5. Hĩ teđn người hướng dăn: Phaăn hướng dăn:
2.1 Phương án 1: Tađm xoay naỉm đôi xứng
Nguyeđn lý hốt đoơng :
Khi ở tư thê naỉm ngang thì vitme chịu kéo, do phaăn lớn trĩng lượng con người naỉm ở phaăn tređn.
Khi hĩat đoơng, vitme kéo phaăn dưới chađn đeơ táo gĩc nghieđng cho giường, và đađy cũng là múc đích hay cođng dúng cụa dúng cú này.
Khi muơn trở veă vị trí naỉm ngang thì vitme sẽ quay theo chieău ngược lái. Lực chính trong sơ đoă này là lực kéo,vitme hốt đoơng ở tư thê chịu kéo nhieău hơn chịu
19
Chương 2 Chĩn phương án và sơ đoă đoơng
đaơy, chư đaơy khi quay giường veă vị trí naỉm ngang. Do đĩ khi tính tốn veă sức beăn, sẽ quan tađm nhieău hơn veă chịu kéo cụa boơ truyeăn này.
Cơ câu này cĩ đaịc đieơm là :
Ü Cađn baỉng veă lực.
Ü Vì sẽ lợi lực neđn đoơng cơ sẽ cĩ cođng suât nhỏ.
Ü Nhưng, khi lợi lực thì sẽ thieơt veă đường đi. Tức là cơ câu sẽ coăng keănh, hay nĩi cách khác là chieău cao giường sẽ lớn, vì khoạng cách từ tađm quay tới chađn đứng cụa beơnh nhađn phại baỉng khoạng cách từ tađm quay tới chađn ngang cụa khung giường.
Với kêt câu này, giường sẽ rât cao. Vì trung bình chieău dài thiêt kê cụa giường là 1800 mm, hơn chieău cao trung bình cụa người dađn Vieơt Nam. Vaơy theo phương án này thì tađm quay naỉm ở khoạng giữa, khi đĩ chieău cao giường ít nhât cũng là 900 mm. Vì chưa tính tới khoạng cách từ maĩt đât tới khung ngang, đieău này sẽ khĩ cho cođng vieơc vaơn chuyeơn, đoăng nghĩa với giá thành sạn phaơm cao.
Chính vì vaơy, kêt câu này khođng được khạ thi, và khođng chĩn lựa trong vieơc thiêt kê và hồn thành sạn phaơm.
2.2 Phương án 2: Tađm quay naỉm leơch sang moơt beđn, vitme chịu lực kéo:
Với cùng kích thước chieău dài cụa giường so với phường án 1, nhưng phương án này cho ta thây kích thước chieău cao được nhỏ gĩn hơn.
Theo sơ đoă cũng cho ta thây raỉng, vitme cũng chịu lực kéo là chính, nhưng ngồi ra cịn phại táo theđm moơt thanh chơng đeơ giạm bớt sự chịu lực leđn vitme khi ở tư thê naỉm ngang. Vì trong tư thê naỉm ngang thì trĩng lượng doăn leđn phaăn lưng
Chương 2 Chĩn phương án và sơ đoă đoơng
và đaău, do sự leơch tađm quay, sẽ làm cho đaău vitme chịu lực kéo rât lớn. Đieău này sẽ làm cho vieơc tính tốn trở neđn khĩ khaín, cũng như tính sức beăn.
Đaịc đieơm cụa kêt câu này là :
ÜKêt câu đơn giạn, gĩn gàng, deê dàng trong vaơn chuyeơn.
ÜVitme chịu lực kéo tương đơi lớn do sự leơch tađm, hay sự phađn bơ khođng đeău veă trĩng lượng.
ÜCaăn phại tơn lực nhieău đeơ vaơn hành, làm quay giường.
Tuy cĩ những ưu đieơm hơn phương án 1, nhưng ở phương án này khođng mang lái hieơu quạ veă kinh tê. Vì cođng suât đoơng cơ sẽ lớn, kêt câu phại tính beăn rât cao, sẽ làm giá thành sạn phaơm taíng, chính vì thê phương án này cũng khođng được chĩn đeơ thiêt kê.
2.3 Phương án 3: Tađm quay leơch sang moơt beđn, vitme chịu lực đaơy
Với cùng nguyeđn lý hốt đoơng như phương án 2, nhưng trong phương án này thì vitme chịu lực đaơy là chụ yêu, khi ở tư thê naỉm ngang thì cĩ thanh chơng chịu lực, neđn vitme khođng phại chịu áp lực leđn đaău vitme.
Đaịc đieơm cụa phương án này là :
ÜƯu đieơm hơn so với phương án 2 là vitme chịu lực đaơy, do vaơy sẽ an tồn hơn cho người sử dúng khi cĩ moơt sự cơ ngồi ý muơn.
21
Chương 2 Chĩn phương án và sơ đoă đoơng
ÜNgồi ra, kêt câu này cĩ thê đieău chưnh được khoạng cách, hay chieău dài vitme cho phù hợp.
ÜCođng suât đoơng cơ cĩ theơ nhỏ hơn phương án 2, tính đoơ beăn kêt câu cũng đơn giạn và khođng địi hỏi cao.
Đeơ giạm tại trĩng tređn đaău vitme ta cĩ theơ gaĩn theđm đơi trĩng vào phaăn chađn cụa giường, baỉng cách chê táo theđm hoaịc gaĩn thanh đaịc, hoaịc theđm moơt tâm saĩt dày làm bàn đứng cho beơnh nhađn. Nhưng cách này tơn theđm vaơt lieơu, làm giá thành cụa giường taíng leđn.
2.4 Phương án 4: Dùng đoơng cơ và boơ đieău khieơn baỉng đieơn.
Trong phương án này thì tương tự với phương án 3, nhưng cĩ những đaịc đieơm noơi troơi hơn là:
ÜDùng cođng taĩc hành trình đeơ tự đoơng ngaĩt đieơn khi đên đieơm cao nhât và thâp nhât, nghĩa là sẽ ngừng khi vừa tới vị trí naỉm ngang hoaịc thẳng đững.
ÜCĩ cođng taĩc ngừng khaơn câp khi cĩ sự cơ.
ÜGaĩn theđm boơ phaơn đieău khieơn baỉng tay, phịng trường hợp mât đieơn hoaịc các sự cơ khác.
Chính vì thê đađy cũng là phương án được chĩn trong quá trình tính tốn boơ truyeăn cũng như tính beăn kêt câu.
CHƯƠNG III
THIÊT KÊ GIƯỜNG Y TÊ
Chương 3 Thiêt kê giường y tê
CHƯƠNG III
THIÊT KÊ GIƯỜNG Y TÊ
3.1 Phađn bơ tại trĩng leđn giường xieđn quay:
Theo khạo sát thực tê cụa người dađn Vieơt Nam, thì chieău cao trung bình cụa hĩ vào khoạng 1,7m; và trĩng lượng bình quađn theo ước lượng vào khoạng 60 ÷ 80 kg. Nhưng đeơ an tồn trong tính tốn thì chĩn trĩng lượng cơ theơ lớn nhât là 80 kg, ngồi trĩng lượng cụa cơ theơ người beơnh tác dúng leđn giường, cịn cĩ trĩng lượng cụa khung naỉm cụa giường taơp. Chình vì thê, trĩng lượng tác dúng leđn đaău vitme và trúc quay bao goăm hai thành phaăn tređn. Đeơ deê dàng cho vieơc tính tốn trĩng lượng cụa khung tređn cụa giường, ta ước lượng khoạng 40 kg( vì khođng chư cĩ khung thép mà cịn vaơt lieơu khác nữa, như neơm naỉm cho người beơnh, các chi tiêt phú, neđn vieơc xác định trĩng lượng khođng caăn thiêt và tỷ mư nhieău).
Trĩng lượng cụa khung giường thì phađn bơ đeău tređn beă maịt khung, thê nhưng trĩng lượng cụa người khođng phađn bơ đeău, khơi lượng tređn từng boơ phaơn cụa cơ theơ khođng đeău nhau. Theo các nhà nghieđn cứu veă sự phađn bơ trĩng lượng cơ theơ, thì sự phađn bơ khơi lượng cụa moơt người bình thường là : đaău chiêm 10%; từ coơ tới mođng chiêm 40%; từ đùi xuơng bàn chađn chiêm 40%; cịn lái hai tay chiêm 10%. Vì đieău kieơn cađn đo khođng cho phép, neđn đeơ vieơc tính tốn trở neđn đơn giạn, cho phép ước lượng trĩng lượng như hình 3.1 :
Hình 3.1 :Sơ đoă phađn bơ khơi lượng tređn cơ theơ người
Chương 3 Thiêt kê giường y tê
3.1.1 Sơ đoă phađn bơ lực :
Sự phađn bơ trĩng lượng chư theo quán tính, vì cịn tùy theo từng người mà ta cĩ cách phađn bơ trĩng lượng khác nhau, chứ khođng được cađn đo chính xác, chư mang tính tương đơi, chính vì thê sẽ cĩ sai sơ trong tính tốn. Maịc dù cĩ sai sơ, nhưng sai sơ này khođng vượt qua mưc cho phép, neđn cĩ theơ bỏ qua được mà khođng ạnh hưởng đên vieơc thiêt kê và tính beăn kêt câu.
3.1.2 Tính tốn phạn lực lieđn kêt :
1) Tính phạn lực ở vị trí naỉm ngang (hình 3.2):
heơ phađn bơ lực như sơ đoă sau:
Trong đĩ:
0,2 N/mm : Tại trĩng phađn bơ đeău cụa khung naỉm tređn 1,8m
gađy ra .
ađy ra. Chính vì những đieău kieơn tređn, mà chúng ta cĩ t
Hình 3.2 :Sơ đoă phađn bơ lực ở vị trí naỉm ngang
Ü q1 ≈
Ü F1 = 50 N : Lực taơp trung do phaăn đaău gađy ra.
Ü F2 = 280 N : Lực taơp trung do phaăn ngực và tay
Ü F3 = 200 N : Lực taơp trung do phaăn xương chaơu gađy ra.
Ü F4 = 150 N : Lực taơp trung do phaăn đùi gađy ra.
Ü F5 = 100 N : Lực taơp trung do phaăn cẳng chađn g
24
Chương 3 Thiêt kê giường y tê
Ü F6 = 20 N : Lực taơp trung do phaăn bàn chađn gađy ra.
Ü F7 = 100 N : Lực taơp trung do phaăn đeơ chađn gađy ra.
Ü PA : Phạn lực tái đaău vitme.
Ü PB : Phạn lực tái trúc xoay.
Ü P1 =1282.q1 285 N : Lực taơp trung do phaăn khung tính từ tađm xoay leđn đaău
518.q1 115 N : Lực taơp trung do phaăn khung tính từ tađm xoay xuơng c
tồn khung dưới tác dúng cụa tại trĩng beđn ngồi, trĩng lượng
(1)
hay PA vào (1) ta tính được PB :
Dâu “-“ cụa P eău đã chĩn tređn hình vẽ là ngược với chieău thực
í thẳng đứng (hình 3.3)
≈
gađy ra.
Ü P2 = ≈
hađn đứng gađy ra. Xét sự cađn baỉng cụa
bạn thađn và các phạn lực lieđn kêt ta suy ra:
(2) T 1097,5 B P ≈ − N B ,chứng tỏ chi tê. 2) Tính phạn lực ở vị tr :
baỉng cụa tồn khung dưới tác d
ng đĩ:
0,25 N/mm : Tại trĩng phađn bơ đeău cụa chađn đứng tređn 410 mm
ađy ra. 0 1 2 1 0 1 2 3 1 4 5 2 6 7 0 cos(21 ) ( ) 0 0 1110. 730. 380. 641 200.[ cos(21 )] [259( ) 518 573 ] 0 2297, 5 y A B i i B A A F P P P P F M F F F P F P F P F F P N = = ⇔ + − + + = = ⇔ ⇔ + + + + − − − + + + = ⇒ ≈ ∑ ∑ ∑ 7
Tượng tự như vị trí naỉm ngang, ta cũng xét sự cađn
úng cụa tại trĩng beđn ngồi, trĩng lượng bạn thađn và các phạn lực lieđn kêt ta suy ra :
Tro
Ü q2 =
Ü F1 = 400 N : Lực taơp trung do phaăn khung naỉm gađy ra.
Ü F2 = 800 N : Lực taơp trung tồn boơ trĩng lượng cơ theơ g
Chương 3 Thiêt kê giường y tê
Ü PA : Phạn lực tái đaău vitme.
Ü PB : Phạn lực tái trúc xoay.
Ü P2 = 0 N : Lực taơp trung do ph
26
410.q2 10 aăn chađn đứng gađy ra.
1 2 20 0 1 2 2 0 [ .cos(29 )] 0 0 200.sin(29 ) [65. 215. 270. ] 0 2320 y B A B A A F P F F P P M P F F P P N = ⇔ − + + + = = ⇔ ⇔ − + + = ⇒ ≈ ∑ ∑ ≈
Hình 3.3 :Sơ đoă phađn bơ lực ở vị trí thẳng
(3) 0
(4)
Chương 3 Thiêt kê giường y tê
Với PA vừa tính được, thay vào phương trình (3) ta tính được :
Đieău này c ứng tỏ chieău cụa phạn lực đã chĩn là đúng.
gĩc 30
3329
B
P ≈ N
h
2) Tính phạn lực ở vị trí leơch phương naỉm ngang moơt 0 :
đm tới gĩc nghie
thành phaăn lực khác tương tự như vị trí naỉm ngang.
đn 1,8m
leđn đaău
410.q2 102,5 N : Lực taơp trung do phaăn khung tính từ tađm xoay xuơng c
Cách tính tương tự như vị trí naỉm ngang, chúng ta chư quan ta đng và thê sơ:
Trong đĩ: các
Ü q1 ≈ 0,2 N/mm : Tại trĩng phađn bơ đeău cụa khung naỉm tre
Ü q2 = 0,25 N/mm : Tại trĩng phađn bơ đeău cụa chađn đứng tređn 410 mm
Ü P1 =1800.q1 ≈ 360 N : Lực taơp trung do phaăn khung tính từ tađm xoay gađy ra.
Ü P2 = ≈
hađn đứng gađy ra.
Xét sự cađn baỉng cụa tồn khung dưới tác dúng cụa tại trĩng beđn ngồi, trĩng lượng bạn thađn và các phạn lực lieđn kêt ta suy ra:
Chương 3 Thiêt kê giường y tê (1) (2) 7 0 1 2 1 0 1 2 3 1 5 6 2 0 cos(20 ) ( ) 0 0 (910. 530. 180. 182. 200. 459. 718. ) cos 30 150 773. .cos( ) 0 773 726, 73 y A B i i A B B F P P P P F M F F F P P F F P arctg P N = = ⇔ + − + + = = ⇔ ⇔ + + + + − − − = ⇒ ≈ − ∑ ∑ ∑ −
Dâu “-“ cụa PB ,chứng tỏ chieău đã chĩn tređn hình vẽ là ngược với chieău thực tê.
Thay PB vào (1) ta tính được PA :PA ≈2223,31N
Đieău này chứng tỏ raỉng, khi vít me cháy theo hành trình đaơy thì càng cháy leđn sẽ làm giạm phạn lực tái đaău vít me.
3.2 Tính tốn các boơ truyeăn:
Trong tráng thái naỉm ngang, vitme chịu lực nén, đeơ nađng giường leđn vị trí thẳng đứng thì vitme phại sinh ra moơt lực đaơy. Và lực đaơy này phại lớn hơn lực đaịt leđn đaău vitme ở vị trí thẳng đứng do ngối lực gađy ra là 2278 N.
Cịn ở vị trí thẳng đứng, vitme lái chịu lực kéo đeơ giữ cho giường luođn ở vị trí cađn baỉng. Tái vị trí này vitme phại chịu moơt lực kéo là 2320N, vaơy đeơ đưa giường từ vị trí thẳng đứng sang vị trí naỉm ngang thì vitme phại sinh ra moơt lực kéo lớn hơn lực kéo do tồn boơ ngối lực tác dúng vào đaău vitme ở vị trí này.
Do đĩ, đeơ tính tốn được boơ truyeăn ta phại cĩ thođng sơ ban đaău. Ơû hai vị trí thẳng đứng và naỉm ngang, thì vitme đeău chịu lực. Và đeơ tính tốn cođng suât đoơng cơ cũng nhu kích thước boơ truyeăn, ta chĩn lực tác dúng leđn đaău vitme là lơn nhât trong hai trường hợp. Theo kêt quạ tính tốn ở phaăn tređn, ta chĩn lực tác dúng leđn đaău vitme đeơ tính tốn là 2320N. Nhưng đeơ taíng theđm sự an tồn cho sạn phaơm, ta chĩn lực tác dúng leđn đaău vitme là 5000 N.
Sau đađy là sơ đoă mău cụa boơ truyeăn (hình 3.4) :
28
Chương 3 Thiêt kê giường y tê
3.2.1 Tính tốn boơ truyeăn vít – đai ơc:
Đeơ boơ truyeăn làm vieơc được eđm và chính xác, giạm được ma sát laín thì neđn chĩn boơ truyeăn vít – đai ơc bi (hình 3.5), ở đĩ các vieđn bi naỉm trong các rãnh xoaĩn cụa vít và đai ơc. Tuy nhieđn, vì nĩ cĩ nhieău ưu đieơm và vieơc chê táo rât phức táp, haău như là nhaơp khaơu các lối vít – đai ơc này, hoaịc chư là cođng ty laĩp ráp trong nước, do vaơy mà giá thành cũng rât cao. Trong khi đĩ, Vieơt Nam là đât nước cịn nhieău khĩ khaín, mà những sạn phaơm táo ra nhaỉm phúc vú những người beơnh, hĩ thường xuât thađn từ những gia đình cĩ thu nhaơp thâp. Chính vì vaơy, vieơc chĩn lựa đeơ chê táo cũng phại xem xét nhieău khía cánh, nhât là hồn cạnh thực tê cụa người dađn nước đĩ, cú theơ là thu nhaơp cụa hĩ.
Sau đađy là câu táo cụa moơt sơ lối vít – đai ơc bi cĩ sẵn teđn thị trường,và đađy là moơt lối đieơn hình được tại từ WEBSITE : http://www.pt-usa.net/;
http://www.rbcbearings.com/
RBC Linear Precision Products
Hình 3.4 : Sơ đoă laĩp ráp boơ truyeăn
Chương 3 Thiêt kê giường y tê
hính vì các yeđu caău như vaơy, chúng ta sẽ chĩn vít – đai ơc trượt với lối ren vuođn
hàng lốt.
Single nut, two circuit Double nut, flange-to-flange preload
Single nut, 4-circuit Double nut, single flange, 4-circuit
Hình 3.5 : Các mău vitme thường gaịp. C
g. Vì nguyeđn lý hốt đoơng cụa vít giơng như moơt kích vít và máy ép neđn thường dùng ren vuođng, vì cho hieơu suât cao nhưng đoơ beăn thâp hơn so với ren hình thang, tính cođng ngheơ kém, trong quá trình làm vieơc sẽ táo khe hở dĩc trúc neđn khĩ khaĩùc phúc. Tuy nhieđn, tređn thị trường cũng cĩ bán rât nhieău vitme ren vuođng với mĩi kích thước, và giá thành tương đơi rẹ, vì sạn phaơm được sạn xuât
30
Chương 3 Thiêt kê giường y tê
Các thođng sơ ban đaău cụa boơ truyeăn:
Ü Fa = 5000N : Tại trĩng dĩc trúc vitme.
h chuyeơn cụa đaău vitme.
1) C ï
Ü L = 267 mm : Hành trình dịc
hon vaơt lieơu :
Ví T g aíng tự hãm),
hướ ng tieđu chuaơn.
vít
t : hép 45, dùn ren vuođng moơt đaău mơi (vì nĩ cĩ khạ n ng ren phại, ren khođ
Đai ơc : Đoăng thanh khođng thiêc.
2) Tính đường kính trung bình cụa :
: ψH =2
Ü Chĩn heơ sơ chieău cao đai ơc ( đai ơc nguyeđn)
Ü Heơ sơ chieău cao ren vuođng : ψh =0,5 (ren vuođng)
Ü Aùp suât cho phép : Theo cođng thức (8.1) ta cĩ : [q] =9 MPa 2 . H. h.[ ] .2.0,