S型固定式不銹鋼消防水炮畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯演示稿

S型固定式不銹鋼消防水炮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生：李繼敏指導(dǎo)老師：胡國良博士軟件機(jī)電本科畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯日期：2012.5.27工作原理及國內(nèi)外發(fā)展概況組成：炮身及炮頭組成（任何一個(gè)消防水炮）工作原理：消防水炮是將一定流量及一定壓力的水，通過能量轉(zhuǎn)換，將勢能轉(zhuǎn)換成動能，以很高的速度從炮頭噴嘴中噴出，形成射流從而起到撲滅一定距離外火災(zāi)的消防設(shè)備。國內(nèi)外發(fā)展概況：目前，國外的消防水炮正在朝著大流量、遠(yuǎn)射程方向發(fā)展。我國消防水炮的技術(shù)研究開發(fā)相對滯后，原因其研究手段上仍采用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)方法。消防水炮的結(jié)構(gòu)剖析噴嘴芯桿護(hù)手套噴霧噴嘴本體噴嘴芯噴嘴芯架進(jìn)水彎管壓力表手輪軸端定位蓋板蝸桿法蘭蝸桿殼IO型密封圈蝸輪管I鋼球出水彎管螺紋節(jié)套設(shè)計(jì)背景主要研究內(nèi)容完成消防水炮總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，為消防水炮的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)；運(yùn)用CAD計(jì)算機(jī)繪圖軟件完成消防水炮的裝配圖及零件圖的繪制，為生產(chǎn)加工提供標(biāo)準(zhǔn)圖紙；運(yùn)用Pro/Engineer軟件完成消防水炮零部件的立體建模及整體組裝，初步驗(yàn)證其整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性；運(yùn)用Pro/Mechanica軟件完成蝸輪管的應(yīng)力分析仿真，對蝸輪管齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核，為蝸輪管和蝸桿的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考幫助；消防水炮總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

主要設(shè)計(jì)要求及性能指標(biāo)(1)流量100L/s；(2)射程≥85m；(3)額定工作壓力1.2MPa；(4)工作壓力范圍0.7～1.4MPa；(5)水平回轉(zhuǎn)角度3600；(6)俯仰角－400～＋700；(7)連接方式：法蘭（采用GB9119－2000國標(biāo)DN100）；(8)回轉(zhuǎn)部位采用鋼珠回轉(zhuǎn)（不采用軸承）和蝸輪蝸桿傳動；(9)材質(zhì)：304不銹鋼；(10)零部件：采用標(biāo)準(zhǔn)成型不銹鋼材料焊接成零件，少部分零件（不能采用成型材料焊接的）可鑄造而成；(11)炮身整體內(nèi)徑在盡量小的情況下，工作壓力為1.2MPa時(shí)，出口流量達(dá)到≥100L/s；(12)整體外觀緊湊、美觀、流線型強(qiáng)。

消防水炮總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算(續(xù))消防水炮的立體建模及動態(tài)虛擬裝配仿真

法蘭本體蝸輪管蝸桿消防水炮的立體建模蝸輪管的應(yīng)力仿真分析蝸輪管在固定式消防水炮中起著至關(guān)重要的作用，通過它支撐進(jìn)水彎管和出水彎管，從而在操作手輪時(shí)，可實(shí)現(xiàn)水炮水平方向3600范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，炮頭垂直方向-400~+700的仰角，從而可實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)任意方位上的滅火工作，其工作性能直接影響著消防工作。消防水炮中蝸輪管的主要失效形式是蝸輪管輪齒彎曲強(qiáng)度不足，因此，對其進(jìn)行應(yīng)力仿真分析是十分必要的。

主要仿真流程：

創(chuàng)建模型創(chuàng)建約束劃分網(wǎng)格建立分析設(shè)置材料后置處理仿真分析蝸輪管的應(yīng)力仿真分析（續(xù)）

蝸輪管輪齒位移云圖、應(yīng)力曲線圖

330.878MPa2.343e-3mm結(jié)論

本次設(shè)計(jì)的S型固定式不銹鋼消防水炮整體外觀緊湊、美觀、流線型強(qiáng)；水炮水平方向可實(shí)現(xiàn)3600旋轉(zhuǎn)，垂直方向能夠?qū)崿F(xiàn)俯仰角－400～＋700，通過操作手輪可調(diào)整水炮噴射的方位且具有自鎖功能。采用Pro/Engineer軟件完成消防水炮零部件的立體建模和整體裝配，驗(yàn)證了其結(jié)構(gòu)尺寸的正確性和整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。采用Pro/Mechanica有限元仿真軟件完成蝸輪管應(yīng)力仿真分析過程，使用集中力加載方式來分析蝸輪管的應(yīng)力分布，對蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行了校核，在齒頂中點(diǎn)加載集中力時(shí)，其最大應(yīng)力為330.878MPa，最大應(yīng)變值是2.343e-3mm，驗(yàn)證了其設(shè)計(jì)的正確性。請專家、評委提問謝謝！第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機(jī)的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點(diǎn)。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機(jī)的啟動、換向；

2.輔機(jī)的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時(shí)間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor空壓機(jī)分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理容積式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級活塞式壓縮機(jī)單級活塞壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機(jī)件間形成保護(hù)膜，防止磨損及泄漏，使空壓機(jī)能夠安靜有效運(yùn)作；平時(shí)有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機(jī)，至今使用十萬小時(shí)以上，依然完好如初，按十萬小時(shí)相當(dāng)于每日以十小時(shí)運(yùn)作計(jì)算，可長達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機(jī)比喻為一部終身機(jī)器實(shí)不為過?；?葉)片式空壓機(jī)可以365天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并保證60000小時(shí)以上安全運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣壓縮機(jī)1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機(jī)是世界上最先進(jìn)、緊湊型、堅(jiān)實(shí)、運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)：

A

進(jìn)氣過濾器

B

空氣進(jìn)氣閥

C

壓縮機(jī)主機(jī)

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機(jī)

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機(jī)渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機(jī)，已經(jīng)得到壓縮機(jī)行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽(yù)為“環(huán)保型壓縮機(jī)”。由于渦旋式壓縮機(jī)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)主要運(yùn)動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽(yù)為免維修壓縮機(jī)。

由于渦旋式壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽(yù)為“超靜壓縮機(jī)”。

渦旋式壓縮機(jī)零部件少，只有四個(gè)運(yùn)動部件,壓縮機(jī)工作腔由相運(yùn)動渦卷付形成多個(gè)相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動渦卷作平動運(yùn)動時(shí)，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機(jī)的外形第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強(qiáng)對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—?dú)埓娴臍怏w在活塞回行時(shí)，發(fā)生膨脹，使實(shí)際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過程中機(jī)件吸熱，所以在吸氣過程中，機(jī)件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預(yù)熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強(qiáng)對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴(yán)密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴(yán)密配合。5）氣體流動慣性的影響當(dāng)吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時(shí)，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設(shè)計(jì)進(jìn)氣管長度，不得隨意增減進(jìn)氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理上述五條原因使實(shí)際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預(yù)熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時(shí)間內(nèi)活塞所掃過的氣缸容積。實(shí)際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣預(yù)熱的影響二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理指示功率pi

：按示功圖計(jì)算的功率理論功率Ps、PT：按理論循環(huán)計(jì)算的功率

Ps(PT)<pi軸功率P：壓縮機(jī)軸的輸入功率絕熱指示效率等溫指示效率機(jī)械效率總效率（絕熱、等溫）二、實(shí)際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理4.功率和效率三、多極壓縮和中間冷卻第一級工作循環(huán)o-a-b-n-o第二級工作循環(huán)c-e-f-m-c整個(gè)工作循環(huán)o-a-b-c-e-f-