消防水带清洗机清洗装置设计毕业设计.docx

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消防水带清洗机清洗装置设计毕业设计

编号

无锡太湖学院

毕业设计（论文）

题目：

消防水带清洗机清洗装置设计

无锡太湖学院本科毕业设计（论文）

诚信承诺书

本人郑重声明：

所呈交的毕业设计（论文）消防水带清洗机清洗装置设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。

班级：

机械91

学号：

0823138

作者姓名：

2013年5月25日

无锡太湖学院

　信机　系　机械工程及自动化　专业

毕业设计论文任务书

一、题目及专题：

1、题目　　消防水带清洗机清洗装置设计　　

2、专题　　

二、课题来源及选题依据

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。

建议用A0标准图幅。

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

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。

1.2国内外的发展概况

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[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；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。

建议用A0标准图幅。

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。

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、尼龙衬胶水带、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。

按承受工作压力分为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.水带的织物层应编织得均匀，表面整洁；无跳双经、断双经、跳纬及划伤。

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符合表2-2的规定。

5.水带的设计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.在水压作用下，沿水流方向看，水带不应产生逆时针扭转。

在设计工作压力下，扭转度不应大于表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，水带的爆破压力和衬里（或覆盖层）的附着强度不应低于老化前测定值的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、通风的地方存放，水带应单层卷起立放水带架上，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

铺设时应避免骤然曲折、扭转，充水后避免在地上强行拖拉，避免与油、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，通过道路时，应垫上水带护桥;防止水带与有棱角的硬物体接触，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

使用时发现漏洞，应及时用包布包扎，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

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。

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

由

、

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

由

，

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

得

，

查《机械原理》[6]课本表8－2

得

，

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

得

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.。

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+0.003×23）×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为水泵在水带清洗机中示意安装位置。

图4.6为水泵简易结构图

4.1.6.1高压柱塞水泵的流量计算

选取高压柱塞水泵，使用压力一般应在10