消防水带清洗机清洗装置设计Word格式文档下载.docx
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本课题来源于实际需求。
1、消防任务繁重每次发生火灾都需要很多水带，尤其是在大型火灾之后，水带的清洗工作就变得尤其繁重，再加上消防人员身心疲惫，但为了以防万一又不得不将当天用过的水带进行清洗，这样一来势必会增加消防人员额外的工作压力；
2、清洗消防水带耗时、耗人力。
一条消防水带长约25m，如果人工洗涤，每次清洗时仅凭一人是完成不了的，或者说很难完成。
这种现状已经持续了很久而未得到解决。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：
对市场现有产品及需求进行分析对比，使拟定的设计方案不但满足功能要求，而且要结构简单、安全可靠、操作和维护方便等；
制造成本合理、方案可实施。
在规定时间内完成下列任务要求：
①消防水带清洗机总装图一张。
建议用A0标准图幅。
②消防水带清洗机清洗装置总装图。
③所有非标准零件图纸。
建议用A3标准图幅。
④设计说明书一份。
⑤翻译8000以上外文印刷字符或译出4000汉字以上的有关技术资料或专业文献
四、接受任务学生：
机械91班 姓名缪科伟
五、开始及完成日期：
自2012年11月12日至2013年5月25日
六、设计（论文）指导（或顾问）：
指导教师 签名
签名
签名
教研室主任
〔学科组组长研究所所长〕 签名
系主任 签名
2012年11月12日
摘要
目前，世界各国在清洗消防水带过程中采用的方法多种多样，有人工清洗、机械清洗、化学清洗、超声波清洗等等。
但发展至今，都倾向于水射流清。
水射流清洗由于其独到的优势，现已占清洗份额的80%左右。
但在我国，高压水射流清洗发展远远滞后于发达国家，水射流清洗只占清洗份额的10%左右，但发展迅速，每年正以10%的速度增长。
将来水射流清洗在我国的清洗业中必将占据主导地位。
我国声场的微小型清洗机，一般压力为410MPa.流量为36L/min。
在这种形式下，梳刷式消防水带清洗机以其结构简单、低水耗、操作简单、成本低廉应运而生[1]。
梳刷式清洗机主要由动力部分、传动部分、执行系统、循环系统、卷曲装置及外部框架等6个主要组成部分组成。
动力系统包括5.5kw电动机；
传动系统包括拖轮、带轮及传动带；
执行部分主要由梳刷、梳刷轴、限带轴和喷淋水管组成[2]。
关键词：
清洗；
水射流；
梳刷式清洗机；
设计
Abstract
Atpresent,methodsadoptedaroundtheworldinthecleaningprocessofvariousfirehose,amanualcleaning,mechanicalcleaning,chemicalcleaning,ultrasoniccleaning,etc..
Butsofar,haveatendencytowaterjet.Waterjetcleaningbecauseofitsuniqueadvantages,hasaccountedforabout80%shareofthecleaning.Butinourcountry,thehighpressurewaterjetcleaningdevelopmentlagsfarbehindthedevelopedcountries,waterjetcleaningcleaningshareaccountsforonlyabout10%,buttherapiddevelopment,arerisingatanannualrateof10%.
Futurewaterjetcleaningwilloccupytheleadingpositioninthecleaningindustryinchina.Miniaturecleaningmachineinourfield,thegeneralpressurefor410MPa.flow36L\/min.Inthisform,thecombbrushfirehosewashingmachineemergeasthetimesrequireforitssimplestructure,lowwaterconsumption,simpleoperation,lowcost.
Brushtypecleaningmachineismainlycomposedofapowerpart,atransmissionpart,executionsystem,circulatorysystem,curling6mainpartsofapparatusandexternalframeetc..Powersystemincluding5.5kWmotor;
drivesystemincludesatug,beltwheelandadrivingbelt;
themainpartsofthecomb,combbrushshaft,shaftandaspraypipe.
Keywords:
Cleaning;
waterjet;
Combbrushtypecleaningmachine;
design.
1绪论
1.1本课题的研究内容和意义
1.消防任务繁重每次发生火灾都需要很多水带，尤其是在大型火灾之后，水带的清洗工作就变得尤其繁重，再加上消防人员身心疲惫，但为了以防万一又不得不将当天用过的水带进行清洗，这样一来势必会增加消防人员额外的工作压力。
2.清洗消防水带耗时、耗人力。
1.2国内外的发展概况
在这种形式下，梳刷式消防水带清洗机以其结构简单、低水耗、操作简单、成本低廉应运而生[3]。
1.3本课题应达到的要求
对市场现有产品及需求进行分析对比，使拟定的设计方案不但满足功能要求，而且要结构简单、安全可靠、操作和维护方便等；
1.消防水带清洗机总装图一张。
2.消防水带清洗机清洗装置总装图。
3.所有非标准零件图纸。
4.设计说明书一份。
5.翻译8000以上外文印刷字符或译出4000汉字以上的有关技术资料或专业文献。
2消防水带的参数获取
2.1水带的特性
消防水带是消防现场输水用的软管。
按材料可分为有衬里消防水带和无衬里消防水带。
其中无衬里消防水带耐压低、阻力大，容易漏水，且易霉腐，寿命较短，适合于建筑物内火场中铺设；
有衬里水带耐高压，耐磨损，耐霉腐，经久耐用，且不易渗漏，阻力小，也可任意弯曲折叠，随意搬动，使用方便，适用于外部火场铺设及接通消防车[4]。
有衬里消防水带包括棉质、衬胶水带、涤纶灌胶水带、麻质涂塑水带。
无衬里水带有棉水带、亚麻水带、苎麻水带。
按承受分为0.8MPa、1.0MPa、1.3MPa、1.6MPa四类。
按直径分为50、65、80或75、90毫米四类。
按编织方式分为平纹水带和斜纹水带两类。
每节水带的长度一般规定为20米。
2.2水带的结构
接口接口是水带与水带、消防泵、消火栓或移动式水炮连接的接头。
主要有水带接口、管牙接口、阀盖、内螺纹固定接口、外螺纹固定接口、异径接口，异型接口等[5]。
1.使用中应注意：
（1）使用和存放时，应避免摔、撞和重压，以防变形而使装拆困难。
（2）连接之前，应认真检查滑槽和密封部位，若有污泥和砂粒等杂物须及时清除，以防装拆困难和密封不良。
（3）连接内扣式接口时，应将扣爪插入滑槽后再按顺时针方向拧足。
在连接水带时，还需将水带理直，以防水带扭转而使接口自行脱开。
（4）连接插入式接口时，应插至听到雌接口弹簧销伸至雄接口卡槽的声音为止，以确保连接可靠。
（5）存放时注意避免与酸、碱等化学物品接触，以防金属件腐蚀和橡胶密封圈变质。
2.分水
分水器是将出水线的水流分出支线水流的连接器具。
按所分出的支线数量，有二分水、三分水及四分水之分。
（1）结构
每个分水器有一个进水口和几个出水口，可供同时使用，也可分别使用，其接口均为内扣式。
出水口上均装有截止阀或球阀，可以随时关闭，控制水流，便于增加和调换支线水带。
（2）使用和保养
使用前，要检查接口密封圈和阀门是否完整好用。
严冬季节要设法保温，防止冻结失灵。
用后要用清水冲冼干净。
2.3水带的性能要求
1.水带的层应编织得均匀，表面；
无跳双经、断双经、跳纬及。
2.水带衬里（或覆盖层）的厚度应均匀，表面应光滑平整、无折皱或其他缺陷。
3.水带内径的公称尺寸及公差应符合表2-1的规定。
4.水带的长度及尺寸公差应表2-2的规定。
5.水带的工作压力及耐压值应不低于表2-3的规定
表2-1公称尺寸
表2-2长度
表2-3压力
6.水带的单位长度质量
（1）设计工作压力为0.8MPa、1.0MPa、1.3MPa、1.6MPa的水带，其单位长度的质量不应超过规定。
（2）设计工作压力为2.0MPa、2.5MPa的水带，其单位长度的质量不应超过表2-4的规定。
表2-4单位长度质量
7.设计工作压力为0.8MPa、1.0MPa、1.3MPa、1.6MPa的水带，在设计工作压力下其轴向延伸率和直径的膨胀率不应大于5%。
设计工作压力为2.0MPa、2.5MPa的水带，在设计工作压力下其轴向延伸率和直径的膨胀率不应大于8%。
8.在作用下，沿方向看，水带不应产生扭转。
在设计工作压力下，度不应大于表2-5的规定。
表2-5扭转角
9.在0.8MPa的水压下，将水带弯成外侧半径如表2-6规定的圆弧，弯曲部分的内侧应无明显折皱。
表2-6弯曲半径
10.按4．6进行粘附性试验后，衬里间（或覆盖层间）不应有粘附现象。
11.按4．7进行耐低温性能试验后，水带应能立即展开、无卷曲现象，并能再次卷紧，且在设计工作压力下无渗漏。
12.衬里（或覆盖层）应具备下列物理机械性能。
（1）附着强度
水带织物层与衬里（或覆盖层）之间的附着强度不应低于20N/25mm。
（2）扯断伸长率
水带衬里（或覆盖层）的扯断伸长率应大于织物层的扯断伸长率。
（3）热空气老化
进行热空气老化试验后，水带的压力和衬里（或覆盖层）的附着强度不应低于前测定值的75%。
2.4水带的日常保养与防护
1.管理方面
要落实专人管理，按质分类，编号造册，及时掌握水带质量和使用情况。
建立健全水带保养制度，经常教育全员自觉遵守。
2.存放方面
应专门设存放地点或贮存室，长期贮存备用水带要选择适温、通风的地方，水带应卷起立放水带架上，每年翻动两次或交换折边一次。
随车水带要避免互相摩擦，必要时要交换折边。
3.使用方面
铺设时应避免曲折、扭转，充水后避免在地上强行拖拉，与油、酸、碱等腐蚀性化学物质接触;
在可能有火焰或强辐射热的区域，应采用棉或麻质水带;
登高铺设水带时要用水带挂钩;
通过铁路时应从铁轨下面穿过，通过时，应垫上水带护桥;
防止水带与有棱角的硬物体，破拆建筑物时，不要向水带上抛木板、钢件等物品;
水带用完后应清洗干净;
寒冷地区在建筑物外部铺设水带应使用衬里水带。
4.修补方面
使用时发现，应及时用包布，以免小孔扩大，并做上记号，用后及时修补。
平时应经常检查，发现破损，及时修补。
5.清洗、使用后的防护
水带清洗，水带使用后，要清洗干净，对输送泡沫的水带，必须细致的洗刷，保护胶层。
为了清除水带上的油脂，可用温水或肥皂洗刷，对冻结的水带，首先要使用之融化，然后清洗晾干、没有晾干的水带不应收卷存放。
3消防水带清洗机的概述
3.1清洗过程中采用的方法
根据现实中人工清洗消防水带的原理，将其改造为全自动机械式洗刷。
通过电动机带动传动轮牵动皮带，使皮带传动，传动的同时靠分布在机箱内的上下两排毛刷进行梳刷，达到清洗的效果。
该清洗机分粗、精洗两道工序由两套高压水泵两组八个喷头独立完成，其精洗用水由自来水供给，回水至下置水箱，粗洗用水由下置式水箱供给，回水自流排至机外。
使用时，打开清洗仓门将水带连接器可靠的放入牵引器，并依次将水带放入回旋槽内，关闭清洗仓门；
按启动按钮，清洗开始，定时清洗结束并自动切断电源，再打开清洗仓门，将水带取出，清洗完成，有效的工作时间约2分钟。
同时，该清洗机用水由自来水供给，其流量不少于40升/分钟。
3.2水带上附着物的主要成分
水带上一般多泥沙附着在表面。
3.3清洗机的特点
1.安全性好：
由于消防水带在清洗工作过程中的运行速度比较平缓，且周围机箱坚固防腐，所以不会出现人员受伤的情况。
2.操作方便：
当水带放到指定位置以后，操作人员就可以站在一边等待，整个清洗过程全部由消防水带清洗机自动完成，而且整个操作过程中仅需一名操作人员。
3.机动性好：
由于水带清洗机底部装有轮子和把手，既可人力推动，也可以车载运输。
4.低噪声：
为了增强清洗效果，可以适量地使用清洗剂。
同时，该清洗机采用皮带传动，且转速比较低，从而可以大大降低噪声。
5.低消耗：
内置水循环系统，清洗机粗加工用水主要靠精洗用水后的回水置下置水箱，粗洗用水由下置式水箱供给，回水自流排至机外。
合理利用水源，节约水资源。
6.效率高：
全自动操作，水带清洗机带有牵引器，将水带链接器放入牵引器，同时清洗机带有卷曲装置，可将清洗干净的水带自动盘好，省时省力。
4清洗机的主要构成
4.1清洗机的组成
执行部分主要由梳刷、梳刷轴、限带轴和喷淋水管组成。
清洗机长1080mm，宽525mm，高1040mm。
整个清洗机组成如图4-1所示。
1-电机2-电机主动带轮Ⅰ3-梳刷带轮4-水箱5-水泵主动带轮6-水泵7-托轮、托轮轴8压辊、压辊轴9-喷淋水管10-毛刷、毛刷轴11-压辊、压辊轴12-卷曲轴
图4.1清洗机的主要组成
借鉴人工清洗水带的原理，即人工用刷子梳刷水带以达到清洗水带的目的，梳刷式水带清洗机的工作过程是：
电动机1带动主动带轮2，主动带轮2通过皮带带动梳刷传动带轮3旋转，驱动上梳刷转动，上梳刷通过链轮带动下梳刷。
水带从托轮7被伸展拉平后自两排毛刷之间穿过，配合喷淋水管9的喷淋，从而达到清洗水带的目的，同时，在清洗过程中在上方可以通过手柄摇动由锥齿轮传动的卷曲装置，把洗好的水带盘好，在这个过程中，前期通过水流进行粗洗，而粗洗使用的水源是经过毛刷和水管配合精洗后的回水，整个过程全部由清洗机自动完成，包括：
将水带展开拉平-粗洗-精洗-人工卷曲。
4.1.1电机的选择
电动机的选择一般遵循以下三个步骤：
4.1.1.1型号的选择
电动机的型号很多，通常选用异步电动机。
从类型上可分为鼠笼式与绕线式异步电动机两种。
常用鼠笼式的有J、J2、JO、JO2、JO3系列的小型异步电动机和JS、JSQ系列中型异步电动机。
绕线式的有JR、JRO2系列小型绕线式异步电动机和JRQ系列中型绕线式异步电动机。
[10]
从电动机的防护形式上又可分为以下几种：
1．防护式。
这种电动机的外壳有通风孔，能防止水滴、铁屑等物从上面或垂直方向成45º
以内掉进电动机内部，但是灰尘潮气还是能侵入电动机内部，它的通风性能比较好，价格也比较便宜，在干燥、灰尘不多的地方可以采用。
“J”系列电动机就属于这种防护形式。
2．封闭式。
这种电动机的转子，定子绕组等都装在一个封闭的机壳内，能防止灰尘、铁屑或其它杂物侵入电动机内部，但它的密封不很严密，所以还不能在水中工作，“JO”系列电动机属于这种防护形式。
在农村尘土飞扬、水花四溅的地方（如农副业加工机械和水泵）广泛地使用这种电动机。
3．密封式。
这种电动机的整个机体都严密的密封起来，可以浸没在水里工作，农村的电动潜水泵就需要这种电动机。
实际上，农村用来带动水泵、机磨、脱粒机、扎花机和粉碎机等农业机械的小型电动机大多选用JO、JO2系列电动机。
在特殊场合可选用一些特殊用途的电动机。
如JBS系列小型三相防爆异步电动机，JQS系列井用潜水泵三相异步电动机以及DM2系列深井泵用三相异步电动机。
[11]
4.1.1.2功率的选择
一般机械都注明应配套使用的电动机功率，更换或配套时十分方便，有的农业机械注明本机的机械功率，可把电动机功率选得比它大10%即可（指直接传动）。
一些自制简易农机具，我们可以凭经验粗选一台电动机进行试验，用测得的电功率来选择电动机功率。
[12]
电动机的功率不能选择过小，否则难于启动或者勉强启动，使运转电流超过电动机的额定电流，导致电动机过热以致烧损。
电动机的功率也不能选择太大，否则不但浪费投资，而且电动机在低负荷下运行，其功率和功率因数都不高，造成功率浪费。
选择电动机功率时，还要兼顾变压器容量的大小，一般来说，直接启动的最大一台鼠笼式电动机，功率不宜超过变压器容量的1/3。
[13]
4.1.1.3转速的选择
选择电动机的转速，应尽量与工作机械需要的转速相同，采用直接传动，这样既可以避免传动损失，又可以节省占地面积。
若一时难以买到合适转速的电动机，可用皮带传动进行变速，但其传动比不宜大于3。
异步电动机旋转磁场的转速（同步转速）有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min等。
异步电动机的转速一般要低2%～5%，在功率相同的情况下，电动机转速越低体积越大，价格也越高，而且功率因数与效率较低；
高转速电动机也有它的缺点，它的启动转矩较小而启动电流大，拖动低转速的农业机械时传动不方便，同时转速高的电动机轴承容易磨损。
所以在农业生产上一般选用1500r/min的电动机，它的转速也比较高，但它的适应性较强，功率因数也比较高。
本课题水带电动机选择功率为5.5kw的三相异步电动机。
转速n=1440r/min。
电机处无需装减速器，主要靠V带配合带轮起减速效果。
4.1.2V带轮减速装置的设计
1.确定计算功率
由以上计算可知P=5.5kw，选工作情况系数
，
由
则
2.选定V带带型
、
查课本《机械原理》[6]图8－9，选用A型。
3.确定带轮基准直径
取主动轮基准直径
从动轮基准直径
根据表8-7，取
。
则实际的传动比为
带的速度
合适。
4.确定V带的基准长度和传动中心距
根据
有
初选
计算带所需的基准长度：
选取带的基准长度
则
5.验算主动轮上的包角
，合适。
6.计算窄V带的根数z
查《机械原理》[6]表8－5c和表8－5d
得
，
查《机械原理》[6]课本表8－8
查《机械原理》[6]课本表8－2
代入上式得：
取z=2
7.计算预紧力
查《机械原理》[6]课本表8-4
412.22N
8.计算作用在轴上的压轴力
9.确定带轮的结构尺寸
由
，采用腹板式结构，
，采用腹板式结构。
由V带设计可知z=2根，
则由课本《机械原理》[6]表8-10可得
e=12mm,f=8mm,
=2.0mm
则带轮的宽度为
小带轮的外径
大带轮的外径
4.1.3电机主动带轮
图4.2电机主动带轮
主动带轮与电机轴相连，轴与带轮间采用键连接。
选取平键，已知电机轴直径取值为25mm，经查《机械制图》附表15.。
公称直径d〉22~30，键公称尺寸b×
h=8×
7。
键长估算：
L≈（1.4+0.003d）×
d=（1.4+0.003×
25）×
25=36.875mm。
参考文献《V带轮的设计》[7]《画法几何及机械制图》[8]后，通过CAD软件画出凸轮轮廓线及机构简图如下图：
D一三角带重心线所在带轮直径，也叫带轮的计算直径。
图4.3带轮
带轮外径D外=D+2C
带轮内径D内=D外-2e
带轮轮圆宽度B=（z-1）t+2sz一槽数
表4-1胶带型号
已知a=13.1t=16φ=34°
e=12.5
根据数据，查找表4-1，选择A型胶带。
验证正确。
4.1.4毛刷带轮
图4.4毛刷带轮
因为选取A型胶带φ取34°
，a取13.1mm，e取值为12.5mm。
选取带轮直径D=230mm。
毛刷带轮与轴相连，轴与带轮间采用键连接。
选取平键，已知毛刷轴直径取值为23mm，经查《机械制图》附表15.。
23）×
23=33.787mm
4.1.5水箱
水箱由不锈钢板焊接而成。
规格为307mm×
210mm×
270mm
图4.5箱体
4.1.6水泵
图4.6水泵
.
1一水泵2一水管
图4.7水泵简易图
图4.5为水泵在
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