【MT47】毕业设计_S型固定式不锈钢消防水炮结构设计.doc文档 ㊣ 精品文档 值得下载

锈钢消防水炮，并运用对消防水炮进行了三维实体建模蜗轮管的应力分析，得出的相关结论可进步验证其结构设计的合理性，同时为消防水炮的设计提供定的理论参考依据。

所设计的消防水炮水平方向可旋转，垂直方向俯仰角为，通过操作手轮可调整水炮喷射方位且具有自锁功能，整体外观紧凑美观流线型强。

关键词消防水炮虚拟装配应力仿真李继敏型固定式不锈钢消防水炮设计，华东交通大学毕业设计第章概述消防水炮的介绍及发展现状固定式消防水炮的种类及应用设计目的及背景本课题的选题意义及主要研究内容选题意义主要研究内容第章型固定式不锈钢消防水炮结构设计计算主要设计要求及性能指标总体结构设计方案的确定出口管径的设计及对影响射程因素的分析出水口速度的计算压力水管壁的强度校核计算压力水管拉伸的强度校核计算蜗轮蜗杆的设计计算第章消防水炮的立体建模消防水炮零部件的立体建模炮身部分零件的实体建模炮头部分零件的实体建模型固定式不锈钢消防水炮装配图及爆炸图第章蜗轮管的应力仿真分析李继敏型固定式不锈钢消防水炮设计蜗轮管的加载方式蜗轮管的应力仿真过程仿真结果分析第章结论及展望结论展望谢辞参考文献附录英语原文附录英文翻译附录主要零件的三维实体图片华东交通大学毕业设计第章概述消防水炮的介绍及发展现状在各类自然火灾中，火灾是种不受时间空间限制，发生频率很高的灾害。

这种灾害随着人类用火的历史而伴生以防范和治理火灾的消防工作也就应运而生，与人类结下了不解之缘，并将永远伴随着人类社会的发展而日臻完美。

消防水炮是将定流量及定压力的水，通过能量转换，将势能转换成动能，以很高的速度从炮头喷嘴中喷出，形成射流从而起到扑灭定距离外火灾的消防设备。

消防水炮般由炮身及炮头组成。

炮身是个过流部件，用以实现水平俯仰喷射角度的改变，炮身上般还装有手轮液压马达或电机等驱动机构，从而形成手动式液控式及电动式消防水炮炮头是将炮身流出的水的势能转变为动能的部件，其中喷嘴是其关键组成部分，它是最终实现射流的部件，是流体输送过程中的关键。

喷嘴直接决定了消防炮出水射流的作用消防水炮射程与炮身内流体流动的流线是否始终保持平行有着重要的关系，始终使水流保持平行流线并匀速流动，可以显著增加消防水炮的射程，也可以使消防水炮在直流状态的射击效果更加明显。

目前，国外的消防水炮正在朝着大流量远射程方向发展。

在车载消防水炮中，如机场消防车，由于其底盘功率越来越大，所配水泵流量能达到扬程，因而所配消防水炮流量已有，射程在以上，在固定灭火系统机消防船中，已有流量为，射程在以上的消防水炮出现。

并且还有进步大型化的趋势。

其功能也日益增多，除了集中射流外，还增加了喷雾功能与火灾探测报警相连，还具有自动定位瞄准功能等。

我国消防水炮的技术研究开发相对滞后，虽说在市场需求和研究方向上已与工业发达国家相接近，但其研究手段上仍采用传统的经验方法，试制成本居高不下试制周期长成功率低下总体设计水平不高，严重制约着我国消防水炮产业的发展。

通过早几年的引进消化吸收，我国在压力为，流量在以下规格的消防水炮上，已形成系列较为成熟的系列产品。

但随着灭火保护对象的变化，需要的灭火强度越来越大，因而需要消防水炮向大流量远射程及自动化方向发展。

比如我国的储油罐的容积目前已达到万，这种油罐直径达，高度达，防火堤距离油罐有左右，要求消防水炮不仅要达到定的射程，还要达到相当的射高，现有消防队中的车载炮移动炮都无法对付这种油罐的火灾。

因此提高炮的射程，已是我国消防装备更新中的个重要内容。

如果开发大型消防水炮还是沿用老的手段，通过大量的试验来进步规格的定型，其试验费用是非常高昂的，而且开发周期也很长，同时很难进行充分的试验以得到最佳的设计。

因此必须通过相关流场仿真分析及试验研究优化消防水炮的结构参数，并进行相似试验分析，得出现有消防水炮的设计准则。

李继敏型固定式不锈钢消防水炮设计固定式消防水炮的种类及应用图型流量可调手轮式固定消防水炮图型系列固定泡沫水两用炮图型固定泡沫水两用炮图型固定水炮以上四种固定式消防水炮功能齐全手轮或手柄操作，炮身可作水平回转俯仰转动能实现定位锁紧流量可调节射程远能作直流和喷雾喷射可以使用海水淡水均可适用。

固定式消防水炮适用于大空间库房博物馆展览馆档案馆飞机库体育馆会议室演播厅及古建筑环境比较恶劣的工作场所，如粉尘腐蚀气体高温低温等环境石化冶金电力等工业行业中的重要场所，如油罐区油库油码头高温炉电缆沟消防车消防船油船港口油田等。

华东交通大学毕业设计设计目的及背景消防水炮是消防实战中运用最广泛的灭火装备之，它具有在火场辐射热爆炸危险有毒浓烟区之外的安全区域施行远距离灭火冷却保护以及灭火效率高威力大等特点，从而在消防车消防船等移动常规灭火设备中成为必备装备，同时在石油化工机场码头等恶性区域性火灾扑救中起到了不可替代的作用。

本课题的选题意义及主要研究内容选题意义火灾是种发展迅速，危害极大的灾害。

旦发生火灾，通常是利用高效快捷的灭火工具尽早进行扑火，防止火灾蔓延，因此消防水炮在消防灭火领域的作用越来越大，成为消防工作不可缺少的重要组成部分，直接影响消防工作的质量。

为达到良好的灭火效果，保护火灾区域人员不受伤害，通常消防水炮设有柱状雾状射流变换喷嘴。

消防工作是国民经济和社会发展的重要组成部分，是发展社会主义经济市场不可缺少的保障条件。

消防工作直接关系人民生命财产的安全和社会的稳定。

近年来我国发生的些重大火灾，场火灾就造成几十人甚至数百人的伤亡，造成上百万上千万甚至几亿元的经济损失，这不仅给许多家庭带来不幸，而且使大量的社会财富化为灰烬。

不仅如此，而且事故的善后处理往往也牵制了政府很多精力，严重影响了经济建设的发展和社会的稳定，有些火灾事故还成为国内外舆论的焦点，造成了不良的社会影响教训是十分沉痛和深刻的。

因此，做好消防工作，预防和减少火灾事故特别是群死群伤的恶性火灾事故发生，具有十分重要的意义。

随着生产和科技的发展，社会物质生活条件的变化和人口的增多，火灾情况越来越复杂。

例如，近年来高层建筑和多层建筑发展非常迅猛，规模越来越大，档次也越来越高，这些建筑物对消防工作提出了新的挑战，因此，做好消防工作是利国利民的好事，具有重大的实际意义。

主要研究内容熟悉二维设计软件和三维设计软件，要求了解国内外消防水炮系列产品的发展概况及其工作原理。

设计型固定式不锈钢消防水炮，包括底座连接部分炮身和炮头以及手动转动部件。

要求提供详细的设计计算过程及设计图纸。

三维实体建模，在模块中对蜗轮管进行应力分析并校核。

通过毕业设计基本掌握选题调研文献综述方案确定系统设计计算及仿真分析过程。

李继敏型固定式不锈钢消防水炮设计第章型固定式不锈钢消防水炮结构设计计算主要设计要求及性能指标流量射程额定工作压力工作压力范围水平回转角度俯仰角连接方式法兰采用国标回转部位采用钢珠回转不采用轴承和蜗轮蜗杆传动材质不锈钢零部件采用标准成型不锈钢材料焊接成零件，少部分零件不能采用成型材料焊接的可铸造而成炮身整体内径在尽量小的情况下，工作压力为时，出口流量达到整体外观紧凑美观流线型强。

总体结构设计方案的确定在拟定方案之前，我们进行了大量的工作，主要有以下两方面通过网络搜索资料查阅协作厂家现有的资料，对消防水炮的构造性能有了进步了解参考以前的师兄的设计，有炮身结构进行改进，把型结构该为型。

基于以上工作，初步提出以下两种总体结构设计方案。

图总体结构设计方案图总体结构设计方案华东交通大学毕业设计二方案的比较方案二与方案相比较，材料多加了个直管，水流过度比较缓，水炮材料所受应用力减小压力损失减小方案二与方案相比较，型架更加美观。

经以上两种方案的比较，在与指导老师胡国良老师的讨论下，最终确定采用总体结构设计方案二。

消防水炮总装图主视图和左视图如下图消防水炮总装图主视图李继敏型固定式不锈钢消防水炮设计图消防水炮总装图左视图出口管径的设计及对影响射程因素的分析根据参考文献可知，如果在理想状态下不考虑空气阻力，风的影响，再假设消防水炮射处与水流达到处于同水平面的情况下，消防水炮的喷射形式和弹道运动相类似。

其理论射程公式为垂直方向向上飞行时间水流飞行总时间为水流射程式中射程水流喷射速度华东交通大学毕业设计水流喷射时与水平面角度水流向上飞行时间水流飞行总时间重力加速度。

从式可以看出当时，射程达到最大值时水流具有最大射程。

本水炮设计要求射程，所以要使水炮的射程不小于，其出水口的速度必须大于如果控制出水管的流速大小，就要求对喷嘴芯和喷雾喷嘴配合尺寸进行设计。

根据流量连续方程可知，在流速不变的情况下，面积减少可以提高流速。

根据测绘数据和经验值设计出水口的喷雾喷嘴为。

设计的喷嘴芯与喷雾喷嘴的配合组成的圆环形面积出口直接决定了出水口的流速，它们的配合如下所示图图喷雾喷嘴与喷嘴芯配合图出水的实际面积为最小喷雾喷嘴的最小管径与喷嘴芯之间的圆环面积由参考文献有根据给定的设计要求，射出的最小流量是所以出口的速度为李继敏型固定式不锈钢消防水炮设计出所以出，同时满足达到最小射程的要求。

消防水炮的射程是指从消防水炮出口到达水流集中降落点的距离。

消防水炮的射程主要取决于工作压力和射出流量的大小，当然其他的影响因素也很多。

比如说流道的结构，水流的喷射状态，水流喷射的仰角，喷射时的风向风速。

都可以对射程起到定的影响，下面主要分析几个重要的影响因素工作压力和喷射流量对射程的影响般来说，射程是随着工作压力的增加而增加。

这是由于，射流初速度是射程的前提，在地球引力的作用下，较大的初速度是理论上获得较远射程的先决条件。

在消防水炮流量定的情况下，较大的压力可以获得较远的射程。

喷嘴直径定时，射程随着