問題，如果采用高百分位數(shù)據(jù)就無法適應(yīng)小個子的人，所以參照我國成人男女立姿雙手功能上舉高度的低百分位數(shù)據(jù)現(xiàn)代制造工程2010年第7期設(shè)備設(shè)計／診斷維緲再制造進行設(shè)計，這樣同樣也能適應(yīng)大個子的人。
4．2．3滑輪
滑輪與軌道示意如圖6所示?；営苫嗇S、滑輪外殼、橡膠輪、深溝球軸承和吊鉤等組成，采用橡膠輪可以降低噪聲，使運行平穩(wěn)，為了減少橡膠輪與軌道接觸面的摩擦，兩個橡膠輪的中心距a應(yīng)該不超過軌道內(nèi)部水平槽面的寬度b，即a≤b在滑輪軸與滑輪外殼之間安裝一個深溝球軸承，這樣滑輪軸便可以360。轉(zhuǎn)動，從而帶動升降裝置實現(xiàn)3600回轉(zhuǎn)，方便被升降者在升降過程中的轉(zhuǎn)向。
4．3換帶裝置
4．3．1方案選取
為了使殘障人能夠從一個房間移到另一個房間，而不對門框、隔墻進行再加工，最好的方法就是設(shè)計具有換帶功能的軌道式升降機，在查閱大量國外資料兩套齒輪機構(gòu)，方便護理人員操作，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且箱體的重量增加；方案二是在軌道上設(shè)置換帶機構(gòu)，同時箱體上安裝兩個拉環(huán)，這樣不僅便于操作，而且結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，成本低。綜合考慮后選用第二種方案，在軌道上安裝一個轉(zhuǎn)換帶，轉(zhuǎn)換帶由板鉤和布帶構(gòu)成，結(jié)構(gòu)非常簡單，布帶有長短兩條，一端穿過同一個板鉤縫合在一起，另一端分別縫合在另外兩個板鉤上，長布帶為切換布帶，短布帶為懸掛布帶，布帶的材料均選用合成纖維，承重量為150kg。
4．3．2換帶過門過程
頂置式升降機的換帶操作需要在護理人員的協(xié)助下完成，整個換帶過程分四步。
1)當(dāng)升降機靠近隔壁房間曰時，將切換布帶3下端的吊鉤掛到升降機箱體頂端的固定拉環(huán)5上。
2)按動下降按鈕，升降布帶2拉長，升降機箱體由于自重，被切換布帶3拉到房間曰中。
3)把升降布帶2的拉環(huán)從吊鉤1上取下，并將其掛在吊鉤4上。
4)按動上升按鈕，升降布帶2卷起，拉動升降機箱體上升，將切換布帶3下端的吊鉤從固定拉環(huán)5上的前提下，擬定出兩種方案：方案一是在箱體內(nèi)安裝取下，這樣升降機就可以在房間日中移動了。