浅谈消防水鹤的创新设计

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1、浅谈消防水鹤的创新设计摘要：开关给水、快速泄水机构的创新设计，转向、仲缩机构及外壳的巧妙构思，使消防水鹤创新设计中的关键问题得到圆满解决。关键词：消防水鹤；开关给水；泄水机构；机械设计众所周知，北方寒冷地区，消防车在扑火过程中进行加水补给时，为了能够有效地完成灭火任务，需要消防给水设备——消防水鹤能在各种天气条件下，通过消防专用工具的操作，进行快速给水。根据消防部门的要求，消防水鹤的技术要求如下：1.消防水鹤消防专用（专用工貝操作），美观、结构紧凑，操作方便；2.消防水鹤具冇良好的防冻性能，根据我国具体情况，一般要求在零下50°C金零上50°C之间；3.消防水鹤的岀水口可摆动0〜100度，也可

2、伸缩0〜300mm；4.消防水鹤的出水口距地面高度3150〜3500mm；5•消防水鹤的加水速度不低于0.6m3/min；6.消防水鹤在公称压力下，连接部位及排放余水装置不得冇渗漏现象。1消防水鹤功能要求界定根据技术要求分析，消防水鹤的功能要可以界定为：“消防专用给水”，据此，又可以将其详细分解为转向、伸缩、开启给水、关闭给水、快速泄水等功能。分析以上的功能要求，转向、伸缩功能，在工程上比较容易实现，并且它们是相互独立的了功能，可用两个机构来实现。给水、关闭给水、快速泄水在操作时需要突出快速、简单操作、具冇防冻性等特点，所以在寻找实现这些功能的结构载体时，必须统一考虑，也就是说这些功能的实现最

3、好通过一个机构来操作，这样才能使消防水鹤结构简单、紧凑。综上所述，我们可以把消防水鹤的结构分成六个部分，外壳部分，给水通道部分，转向、伸缩部分，开关给水、快速泄水部分，与自來水管道连接部分，地基部分。如图2关键结构的创新设计从以上分析可知，消防水鹤的关键机构应为给水、快速泄水、转向和伸缩。图1消防水鹤结构示意图伸缩机构部分2.1给水、快速泄水部分该机构是在消防车进行给水时，打开给水阀门，开始给水；给水完毕，关闭给水阀门，停止给水，同时泄掉立管屮的余水（因给水阀门上而的给水立管在给水完毕后，还有一部分余水。消防水鹤如果在低于零度条件下使用，这部分余水容易结冰而胀坏立管，故需在给水完毕后迅速将余水

4、泄到消防水鹤底座下面的渗水井内）。我们目前所使用的消防水鹤，是在消防车给水结束关闭给水阀门后，打开泄水阀门进行泄水（大部分的泄水是先打开消防水鹤的井盖，然后关闭井中的泄水阀门，操作起来比较麻烦，有时容易忘记泄水，一旦忘记，后果不堪设想）。为了优化这个操作环节，减少不必要的损失，在设计消防水鹤结构时，最好设计岀一个将给水和泄水两种功能合为一体的连动开关机构。在工程应用屮，开关给水机构的典型装置有很多，但将开关给水、泄水功能由一•个机构控制的却不多。经过我们的反复试验，设计出了给水阀门和泄水阀门合为一体的具有开关给水、泄水功能的连动机构，如图2、图3所示。图2给水、泄水部分给水状态示意图它的工作原

5、理是：将该机构的泄水阀门与给水阀门做成开关联动。消防给水时，打开给水阀门，开始给水；当给水完成时，关闭给水阀门，同时联动打开了泄水阀门（在打开给水阀门时泄水阀门被联动关闭）。由于两种功能相隔时间儿乎为零，泄水阀门泄水能力较大，所以能够使立管屮的余水在结冰前快速泄掉，防止了立管屮余水结冰，从而完成开关给水、快速泄水功能。另外，开关给水、快速泄水阀门采用螺旋传动开关，以专用扳手通过主阀杆旋转。主阀杆头做成不常见的五角形，扳手做成五角形孔状的专用扳手，可以简单限制无扳手的非消防用水。这样，消防水鹤在操作上简单方便，结构更趋合理。2.2转向、伸缩部分口前使用的消防水鹤在转向部分采用外露齿轮传图3给水、

6、泄水部分泄水状态示意图余水动，结构较大，又影响美观。为了使消防水鹤的结构紧凑、操作简单。在转向部分采用了蜗杆传动，蜗杆为阿基米徳蜗杆（ZA蜗杆），在垂直丁•蜗杆轴线的平而（即端而）上，齿廓为阿基米德螺旋线，在包含轴线的平面上的齿廓（即轴向齿廓）为直线，其齿形角a0=20°,导程角Y为5。11"40〃（这种蜗杆在导程角Y较大吋加工不便）。它可在车床上用双刀（当y>3。吋）车削加工。安装刀具时，切削刃的顶面必须通过蜗杆的轴线；蜗轮模数为4,设计时只有1/3圆周仃20度），有齿（因消防水鹤转向最大角度为100度），齿数为22个，这样能节约消防水鹤的成本。消防水鹤的伸缩部分选用机械设计中最为简单常见的

7、连杆传动机构。3辅助部分的创新设计3.1消防水鹤的外壳用玻璃钢材料取代铸铁，因为铸铁笨重、浪费材料又影响美观。玻璃钢是利用玻璃纤维作为主要增强材料，以热固性聚酯树脂作为主要基体的一种较新型材料，可以通过模压工艺生产出各种形状的工件，具有在阳光直接照射下无膨胀，在寒冷的气候下无收缩，轻质高强无需金属加固，耐老化使用寿命长等优点。玻璃钢型材的密度在1.9g/cm3左右，约为铝密度的2/3,只有钢的1/