【正文】 大峽水電站水輪機結構設計及其 CAD 14 （ 4） 導葉套筒 導葉套筒是固定導葉上中軸套的部件，一般都采用 HT21— 40 鑄鐵鑄造。其尺寸大小如下 表 ： 表 12 “ L” 型密封 尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） db d d1 d2 230 237 223 280 h δ 1 δ 2 18 4 4 其符號所代表的意義如下圖 12： hR2R5d2Dδ1δ 2 圖 12“ L” 型密封 導葉下軸頸的密封主要是防止泥沙進入，發(fā)生軸頸磨損。 a） 上軸套尺寸系列 如表 14所示 ： 表 14 上軸套尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） dc d1 d2 d3 d4 210 210 230 270 h h1 h2 δ′ 105 8 12 1 其符號所代表意義如下圖 14 所示： 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 17 δˊδˊd3d2d1h2h1d4 圖 14 上軸套 b） 中軸套尺寸系列 如表 15所示 ： 表 15 中軸套尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） db d1 d2 d3 d4 230 230 250 260 h h1 h2 d5 δ′ 230 40 8 8 1 其 符號所代表的意義如下圖 15所示 : 4d5δ ˊh2hh1d4d1d3 圖 15 中軸套 朱國?。捍髰{水電站水輪機結構設計及其 CAD 18 c） 下軸套尺寸系列 如表 16所示 ： 表 16 下軸套尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） da d1 d2 d3 190 190 210 h h1 δ′ 190 8 1 其符號所代表的意義如下圖 16所示 : δ ˊhh1d3d1d2 圖 16 下軸套 座環(huán) （ 1） 與混凝土蝸殼連接的座環(huán)型式很多，本設計中采用的是整體結構的座環(huán)。底環(huán)都采用 ZG30 鑄造，而且由于本次設計對象所處的流域屬于多泥沙河流，故在底環(huán)的過流表面應鋪設抗磨板。主軸與轉輪的連接結構在設計中采用轉輪上蓋與主軸法蘭分開的結構。s1sl1lc1245176。RR160176。 圖 22 聯(lián)軸螺釘 主軸密封 主軸部分的密封裝置分兩種，一種是機組正常運行中，橡膠軸承壓力水箱的密封，稀油軸承下部防止機組漏水的主軸密封。這種密封的結構形式有空氣圍帶式、機械操作 式 或抬機密封等多種。干油潤滑軸承國內運用不多。 （ 2）油槽升角 β 模型試驗的資料表明，油槽升角 β 對上油量有一定的影響。 R2R1R1R1 圖 27 油槽截面 其尺寸如下表 19 所示： 表 19 油槽截面 尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） a b c E 7 25 15 2 R1 R2 Z 1 8 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 27 （ 4）軸承體上合金澆注層槽形 軸承體內壁加工有澆注巴式合金的縱向和環(huán)形槽，以保證合金與軸承體嚴密貼合，防止脫殼 。Z1l1按中心線 Z 等分L1／2he Hl2LL2L1DP 圖 28 合金澆注槽 朱國?。捍髰{水電站水輪機結構設計及其 CAD 28 （ 5）軸承間隙 軸承總的平均間隙一般可參照下面的經驗公式決定： )(1 0 0 毫米＝ PD?? 式中 DP—— 主軸直徑 （毫米）＝＝ 0 0 01 2 0 ??? （ 6）冷卻方式與冷卻裝置的確定 稀油潤滑筒式軸承一般都裝有冷卻裝置，在本次設計中選用了體外冷卻的方式。此外，擋油箱還可以避免上部油箱中的循環(huán)油隨著主軸旋轉 而飛濺出來 。一種是帶操作架傳動的直連桿機構；一種是不帶操作架的直連桿機構；還有一種是帶操作架的斜連桿機構。 （ 3） 連桿采用二塊夾板，連桿銷受力均勻。其結構特點如下： （ 1）取消操作架 ，連桿和轉臂由接力器活塞直接帶動。本次設計中采用的槳葉操作系統(tǒng)正是這種結構，因為設計的對象是有 5個葉片的大型機組，且采用這種結構可以減少維修的工作量和轉輪體的重量，符合現(xiàn)代轉槳式轉輪的發(fā)展要求。 （ 3）耳柄與操作架在固定螺帽處有卡板限位。 原始資料： 水輪機型號： ZZ(F23)— LH— 700 轉輪直徑： 1D ＝ 7000mm 設計水頭： rH ＝ 23m 設計流量： rQ ＝ 額定轉速： rn =所以額定工況時的單位轉速和單位流量分別為： m in )/( 2823 39。 查 ZZF23— LH— 7000 的模型綜合特性曲線得模型得最大開度： )(31)(m ax0 mma M ? 因為： 240 ?MZ 240 ?Z )(81000 mmD ? )(4070 mmD M ? 所以換算成真機的最大開口值為： )(6174078100310 0)m a x (0m a x0 mmDDaa MM ???? 真機的最大可能開度為： )( m a x0 mmaa ???＝最大可能 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 35 取設計水頭下的單位轉速與最優(yōu)效率點對應的開口值為最優(yōu)開口 ya0 ，根據設計水頭 rH 下的單位轉速 min )/(39。 導葉與頂蓋及底環(huán)配合面的端面間隙。 ． 導水機構的傳動部分。 先 根據第二章計算得出的接力器直徑選得的 叉頭傳動機構的裝配尺寸如下 表 26 所示 。d 4d 3keh1L1hD 2f1 4 5 176。lc 1 45 176。h1d 1R2l 1 l 2l pR1l p +1 .7 D 圖 37 連接板 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 39 表 29 連接板的結構尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） D1 R1 K D D2 d1 d2 310D 190 80D4 110D3 150 M24 R2 h h1 l l1=l2 c 90 80 100 30 120 （ 3） 叉頭的結構如下圖： hHh1SRd 2C 1 45 176。bd2b 1d1l( 設計時確定) 圖 39 連接螺桿 連接螺桿的尺寸大小如下 表 31： 表 31 連接螺桿的尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） d1 d2 d3 s l M80 4 90 74 80 190 b b1 r c 30 8 2 3 （ 5） 軸套的結構見下圖： C4 5 176。b1rbh1d 4d 1D dL1 5176。1D177。360176。 厘米） 水輪機 的 軸向水推力為： 朱國?。捍髰{水電站水輪機結構設計及其 CAD 46 )( 742m a x21 NHDkP z ???????? ? 軸身抗扭斷面模數(shù)： )()12080(116 )(116 3543403 厘米???????? ????????? ?? DDDW Z ? 扭應力： )/(500)/( 2257 厘米公斤厘米公斤＝ ?????ZKWM? 轉槳式水輪機轉輪總量的估算： )( a x 噸?????? DHdG BL 主軸總量： LZ GG )~(? 取 噸）( 3 ???? LZ GG 則水輪機總的軸向力： )( 3 LZZZLZ GGPGGPP ???????? )() 3 3( 737 NP ???????? 即 )( 6 公斤??P 軸身斷面 面積： )(6 2 8 0)801 2 0(4)(4 222202 厘米????? ?? DDF Z 軸身應力 扭應力： ）（公斤／厘米公斤／厘米＝ 2257 500)( ?????ZKWM? 由軸向力引起的軸身拉應力為： 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 47 ）厘米（公斤厘米牛 2222 7202/199)/()80120( )( 4 ?????????? DD TFP aZb ??則軸的相當應力為： ）厘米（公斤厘米公斤 222222 /1 0 0 0)/( 5 63 1 341 9 94 ??????? ??? bnp故主軸的軸身的應力滿足設計要求，其外徑為 米，內徑為 米。 （ 3） 計算法蘭與軸接觸面的內力矩 10)]1(1[ A bKPM ????? ?? 式中 ??? cpbRRK ??? cpRbb ? ?? ? ? ?厘米460 9 11 0 6 0 5 ???????????M （ 4)計算法蘭與軸聯(lián)接面的應力 彎曲應力： )/( 22 40 0 厘米公斤????? ?? Mw 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 51 拉應力： ? ? ? ?222 62021 / )( 厘米公斤?????? DD Pb? 扭應力： gkkWM???＝ 根據1DDF 和1D? 值 查《水輪機設計手冊》得 ??? ，且算得 gkW 為： )( 354341031 厘米?????????? ????????????????? ?????????? DDDWgk? 所以： )/( 25 7 厘米公斤＝ ?????gkKWM??? 則相當應力為： ? ? ? ? )/( 22222 厘米公斤???????? ???? wbnp)/(1 0 0 0 2厘米公斤?np?? ，所以薄壁軸法蘭與軸聯(lián)接處得強度滿足設計要求。?H 導葉分布圓直徑： （厘米）8120 ?D 導葉體高度： （厘米）2800 ?b 導葉數(shù)目： 240?z 導葉體的慣性矩： ）（厘米 444108?DJ 導葉體斷面模數(shù)： ）（厘米 43410?DW 接力器直徑： （厘米）75?cd 接力器導管直徑： （厘米）30?md 接力器工作油壓： ）厘米（公斤 2/25?P 導葉材料的彈性系數(shù)： ）厘米公斤＝ 26 /( ?E 控制環(huán)大耳環(huán)中心分布圓直徑： )(575厘米＝y(tǒng)D 控制環(huán)小耳環(huán)中心分布圓直徑： )(560厘米?CD 連桿中心線與圓周切線間的夾角： ?? ? 連桿與導葉臂間的夾角： ?? ? 其它一些尺寸數(shù)據： 參數(shù)符號 數(shù)值 (cm) 參數(shù)符號 數(shù)值 (cm) 參數(shù)符號 數(shù)值 (cm) da db dc d2 l1 l2 19 23 21 22 l3 l4 l5 L la lb 19 23 lc lp a b c 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 53 計算簡圖如下： l 5J cl 2R b R cl 4cbal 3Ll 1R a5ⅢⅡⅠ3 421p sJ bⅠ ⅢⅡ54321P PJ dJ ad2dc