Thiết kế và chế tạo thiết bị nâng đa năng phục vụ cho bệnh nhân

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ NÂNG ĐA NĂNG PHỤC VỤ CHO
BỆNH NHÂN
Nguyễn Đan Trường và Bùi Phạm Minh Thắng*
*Viện Kỹ thuật HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh
GVHD: ThS. Lê Hồi

TĨM TẮT
Đề tài nghiên cứu và chế tạo thiết bị nâng đa năng, thiết bị được truyền động bằng xilanh điện, thiết bị thay thế
sức người để nâng bệnh nhân trong bệnh viện hoặc tại nhà bệnh nhân, giúp giảm đi sức người, cho bệnh nhân
tư thế thoải mái nhất có thể, giảm thiểu các vấn đề tai nạn trong quá trình di chuyển bệnh nhân, thiết bị có 4 xi
lanh, 2 xilanh chịu nhiệm vụ nâng toàn bộ cơ cấu nâng bệnh nhân, 2 xilanh ở 2 vị trí lưng và đùi bệnh nhân
giúp bệnh nhân dễ dàng thay đổi tư thế. Các chi tiết quan trọng đã được mô phỏng độ bền trên solidwork, đưa
ra kết luận có thể hoạt động tốt.
Từ khóa: cơ khí, bệnh nhân, máy móc, tự động, thiết kế.
1. GIỚI THIỆU
Thiết bị nâng bệnh nhân còn được gọi là robot nâng bệnh nhân đã xuất hiện nhiều nước trên thế giới, thiết bị
của họ rất hiện đại, chính vì vậy sẽ làm giá thành của thiết bị rất cao, vì thế đề tài này thực hiện việc thiết kế và
chế tạo máy với giá thành thấp hơn và sẽ cố gắn giữ lại và tối ưu hóa một số công năng của thiết bị, nhằm tạo
ra sản phẩm quốc dân phù hợp với các nước đang phát triển và chưa phát triển
Thiết bị nâng bệnh nhân được nghiên cứu và ứng dụng trong các bệnh viện, khu dưỡng lão và tại nhà của bệnh
nhân, ưu điểm giữ được các phần quan trọng trên cơ thể giúp cơ thể có cảm giác thoải mái và an toàn, thiết bị
hoạt động ổn định nhờ các xilanh điện, các cơ cấu cơ khí trượt trong các ray trượt ổn định khơng rung lắc, các
bộ phận có kết cấu đơn giản dễ bảo trì và thay thế dễ dàng, các bộ phận được lắp với nhau khá liền mạch nhằm
tăng độ cứng cáp và thẩm mỹ
Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của các cơ cấu hoạt động, tính tốn và các ngun lý thực tế đang áp dụng.
Từ đó có sự bao quát đúng đắn trong việc tính tốn, thiết kế và chế tạo thiết bị nâng bệnh nhân
2. THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
Định hướng ứng dụng của thiết bị dùng để di chuyển bệnh nhân, trong bệnh viện hoặc khu dưỡng lão, tại nhà.
Nhẳm giảm bớt sức người, an toàn hơn trong việc di chuyển bệnh nhân, giúp bệnh nhân thoải mái không đau
đớn.
199

Ngun lý hoạt động: thiết bị có 3 vị trí nâng gồm 4 xilanh trong đó có 2 xilanh riêng biệt giúp nâng hạ thay
đổi tư thế cho bệnh nhân. 2 xilanh chủ lực trung tâm dung để nâng toàn bộ kết cấu tay nâng và bệnh nhân. Sử
dụng 4 xilanh tồn bộ bằng điện với cơng suất khá lớn nên việc nâng hạ sẽ rất ổn định,

Hình 1. Sơ đồ hệ thống của thiết bị

200


Hình 2. Biều đồ xilanh, mạch điện điều kiển
Hình 3. Bản vẽ lắp thiết bị nâng đa năng

Căn cứ trọng lượng cơ thể để tính tốn chọn xilanh trung tâm như sau:
Trọng lượng cơ chế cơ khí nâng bệnh nhân là 30kg
Trọng lượng trung bình của người = 100kg sấp sỉ 1000N
Tính thêm sự ma sát của các bề mặt Fms = 1.5
Vậy 130kg * Fms = 1300N * 1.5 = 1950N sấp sỉ 2000N
Vậy ta chọn lực nâng cần thiết là 2000N
Ta chọn xilanh có hành trình 400mm có lục nâng lên đến 3000N

201


3. KẾT QUẢ THI CÔNG SẢN PHẨM THIẾT BỊ NÂNG BỆNH NHÂN: THIẾT KẾ , LẮP RÁP, LẬP
TRÌNH
* MƠ PHỎNG LỰC ĐỐI VỚI CÁC CÁNH TAY LỰC CHỊU TẢI QUAN TRỌNG TRONG THIẾT BỊ
Hình 4. Kết quả mơ phỏng lực tác dụng lên tay đỡ

- Bộ phận nâng trung tâm chịu gần 70% trọng lượng bệnh nhân, nhóm đã mơ phỏng đặt 1000N lên chi tiết kiểm
tra cho ra kết quả đạt độ bền cần thiết.
- Bộ phận cánh tay nâng vị trí đầu và chân chiếm 20% đến 30% trọng lượng cơ thể nên nhóm đã mơ phỏng đặt
500N lên chi tiết vả cho ra kết quả đạt yêu cầu về độ bền và chịu tải.

Hình 5. Thiết kế mơ hình thiết bị nâng bệnh nhân

202


4. KẾT LUẬN
Đề tài này thực hiện việc tính tốn, thiết kế thiết bị truyền động bằng xilanh điện, có 2 cánh tay nâng hạ mỗi
cánh tay có một xilanh làm việc,thiết bị sao khi vẽ và mơ phỏng thì đã kiểm nghiệm độ bề đúng kỹ thuật. tốc
độ khả năng vận hành cũng như các chi tiết của thiết bị đạt được mục tiêu của nhóm đề ra. Sản phẩm đạt được
các yêu cầu khi bắt đầu lên ý tưởng. với mông ước hộ trợ cho đời sống của những bệnh nhân đồng thời là người
nhà bệnh nhân được dễ dàng hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Trích dẫn
1. Ninh Đức Tốn, Dung sai và lắp ghép, Nhà xuất bản Giáo dục, 2002.
2. Trịnh Chất & Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí I, Nhà xuất bản Giáo dục, 2000.
3. Trịnh Chất & Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí II, Nhà xuất bản Giáo dục, 2000.
4. Lê Hoàng Tuấn, Sức bền vật liệu II, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. Gamelin FX, Baquet G.
5. Trần Hữu Quế, Bản vẽ kỹ thuật tiêu chuẩn quốc tế, Nhà xuất bản Giáo dục, 2005

203