【正文】 比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)，流量相對比較小。而且單片導(dǎo)葉重量減輕。大的比值用于小型水輪機(jī)。這樣，導(dǎo)葉表面的磨損將很嚴(yán)重。 水輪機(jī)的工作原理 發(fā)電機(jī)原理 一 .發(fā)電機(jī)概述 發(fā)電機(jī)是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備 ，它由水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動力機(jī)械驅(qū)動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī)，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。 發(fā)電機(jī)已實施出口產(chǎn)品質(zhì)量許可制度，未取得出口質(zhì)量許可證的產(chǎn)品不準(zhǔn)出口。 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯 (或磁極、磁扼 )繞組、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。導(dǎo)線放在空心圓桶鐵心槽里，鐵心時固定不動的，稱為定子。通過電 刷和滑環(huán)的滑動接觸，將勵磁系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電引入轉(zhuǎn)子勵磁繞組，產(chǎn)生 恒定的磁場當(dāng)轉(zhuǎn)子被原動機(jī)拖動旋轉(zhuǎn)時，定子繞組不斷切割磁力線，就在其中感應(yīng)出電動勢。定子和轉(zhuǎn)子是發(fā)電機(jī)最基本的部分。通常由汽輪機(jī)、水輪機(jī)或內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動。現(xiàn)代發(fā)電站中最常用的是同步發(fā)電機(jī)。這限制了異步發(fā)電機(jī)的應(yīng)用范圍，只能較多地應(yīng)用于小型自動化水電站。 同步發(fā)電機(jī) 按所用原動機(jī)的不同分為汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī) 3 種。轉(zhuǎn)子鐵心由于通過的磁通不變，可以用整體的鋼塊制成。發(fā)電機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，國防，科技及日常生活中有廣泛的用途。由于 水電站自然條件的不同，水輪發(fā)電機(jī)組的容量和轉(zhuǎn)速的變化范圍很大。水輪發(fā)電機(jī)組起動、并網(wǎng)所需時間較短 ,運行調(diào)度靈活 ,它除了一般發(fā)電以外，特別適宜于作為調(diào)峰機(jī)組和事故備用機(jī)組。 一 .根據(jù)水流能量轉(zhuǎn)換特征：有反擊式與沖擊式。沖擊式水蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪受到水流的沖擊而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力不變，主要是動能的轉(zhuǎn)換；反擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪在水中受到水流的反作用力而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力能和動能均有改變，但主要是壓力能的轉(zhuǎn)換。 這種水輪機(jī)在負(fù)荷發(fā)生變化時，轉(zhuǎn)輪的進(jìn)水速度方向不變，加之這類水輪機(jī)都用于高水頭電站，水頭變化相對較小，速度變化不大，因而效率受負(fù)荷變化的影響較小，效率曲線比較平緩，最高效率超過 91%。定槳式的轉(zhuǎn)輪葉片是固定的；轉(zhuǎn)槳式的轉(zhuǎn)輪葉片可以在運行中繞葉片軸轉(zhuǎn)動，以適應(yīng)水頭和負(fù)荷的變化。 在反擊式水輪機(jī)中，水流充滿整個轉(zhuǎn)輪流道，全部葉片同時受到水流的作用，所以在同樣的水頭 下，轉(zhuǎn)輪直徑小于沖擊式水輪機(jī)。 軸流式水輪機(jī) 適用于較低水頭的電站。 ，葉片安放角不 能在運行中改變，結(jié)構(gòu)簡單，效率較低，適用于負(fù)荷變化小或可以用調(diào)整機(jī)組運行臺數(shù)來適應(yīng)負(fù)荷變化的電站。典型例子就是葛洲壩。 燈泡式機(jī)組的發(fā)電機(jī)裝在水密的燈泡體內(nèi)。 混流式水輪機(jī) 混流式的轉(zhuǎn)輪一般用低碳鋼或低 合金鋼鑄件，或者采用鑄焊結(jié)構(gòu)。 斜流式水輪機(jī) 斜流式水輪機(jī)上，隨著水頭和負(fù)荷的變化，轉(zhuǎn)輪體內(nèi)的油壓接力器操作葉片繞其軸線相應(yīng)轉(zhuǎn)動。當(dāng)它在水泵工況啟動時，轉(zhuǎn)輪葉片可關(guān)閉成近于封閉的圓錐因而能減小電動機(jī)的啟動負(fù)荷。通常用 立方米 /秒為單位。顯然效率是表面水輪機(jī)對水流能量的有效利用程度，是一個無量綱的物理量，用百分?jǐn)?shù) （ %）表示。 受到水流的沖擊而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力不變 ，主要是動能的轉(zhuǎn)換；反擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪在水中受到水流的反作用力而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力能和動能均有改變，但主要是壓力能的轉(zhuǎn)換。/m （ 26） 對某些扭轉(zhuǎn)的容許扭轉(zhuǎn)角則可放寬到 2,故滿足剛度要求。平鍵聯(lián)接的主要失效形式為組成鍵聯(lián)接的軸或輪轂工作面部分的磨損，須按工作面上的壓 強(qiáng)進(jìn)行強(qiáng)度計算， 條件為： 39。h —— 鍵與輪轂的接觸高度， L—— 鍵的工作長度， [ p? ]—— 聯(lián)接中較弱材料的許用應(yīng)力，見機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) P88 代入公式 27 中，得： 639。剪切變形的主要受力特點是構(gòu)件受到與其軸 線相垂直的大小相等、方向相反、作 用線相距很近的一對外力的作用，構(gòu)件 的變形主要表現(xiàn)為沿著與外力作用線平行的剪切面發(fā)生相對錯動。在有些情況下，構(gòu)件在剪切破壞之 前可能首先發(fā)生擠壓破壞，所以需要建立擠壓強(qiáng)度條件。 3 機(jī)械裝配圖的設(shè)計和繪制 機(jī)械裝配圖設(shè)計概述 機(jī)械裝配圖表達(dá)各零部件之間的相互位置，尺寸關(guān) 系和各零件的結(jié)構(gòu)形狀，是繪制零件工作圖，進(jìn)行機(jī)械組裝和調(diào)試的技術(shù)依據(jù)。設(shè)計工程師在設(shè)計機(jī)器時，首先要繪制整個機(jī)器的裝配圖，然后再拆畫零件圖。 在產(chǎn)品設(shè)計過程中，一般要根據(jù)設(shè)計的要求繪制裝配圖，用以表達(dá)機(jī)器或部件的主要結(jié)構(gòu)和工作原理，然后再根據(jù)裝配圖設(shè)計零件繪制各個零件圖；在產(chǎn)品制造中，裝配圖是制定裝配工藝規(guī)程、進(jìn)行裝配和檢驗的技術(shù)依據(jù)，即根據(jù)裝配圖把制成的零件裝配成合格的部件或機(jī)器。 在設(shè)計過程中，草圖完成后自己必須進(jìn)行全面檢查。這樣就對零 件的尺寸又進(jìn)行了一次審查。圖紙先用橡皮在邊上擦一擦，用不起毛的面； (3)利用草圖的情況確定所需的圖幅和安排的位置；還須留出標(biāo)題欄和明細(xì)表的位置； (4)虛線盡量不畫。 （ 一 ） 加粗前的準(zhǔn)備和檢查 (1)先把多余的、過長的中心線（只需出輪廓線 3～ 5 毫米）擦去； (2)把不規(guī)矩的細(xì)實線（包 括中心線、中心線的圓心處不許是點；另 Φ20以下的圓只須用兩細(xì)實線相交）及虛線擦去重畫（因在原有的線上加深，易出現(xiàn)雙線，難看）。扳手空間不夠，鑄件上的螺栓孔無沉頭座，螺紋終止線擰入螺孔中，螺桿與螺孔配合及不配合的畫法，彈簧墊圓開口方向及伸出螺栓部分太長等 ②軸孔的關(guān)系。使圖上的線性粗細(xì)分明和一致。例如螺栓與孔的畫法是先畫螺栓后畫孔。 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 ，它對畫面的影響很大，應(yīng)注意： (1)剖面線的方向 ①一個零件的剖面線在該面上（不管在什么視圖上）它的傾斜方向及密度都應(yīng)相同； ②相鄰兩零件的剖面線其傾斜方向相反。太密不但費時，更易顯出不均勻性； (3)剖面線的線型應(yīng)細(xì)。 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 (1)細(xì)實線，所指零件處用一小圓點； (2)引出線不許相交； (3)引出線不要平行，更不要與圖線平行； (4)引出線通過圖畫越短越好； (5)引出線允許在圖樣內(nèi)折一次彎； (6)緊固件只須用一根引出線。因此對于重要的影響性能的配合都應(yīng)注出。 裝配草圖設(shè)計包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、繪圖和計算，在其交替進(jìn)行中常需修改某些零件的結(jié)構(gòu)和尺寸，所以繪制草圖著筆要輕、線條要細(xì) ，由主到次，由粗到細(xì)，按選定的圖樣比例進(jìn)行。 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 運動簡圖通常僅表示機(jī)械傳動系統(tǒng)和布局大意，進(jìn)行裝配草圖設(shè)計時應(yīng)進(jìn)一步考慮選擇結(jié)構(gòu)方案。 圖紙幅面應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 (見設(shè)計手冊 )，課程設(shè)計中建議采用 A1 或 Ao號圖紙繪制裝配圖。 ；通過繪圖進(jìn)行軸和軸承部件結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計及軸上零 件作用力的位置。 上述工作完成之后，應(yīng)對裝配草圖仔細(xì)檢查，認(rèn)真修正，檢查次序亦如繪制裝配草圖“由主到次”進(jìn)行．檢查的主要內(nèi)容如下： (1)裝配草圖是否與傳動方 案 (運動簡圖 )一致。 (4)圖紙幅面、圖樣比例、圖面布置等是否合適?，F(xiàn)仍以減速器為例，對以上內(nèi)容分別提示如下。如果裝配草圖質(zhì)量良好，無需作較多的或重大的改動。 為設(shè)計支承件 (如機(jī)架、電動機(jī)座 )，外接零件提供 聯(lián)系的尺寸：如搖臂底面的尺寸腳螺栓孔的直徑與中心距，地腳螺栓孔的定位尺寸，軸外伸端的配合直徑、配合長度、中心高及端面定位尺寸等。各獨立部件，如滾動軸承，通氣器等，雖然是由幾個零件所組成，也只編一個序號。 明細(xì)表和標(biāo)題欄在裝配工作圖上的布置可參見設(shè)計手冊，標(biāo)題欄應(yīng)布置在圖紙的右下角．明細(xì)表和標(biāo)題欄的格式可參見設(shè)計手冊。 五 .撰寫技術(shù)要求 裝配工作圖上的技術(shù)要求是用文字來說明在視圖上難以標(biāo)出的有關(guān)裝配、調(diào)整、檢驗、潤滑、維護(hù)等方面的內(nèi)容，具體則與設(shè)計要求有關(guān)．在水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配圖上通常寫出的技術(shù)要求有如下幾方面 ： 求； ； ； ； ； 輸要求等。由總體設(shè)計、傳動件設(shè)計可獲得電動機(jī)的型號、額定功率、輸出功率、滿載轉(zhuǎn)速，調(diào)速軸的轉(zhuǎn)速、輸入功率和轉(zhuǎn)矩，液壓缸的主要參數(shù)和尺寸數(shù)據(jù)。本設(shè)計的方案主要從液壓控制方面考慮。在圖中大多數(shù)傳動件是通過銷子來實現(xiàn)的，其中圖中的調(diào)速軸為空心軸，這樣為了減少重量 和節(jié)省材料而設(shè)計。合理設(shè)計和正確繪制零件工作圖也是設(shè)計過程中的一個重要環(huán)節(jié)。 零件工作圖是零件制造、檢驗和制訂工藝規(guī)程的基本技術(shù)文件．它既要反映設(shè)計的意圖，又要考慮制造的可能性和合理性。對于零件的細(xì)小部分結(jié)構(gòu)，如零件的圓角、倒角、退刀槽及鑄件壁厚的過渡部分等結(jié)構(gòu)，如有必要，可采用局部放大圖。尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)和檢驗基準(zhǔn)一致，以利于對零件的加工和檢驗。 對于配合處的尺寸和精度要求較高的尺寸，應(yīng)根據(jù)裝配圖中已經(jīng)確定了的配合和精度等級，標(biāo)注出尺寸的極限偏差。 零件的所有表面（包括非加工的毛坯表面）都應(yīng)注明表面粗糙度參數(shù)值。它的內(nèi)容根據(jù)不同的零，不同的加工蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 方法而有所不同。如熱處理方法及熱處理后表面硬度、淬火深度及滲碳深度等。如對未注明的倒角、圓角尺寸的說明；對零件個別部位的修飾加工要如對某表面要求涂色、鍍鉻等；對于高速、大尺寸的回轉(zhuǎn)零件的平衡試驗要求。 二 .調(diào)速連桿的上軸頭 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計。該標(biāo)題欄應(yīng)布置在圖幅的右下角 。如是否要與其他零件一起配合加工 (如配鉆或配鉸 )等。如毛坯表面不允許有氧化皮 及毛刺：箱體鑄件在機(jī)械加工前必須經(jīng)時效處理等。表面粗糙度參數(shù)值的選擇，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求確定，在保證正常工作的條件下，盡量選取數(shù)值較大者，以利于加工和降低加工費用。 零件工作圖上應(yīng)標(biāo)注必要的形狀和位置公差。圖面上供加工和檢測用的尺寸應(yīng)足夠，以避免在加工過程中作任何換算。 零件的基本結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)與裝配圖相同，若有必要改動時，則應(yīng)對裝配圖作相應(yīng)的修改。由于時間限制，只要求繪制由教師指定的 2～ 3 個典型零件的工作圖。因此，要把裝配圖中的各個零件制造出來 (除標(biāo)準(zhǔn)件外 ),還必須繪制出每一零件的工作圖。因此為了將裝配圖中的各個零件制造出來，還必須在裝配圖基礎(chǔ)上拆繪和設(shè)計出每個零件的工作圖。 水輪機(jī)導(dǎo)水控制部分原理圖 水輪機(jī)導(dǎo)水控制部分的裝配圖說明 ： 圖 31 水輪機(jī)導(dǎo)水控制部分的原理圖 如圖 31 為水輪機(jī)導(dǎo)水控制部分的原理圖，在圖 31 中 調(diào)速連桿機(jī)構(gòu)通過外力 F（ F 由外設(shè)備液壓系統(tǒng)提供）的作用來帶動調(diào)速軸的轉(zhuǎn)動，然后帶動通過鍵來傳動給搖臂，再通過銷子由拉桿來拉動水輪機(jī)的導(dǎo)葉來實現(xiàn)導(dǎo)葉關(guān)閉或打開，從而控制水流。本設(shè)計要求實現(xiàn)水輪機(jī)導(dǎo)水的控制， 分析題目和水輪機(jī)的工作原理的相關(guān)知識可知要想實現(xiàn)導(dǎo)水控制可從水輪機(jī)導(dǎo)葉的打開和閉合著手設(shè)計。 待上述工作完成之后，應(yīng)對裝配工作圖的質(zhì)量逐項仔細(xì)檢查，使之正確無誤。材料應(yīng)注明牌號，外購件一般應(yīng)在備注欄內(nèi)寫明 編制明細(xì)表也是最后確定材料及標(biāo)準(zhǔn)件的過程，應(yīng) 當(dāng)認(rèn)真對待．要注意盡量減少材料和標(biāo)準(zhǔn)件的品種和規(guī)格。 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 序號應(yīng)安排在視圖外邊，并沿水平方向及垂直方向以順時針或逆時針順序整齊排列，不 得重復(fù)和遺漏。 在標(biāo)注這些尺寸的同時，應(yīng)認(rèn)真考慮并注明選用何種基準(zhǔn)制、配合性質(zhì)及精度等級。 二 .標(biāo)注主要尺寸和配合 反映技術(shù)性能、規(guī)格或特征的尺寸。裝配圖上某些結(jié)構(gòu)可用機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的簡化畫法，例如螺栓、螺母、滾動軸承可以采用簡化畫法； 對于類型、尺寸 、規(guī)格、材料均相同的螺栓聯(lián)接，可以只畫一個，其它則用中心線表示。 裝配工作圖的繪制和總成設(shè)計 在完成裝配草圖的基礎(chǔ)上，應(yīng)進(jìn)一步將總成繪制成為可供生產(chǎn)用的、正式的、完整的裝配工作圖。 (2)傳動件、軸、軸承及軸上其他零件的結(jié)構(gòu)是否合理，定位、固定、加工、裝拆及密封是否可靠和方便。若軸的強(qiáng)度富裕，且其計算應(yīng)力或安全系數(shù)與許用值相差不大，則以軸結(jié)構(gòu)設(shè)計時確定的軸徑為準(zhǔn)，一般不再修改．對于強(qiáng)度裕量過大的情況，也應(yīng)在 綜合考慮剛度，結(jié) 構(gòu)要求以及軸承和鍵聯(lián)接等的工作能力后決定是否修改，以防顧此失彼。圖樣比例須符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，為增強(qiáng)設(shè)計的真實感，應(yīng)優(yōu)先采用 l： 1 的圖樣比例，若視圖相對圖紙尺寸過大或過小時，也可選用其他合適且常用的圖樣比例。 、圖紙幅面、圖樣比例及布置圖面位置 裝配圖所選視圖應(yīng)以能簡明表達(dá)各零件的基本外形及其相互位置關(guān)系為原則。 裝配草圖設(shè)計的準(zhǔn)備工作主要有兩方面： ，明確各部件運動、動力和主要參數(shù)組成。 (1)底板的尺寸：長、寬、厚； (2)地腳 螺栓孔：孔徑、孔的位置尺寸及孔的定位尺寸（即孔與軸線及孔與 軸外 段）； (3)軸外伸段軸頭直徑（包括公差符號）及長度； (4)軸端的中心高 度（前已注出）。見手冊上各標(biāo)準(zhǔn)件 ； 示例：如螺栓：螺栓 M10 50 非標(biāo)準(zhǔn)：即是零件名 該零件的總數(shù) 材料牌號如 45（對）（以下寫法不對： 4 45 鋼、鋼 45 等） 如寫齒輪的 Z、 m、 β、熱處理方法等 (五 )裝配圖上的尺寸及技術(shù)要求 齒輪的中心距（包括公差）、軸中心高； 凡是同一名義尺寸相接觸的零件都有配合，零件圖上各自都有公 差。 ，以避免擦去其它的線