水动机的设计计算计划书

兰州交通大学博文学院毕业设计（论文） - - 1 水动机的设计计算计划书 第一章 水轮机主要参数的选择与计算 一、 设计任务 ：功率 3 常年使用的水动机。 二、 设计条件： 水流量 30 40kg/差为 10根据报废柴油机（四汽缸式）一台。 三、 设计原理： 1、 水流中的能量守恒定律：伯努里方程。 2、 水锤泵作功原理。 四、 设计计算： （一）、求需求水流速度 1由于水动机作功是利用水管中水流产生水锤时的高压来作功，这个压能 全由水的动能转换而来。既 221(压能 ) 也就是 ： 1023 = 306 = 2211021 ) 2、设计条件提供水流量 30 40kg/取为 30kg/s，则 30 23062 s (二 )、求需要的进出水管的直径 水的流速 v=s 已知，水的流量 30kg/求水管截面积计算如下： 1、 30kg/0/1/30 333 2现已 知水流速度为 v=s，则 管的截面积 =流量 流速 管的截面积 = s=m 3、水管直径 截面面积 s= 2r 管半径 r= 管直径 d=2 r=2 2 =100州交通大学博文学院毕业设计（论文） - - 2 4、出水管直径计算： 由于尾水管需要产生负水锤作功（意既在活塞下行时产生真空度）为此要提高出水速度方法是：把出水管直径减小。如果原水管流速要 6 m/s 则 计算如下： 60 m/s =管半径 取 r=出水管直径 D=80、 水动机作功是由水的动能产生，而水的动能是由水的势能转换而来的，需要势能计算如下 z=06 m=30kg/s H= (H 为水头高度 ) 为保证一小时用水，水池体积计算 080003600/30 既 V=1080001083 6、 直接水锤发生公式： 错误 !未找到引用源。 水锤发生时间要求 L 水管的长度 C 水锤传递速度 （当 错误 !未找到引用源。 时 , C=1000m/s） (1) 此公式计算出管 子的最小需要长度 ; (2) 水锤压强计算 : 当 错误 !未找到引用源。 时 ,产生水头增值 :错误 !未找到引用源。 其中 :g 重心加速度， 错误 !未找到引用源。 原始（速度）流速， 错误 !未找到引用源。 终了流速 例： 5m/V=0 则 错误 !未找到引用源。 300 500m 水柱 错误 !未找到引用源。 30 50误 !未找到引用源。 (3) 正水锤 流速突然减小，水的压强升高； 负水锤 流速突然增大，水的压强降低。 兰州交通大学博文学院毕业设计（论文） - - 3 (4) 水锤波传递速度 C 其中 : 密度为 102 错误 !未找到引用源。 K 水的弹性系数 ,错误 !未找到引用源。 D 管径 , 错误 !未找到引用源。 管壁厚， E 管材料弹性系数。 (5) 伯努利方程 错误 !未找到引用源。 (能量损失 ) 即 :错误 !未找到引用源。 其中 :Z 水头高度， a 动能修正系数（不变水流时， a=1） 错误 !未找到引用源。 单位体积水的压强， v 水的流速， 错误 !未找到引用源。 水管阻力摩擦损失。 第二章 皮带轮的设计及其计算 （一）、已知带传动的工作条件：全天候，连续单向运转，载荷平稳，所需传递的额定功率 p=3i=3。 （二）、设计内容包括选择带的型号、确定基准长度、根数、中心距、带的材料、基准直径以及结构尺寸、初拉力和 压轴力等等（因为已经选择了 以带的设计按兰州交通大学博文学院毕业设计（论文） - - 4 （三）、皮带轮的计算 1、计算功率 2、选择 根据1n 由图 8械设计 型带 3、确定带轮的基准直径v (1)、初选小 带轮的基准直径（机械设计 8 8小带轮基准直径 d（ 2）、验算带速 v d / 0 0 060 1 5 0 0801 0 0 060 11 因为 5m/ 包角满足条件 （ 6） 单根 根据 1n =1500r/10 8插值法求得0p=根 0型 带轮转速 1n =1500r/动比 i=21表 80p=算 查表 8k= 8k =( 0p + 0p ) k ( = 故取 4根 . （ 7）、计算单根 500*pk c)+于新安装的 初拉力为 :85N 对于运转后的 初拉力为 :47N （ 8）计算带传动的压轴力 兰州交通大学博文学院毕业设计（论文） - - 6 2Z 0F 1 /2)=754N （ 9） 腹板式 . C结构图如图 1 图 1 第三章 链轮的设计计算 与带传动相比，链 传动的特点是：没有弹性滑动和打滑，能保证准确的平均传动比，传动效率高；不需要很大大张紧力，轴压力较小；传递功率大，过载能力强；能在低速、重载下较好地工作；可在温度较高、湿度较大、有油污、腐蚀等恶劣条件下工作。与齿轮传动相比，链传动的特点是：容易安装，成本低廉，能实现远距离传动，而结构比较轻便。其不足之处是：运转时不能保证恒定的瞬时链速和瞬时传动比，磨损后易发生跳齿，工作时有冲击和噪音，只能用于平行轴间的传动等。 兰州交通大学博文学院毕业设计（论文） - - 7 （一）选择链轮的齿数： 由于 i=2 取 7 i 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 17=34550 则选择合适 第四章 转阀轴的结构设计 轴的结构设计任务为定出轴的合理外形和全部结构尺寸。 轴的结构是由许多因素决定的（如轴在机器中的安装位置和形式；轴上安 装零件的类型、尺寸、数量以及和轴连接的方式；轴所受载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等），轴的结构设计具有较大的灵活性和多变性，但轴的结构设计原则上应满足；轴和装在轴上的零件应有准确的工作位置；轴上零件要便于装拆；轴应具有良好的结构工艺性，能保证足够的强度和刚度；对高速传动轴或速度并不太高，但细而长的轴还应考虑振动稳定性。 、皮带轮处轴设计 选择材料确定轴的许用应力：选用 45号钢调质处理。 1） 拟定轴上零件的装配方案如图 2 兰州交通大学博文学院毕业设计（论文） - - 8 图 2 1、 确定轴上零件的装配方案 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径 a d =46 由于该轴端需要安装带轮，所以该段直径尺寸受到带轮的轴径尺寸的限制，选为 46 b d =50 该段轴要安装轴承，考虑到大小端盖可以起轴向定位作用，则轴 选用 6010型，即该段直径定为 50 c d=52 该段为了防止轴承的移动而设置的定位轴肩 2则 d=50+2*2=54 mm d d=60 70 该 段轴为焊接接头轴采用过度圆 R=5定位轴肩 3 d=54+2*3=60 mm e d=230 该段为转阀部分 转阀直径有设计计算的 d=230mm f d=60 70该段轴为焊接接头轴采用过度圆 R=5定位轴肩 3 d=54+2*3=60 mm g d=52 该段为了防止轴承的移动而设置的定位轴肩 2则 d=50+2*2=54 mm h d=50 该段轴要安装轴承，考虑到大小端盖可以起轴向定位作用，则轴 选用 6010型， 即该段直径定为 50 I d=40 考虑到链轮的轴向定位可靠，定位轴肩高度选为 5以该段直径选为 40 各段长度的确定从左到右分述如下： 兰州交通大学博文学院毕业设计（论文） - - 9 a L=69 该段安装皮带轮和轴端挡圈，考虑到轴向定位可靠，轴长定为 69 键长定为 63 b L =54 该段需安装滚动轴承，考虑端盖与转阀间隙 ，大小端盖的厚度，该轴端长度定为 54 c L =28 该段综合考虑箱体凸缘厚度，大小端盖厚度，端盖与转阀间隙尺寸为 2度取为 28 d L =5 该段为过渡圆弧段则 L =R=5mm e L =488 该段为转阀部分，转阀是四缸宽度为 1020 = 4 102+10 8=488mm f L =5 该段为过渡圆弧段则 L =R=5mm g L =28 该段综合考虑箱体凸缘厚度，大小端盖厚度，端盖与转阀间隙尺寸为 2度取为 28 h L =54 该段需安装滚动轴承，考虑端盖与转阀间隙 ， 大小端盖的厚度，该轴端长度定为 54 i L =29 该段安装链轮和轴端挡圈，考虑到轴向定位可靠，轴长定为 29长定为 29 第五章 轴承的选择及寿命计算 (一 )、轴承型号的选择 由初选的轴承的型号为 :6010 276机械设计课程设计手册表 6知 :d=50径 D=80度 B=16本额定动载荷 C=本静载荷0C=查机械设计 课程设计手册表 6000r/据根据条件，轴承预计寿命 Lh=1030016=48000h 50(r/两轴承径向反力： 129N 根据课本 11轴承内部轴向力 . a= 兰州交通大学博文学院毕业设计（论文） - - 10 故任意取一端为压紧端，现取 1端为压紧端 x、 y 据课本 14 e=预期寿命足够 第六章 键联接的选择及校核计算 （一）、键联接的选择 根据轴径的尺寸，由机械设计课程设计手册中表 4带轮与轴联接的键为：键 h L=14 9 63 1095轮与轴连接的键为： 键 h L=10 8 20 1095二）、键的强度校核 键联接的选择及校核计算 80701501254钢 铸铁 兰州交通大学博文学院毕业设计（论文） - - 11 1 轴上与带轮相联处键的校核 键 h L=14 9 63 单键 键联接的组成零件均为钢， P =125 PP P =125足设 计要求 2轴上与链轮相联处键的校核 键 h L=10 8 20 单键 键联接的组成零件均为钢， P =125 P P =125足设计要求 第七章 润滑与密封 一、链轮的润滑 采用人工定期润滑，用油壶或油刷给油，每个一段时间（ 10天）给油一次。 二、滚动轴承的润滑 采用润滑脂润滑，脂润滑因润滑脂不易流失，故便于密封和维护，且一次充填润滑脂可运转较长时间。 三、润滑油的选择 链轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用 四、密封方法的选取 选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为 承盖结构尺寸按用其定位的轴兰州交通大学博文学院毕业设计（论文） - - 12 承的外径决定。 第八章 箱体及附件设计 箱座壁厚为： = 10 支座 厚 度 为 ： 1=20 箱 体法兰盘 缘厚度为 ： b=20 气缸接盘厚度： 3=15端 盖厚度为 ： 0 大端 盖厚度为 ： 0 地脚螺钉 ： 数目为 ： 8 气缸接盘处螺钉： 数目为 ： 12 箱体法兰盘处螺钉： 数目为 ： 8 连接小压盖的螺钉： 数目为 ： 4 兰州交通大学博文学院毕业设计（论文） - - 13 进出水口连接螺钉： 数目为 ： 8 转阀 端面与内箱壁 间隙 2=1 转阀中心距地面高： h=199气缸中心间距： l=122气缸间距： l=4水口直径： d=100水口直径： d=80接钢板厚度： =10出水 口间间距： L=652缸的高度为 :H=100九章 水动机的安装以及保养与维护 一、水动机的安装 地角螺钉安装时，在地面上浇注钢筋混凝土，并把八个 管道安装时，大坝上的进水口前要安装滤网以便清除杂物，在进水管道与水动机间安装手动截止阀以便水动机的开关机。各螺钉连接要安装可靠不存在滑丝，并且各部分不会漏水 水动机安装时，活塞要在上死点，装阀在 90垂直方向，此时才可进行链条的连接，以便水锤发生与活塞运通同步。 二、水动机的保养与 维护 钉； 兰州交通大学博文学院毕业设计（论文） - - 14 上，生锈； 结论 课程设计都需要刻苦耐劳，努力钻研的精神。对于每一个事物都会有第一次的吧，而没一个第一次似乎都必须经历由感觉困难重重，挫折不断到一步一步克服，可能需要连续几个小时、十几个小时不停的工作进行攻关；最后出成果的瞬间是喜悦、是轻松、是舒了口气！ 课程设计过程 中出现的问题几乎都是过去所学的知识不牢固，许多计算方法、公式都忘光了，要不断的翻资料、看书，和同学们相互探讨。虽然过程很辛苦，有时还会有放弃的念头，但始终坚持下来，完成了设计，而且学到了，应该是补回了许多以前没学好的知识，同时巩固了这些知识，提高了运用所学知识的能力。 兰州交通大学博文学院毕业设计（论文） - - 15 致 谢 在整个实习期间，曾得到了导师张俊勉老师支持和帮助，在此表示衷心的感谢！ 在做毕业设计中，遇到了很多不明白的问题，一直得到张俊勉老师的亲切关怀和悉心指导，张俊勉老师以其渊博的学识、严谨的治学 态度、求实的工作作风和他敏捷的思维给我留下了深刻的印象，所以我一定要向张俊勉老师致以最崇高的谢意 ! 同时还要感谢兰州交通大学博文学院机电工程系的老师们，多年以来在学习与生活上对我的帮助与鼓励，使我能够顺利完成大学学业。在以后走上工作岗位的时候，我会时刻铭记你们的教导与关怀。 再次感谢和同一小组的同学们能够将找到的资料与我共享 ,这种无私的精神使我的论文完成的进度大大增加 ,在此也向他们表示深深的感谢 ! 最后感谢参与过本论文的写作、修改和审核的所有人 ,为他们的不辞辛苦与孜孜不倦的劳作精神表示感谢 ! 兰州交通大学博文学院毕业设计（论文） - - 16 参考资料： 1 机械设计基础课程设计手册，高等教育出版社，吴宗泽，罗圣国主编， 2006 年 5月第 3版； 2 机械设计，高等教育出版社，朱文坚，黄平，吾昌林主编 2002年 2月第 1版； 3 机械设计基础课程设计，高等教育出版社，陈立德主编， 2004年 7月第 2 版； 4 流体力学与热工基础，清华大学出版社， 陈立，吴勇华主编 2002年 8 月第 1版； 5 机械制图，高等教育出版社，王兰美主编， 2004 年 2月第 1版； 6 004中文版， 清华大学出版社，路纯红，郭朝勇主编， 2004年 1 月第 1版； 7 互换性与技术测量（第四版），中国计量出版社，廖念钊，古莹庵编