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机 械 创 新 设 计 名称：节水限流器 设计者：冯超凡 曹森晖 陈剑 陈梦成 周泽波 指导老师：徐厚昌 2010年12月 目录 设计背景...........................1 基本原理............................3 结构设计的有关计算........5 作品创新点...........................7 成本预算.............................9 市场需求..............................11 节水限流器内部零件图 设计背景 在很多日常的自来水使用中，经常出忘记关闭水龙头，造成水的浪费和室内“水灾”石市铁61宿舍5号楼三单元502房间忘记关闭的水龙头跑水。因无人在家且长时间打不开房门水很快流到楼下，多位邻居被殃及。经由楼板渗下的水流进大衣柜和滴到床上。衣柜里的衣服、床上的被褥被大片浸湿。新闻晨报2007年11月06日 陈女士将阳台水龙头打开后忘记关闭，导致大量自来水渗漏到楼下李小姐家。由于赔偿问题无法达成一致，双方闹上法院。，依据静安法院《物权法》有关条款，判决陈女士赔偿李小姐各项损失人民币4450元。 生活日报11月11日一家住户给房子装修后，忘记了关闭当时无水的水龙头。结果，一来水，清水哗哗地流，一直渗漏到下一层的住户家，搞得楼下居民一夜没睡好觉。东方早报，(上海世博)金茂大厦34楼洗手间内的一根水管断裂，造成该楼层100多平方米办公区域浸水，该楼层的办公影响。水是生命之源。我国是一个水资源紧缺的国家，随着经济社会的发展，水的问题日益突出，成为制约经济社会发展资源的瓶颈。有关方面调查显示，以一中等城市为例，据不完全统计，，将使每年每户废掉4立方米，如果以200万户家庭计算，一年造成800万立方米的水资源浪费。我设计个，在即使在人守候的情况下，也能自动关闭，并可避免由于水外溢引起。，用水，防止的作用近年来也有技术推向市场，其结构比较复杂，成本过高，不宜推广使用。装置结构简单，用塑料制造，，可靠适用内部结构从外向里可分为壳体、套筒、大件。壳体是生铁铸成的，水从进水口出来之后通过壳体的下部环形空间，这里叫做“下环室”。在这个环形空间的上面有“上环室”和出水口相通。 套筒的底部有个带有小孔的过滤网，滤出水中的杂物。套筒侧面有上下两排圆孔，孔的位置恰好与壳体的上下环室对着，显然，下排是进水孔，上排是出水孔。特别值得注意的是，这两排孔都是沿圆的切线方向斜着打的。注意上下两排孔的方向相反。水从下排孔沿切线方向流进去，势必形成旋转的水流，这对于工作是十分重要的。内芯分为上、中、下三层，从玻璃窗看到的是上层，只有。其实最关键的是下层，这里面有个塑料轮，轮边上有许多塑料叶片，叫做“叶轮”。 叶轮所处的位置正好在套管下层孔所形成的旋转流里，水流从叶轮盒进水孔流人后，一方面驱动叶轮旋转，另一方面水流本身呈螺旋形上升，并从叶轮盒出水孔排出。水流冲击轮周的叶片，产生转矩，使叶轮旋转起来。龙头开得越大，水流越急，叶轮就转得越快。 叶轮的轴垂直向上到达中层，轴上面有个小齿轮，用它和齿轮啮合，达到累计转数的目的。齿轮转一圈，齿轮就转分之一圈。齿轮是主动，靠它来带动齿轮。实际上每一级用两对齿轮完成，以使转动方向一致，其中传动比是，串联在一起，总的传动比就是这两个的乘积，即。 图示：触点与便卡的位置 二者之间用单向离合器同轴连接，触发轮上设置有触点，当一家庭持续用水一定时间后，齿轮转动带动触发轮，触点顶开固定弹簧的便卡，细杆在弹簧弹力的作用下，向下移动，此时塑料球会下沉，然后球会在水流压力的作用下，堵住出水口，达到断水的目的！ 当水流持续流水时间达不到所要要求时，最后一齿轮会因凸轮原理而复位。这类水表凭借其简单价廉，能在潮湿环境里长期使用而无需维修，而且不用电源，停电也不影响工作的优点依然会长期服务。图示：塑料球在水管中 三、结构设计的有关计算 一、设定时间t内水龙头的流水量（以t=40min计） 水龙头的平均流速V=5 dm/s=0.5 m/s. 水管的平均横截面积A=π（D/2）^2,其中D=0.2dm. 所以，1min时间的流量: q=VA=3.14*(0.2/2)^2*5*60=9.42L 在设定时间t=40min总流量： Q=qt=9.42*40=376.8L 也就是说，一个水龙头持续40min时间以平均流速流水，将流出376.8L水，而一般水龙头下的盛水池为2-5L,在无人看管的情况下，多余流出的水量会造成很大的流水面积。 二、当水以一定流速流过水表时，水表的叶轮转动，其转速n和水流的速度v成正比。 n=