【正文】 但為了保證主軸有足夠的剛強(qiáng)度，可將主軸內(nèi)徑按標(biāo)準(zhǔn)直徑系列取為800mm 。 ～ 50176。 設(shè)計 內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容： （一）根據(jù)給定水輪機(jī)型號和轉(zhuǎn) 輪 直徑進(jìn)行等參數(shù)進(jìn)行水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計 1．按給定水輪機(jī)型號和轉(zhuǎn)輪直徑等參數(shù)，確定水輪機(jī)的主要特征尺寸，對水輪機(jī)埋入部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計； 朱國俊：大峽水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計及其 CAD 2 2．確定水輪機(jī)主軸尺寸，并進(jìn)行強(qiáng)度校核計算； 3．根據(jù)機(jī)組的型式和電站的自然條件進(jìn)行主軸密封和水導(dǎo)軸承的設(shè)計； 4．繪制水輪機(jī)總裝配圖及主要部件的組裝圖和部件圖。 本次設(shè)計的主要內(nèi)容是 針 對大峽水電站的 具體情況對其 水輪機(jī)結(jié)構(gòu) 進(jìn)行 設(shè)計 ，在設(shè)計中不僅對其總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，還特別對水輪機(jī)的轉(zhuǎn)槳式機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計。 水力機(jī)組是水電站的核心設(shè)備，是整個水電樞紐工程最終經(jīng)濟(jì)效益的歸宿。 關(guān)鍵詞 ： 水輪機(jī)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算機(jī) 繪圖、強(qiáng)度校核 朱國?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計及其 CAD 2 ABSTRACT The main content of this Graduate Design is to carry on a structure design of Hydro turbine .The object of this design is Da Xia Hydraulic power station. Under the premise of appointed essential parameter ,this design is to make a contrivance for Hydro turbine by referring relative design handbook .The main contents of this design contain three parts . The first part of this design is to make a general structural design of Hydro turbine It conclude the ponent which can be designed by design factor of Hydro turbine .Such as stay vane ring、 servomotor、 bottom lid、 turbine main shaft and so on .Because the Hydro turbine of Da Xia hydraulic power station is Kaplan turbine, so we have to design the controlling mechanism of water— turbine runner blades in this part .The second part is to design the Distributor of Hydro turbine .The major task of this part is designing the drive system of Guide Apparatus based on the diameter of servomotor . The last is to check the strength of important region in Hydro turbine by using the method which design manual remend. And the strength checking of guide vane is programmed to calculate among it . Due to the using of puter in drawing, the process of design bee simple and rapid. KEY WORDS : Kaplan turbine ,structural design , puter produced drawing , strength checking 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 目 錄 第 1 章 前 言 .................................................... 1 概述 ........................................................ 1 設(shè)計內(nèi)容 .................................................... 1 原始資料 .................................................... 2 第 2 章 水輪機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 ........................................ 3 轉(zhuǎn)輪的流道尺寸 .............................................. 3 導(dǎo)葉高度及分布圓直徑 ........................................ 4 座環(huán)高度 .................................................... 4 主軸直徑 .................................................... 5 主要部件的結(jié)構(gòu) .............................................. 6 轉(zhuǎn)輪 ....................................................... 6 接力器 ..................................................... 9 導(dǎo)葉 ...................................................... 10 座環(huán) ...................................................... 18 頂蓋與支持蓋 .............................................. 19 底環(huán) ...................................................... 20 主軸 ...................................................... 21 主軸密封 .................................................. 23 水導(dǎo)軸承 .................................................. 25 控制環(huán) ................................................... 29 葉片操作系統(tǒng) ............................................... 31 帶操作架的直連桿機(jī)構(gòu) ...................................... 31 不帶操作架 的直連桿機(jī)構(gòu) .................................... 32 帶操作架的斜連桿機(jī)構(gòu) ...................................... 32 朱國?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計及其 CAD 2 第 3 章 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)動系統(tǒng)的設(shè)計 ................................... 34 導(dǎo)葉開度 ................................................... 34 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)的設(shè)計 ..................................... 35 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的裝配尺寸： ...................................... 35 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的配合公差與間隙： ................................ 36 ．導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的傳動部分。 這部分主要是根據(jù)接力器直徑 設(shè)計 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)。 本 次 設(shè)計是在給定水輪機(jī)基本參數(shù)的前提下，通過查閱相關(guān)的設(shè)計手冊，對水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。 設(shè)計的主要內(nèi)容有三部分 ，第一部分是對水輪機(jī)進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ，其中包括了座環(huán)、主軸、接力器等由水輪機(jī) 設(shè)計 參數(shù)確定的部件。 最后一 部分則是 根據(jù)設(shè)計手冊上 推薦的方法 對主要部件進(jìn)行強(qiáng)度校核。 ..................................... 36 第 4 章 強(qiáng)度校核 ................................................. 45 主軸的強(qiáng)度校核 ............................................. 45 基本參數(shù)的意義： .......................................... 45 軸身應(yīng)力計算： ............................................ 45 薄壁軸法蘭與軸身聯(lián)接處應(yīng)力的計算： ........................ 47 導(dǎo)葉強(qiáng)度的計算 ............................................. 52 致 謝 ......................................................... 56 參考文獻(xiàn) ........................................................ 57 附 錄 .......................................................... 58 附錄 1：導(dǎo)葉校核程序 ............................................ 58 附錄 2：導(dǎo)葉部分?jǐn)嗝鎻?fù)核程序 .................................... 63 附錄 3：程序中各符號所代表的 意義 ................................ 67 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第 1 章 前 言 概述 水能不僅是清潔的能源，而且是可再生的資源。因此，水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計得是否合理就成為 電站 能否有效運(yùn)行得關(guān)鍵。 在這次設(shè)計中，除了查閱手冊外，還查閱了一些國內(nèi)、外已建成的水電站的資料以作參考。 （二）導(dǎo)水機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)的設(shè)計 1．根據(jù)機(jī)組的型式進(jìn)行導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的設(shè)計； 2．繪制導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配圖及導(dǎo)葉 布置圖； 3．導(dǎo)葉強(qiáng)度計算。 。 主要部件的結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)輪 軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪由轉(zhuǎn)輪體、葉片操作機(jī)構(gòu)、葉片等組成。由于本機(jī)組屬于大型機(jī)組，所以葉片和樞軸采用分別鑄造，然后用螺釘連接。在本次畢業(yè)設(shè)計中，轉(zhuǎn)輪體與主軸聯(lián)接時，采用的是轉(zhuǎn)輪上蓋與主軸法蘭分開的結(jié)構(gòu)?；钊麠U的尺寸即要滿足強(qiáng)度的要求，還應(yīng)滿足操作油管布置的需要。 接力器 由于本機(jī) 組 的轉(zhuǎn)輪直徑已達(dá) 7 米，屬于大型 機(jī)組，故采用單導(dǎo)管直缸接力器，其將布置在水輪機(jī)機(jī)墩內(nèi)，操作油壓采用 HP =25 公斤 /厘米 2。由于對稱形導(dǎo)葉一般使用于具有不完全包角的高比轉(zhuǎn)速軸流式水輪機(jī)熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 中，故本設(shè)計中采用對 稱形的葉形。 圓橡皮條 和鴿尾槽的尺寸如下 表 ：（由于導(dǎo)葉體較高，可在中間加焊數(shù)段鋼筋，使橡皮條分段固定。本次設(shè)計中采用的套筒的尺寸大小如下 表 ： 表 11 導(dǎo)葉套筒 尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） db d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 230 560 365 230 250 260 480 40 8 d9 d10 h h1 h2 h3 Z H 參考 385 M24 52 40 230 105 8 840 其符號所代表的意義如 下圖 11所示： Hd5d2 h1d4h3h2d6z d 7d1d3h圖 11 導(dǎo)葉套筒 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 （ 5） 導(dǎo)葉軸頸密封及其軸套 導(dǎo)葉軸頸密封多數(shù)裝在導(dǎo)葉套筒的下端，目前不少機(jī)組中已改用“ L”型密封，實(shí)踐證明，封水性能很好，結(jié)構(gòu)簡單。本次設(shè)計中采用復(fù)合軸套， 即采用 HT18— 38 作套，內(nèi)表面涂復(fù)尼龍 1010 制成復(fù)合軸套 δ′值指復(fù)合軸套尼龍層厚度的參考值。支持蓋和頂蓋見下圖： 朱國?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計及其 CAD 20 頂蓋 圖 18 頂蓋 支持蓋 圖 19 支持蓋 底環(huán) 底環(huán)是一個扁平的環(huán)形部件，固定于座環(huán)上，設(shè)計時主要考慮剛度，不作強(qiáng)度計算。由于本機(jī)組是