【正文】 ，由于轉(zhuǎn)子承受著強大的離心力，制造轉(zhuǎn)子的 材料必須選用優(yōu)質(zhì)鋼材。 發(fā)電機的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。通常小型水輪發(fā)電機和沖擊式水輪機驅(qū)動的高速水輪發(fā)電機多采用臥式結(jié)構(gòu)，而大、中型代速發(fā)電機多采用立式結(jié)構(gòu)。 水輪發(fā)電機組的最大容量已達(dá) 70 萬千瓦。 水輪機利用的能量為水流勢能和水流動能的總和： Ep＋ Ec=1 若 Ep=0， Ec=1， 這種利用水流動能的水輪機稱為沖擊式水輪機。 沖擊式水輪機 沖擊式水輪機按水流的流向可分為切擊式 (又稱水斗式 )和斜擊式兩類。 反擊式水輪機 反擊式水輪機可分為混流式、軸流式、斜流式和貫流式。 各種類型的反擊式水輪機都設(shè)有進(jìn)水裝置，大、中型立軸反擊式水輪機的進(jìn)水裝置一般由蝸殼、固定導(dǎo)葉和活動導(dǎo)葉組成。它們的最高效率也高蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 于沖擊式水輪機，但當(dāng)負(fù)荷變化時，水輪機的效率受到不同程度的影響。在相同水頭下，其比轉(zhuǎn)數(shù)較混流式水輪機為高。 軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機是奧地利工程師卡普蘭 在 1920 年發(fā)明的，故又稱卡普蘭水輪機。 貫流式水輪機 貫流式水輪機的導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪間的水流基本上無變向流動，加上采用直錐形尾水管，排流不必在尾水管中轉(zhuǎn)彎， 所以效率高，過流能力大，比轉(zhuǎn)數(shù)高，特別適用于水頭為 3～ 20 米的低水頭小型河床電站。其轉(zhuǎn)輪既可以設(shè)計成定槳式，也可以設(shè)計成轉(zhuǎn)槳式。為提高蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 抗汽蝕和抗泥沙磨損性能，可在易氣蝕部位堆焊不銹鋼，或采用不銹鋼葉片，有時也可整個轉(zhuǎn)輪采用不銹鋼。它的最高效率稍低于混流式水輪機，但平均效率大大高于混流式水輪機；與軸流轉(zhuǎn)槳水輪機相比，抗氣蝕性能較好，飛逸轉(zhuǎn)速較低，適用于 40～ 120 米水頭。 水輪機的主 數(shù) 要參 H（米） 連續(xù)水流兩斷面間單位能量的差值稱為水頭。 單位 時間內(nèi)流經(jīng)水輪機的水流所具有的能量，稱為通過水輪機的“水流的出力”，用 Np 表示。 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 水輪機主軸在單位時間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，稱為水輪機的轉(zhuǎn)速，用 n 表示，通常采用“轉(zhuǎn) /分”作單位。 2 水輪機導(dǎo)水機構(gòu)方案設(shè)計及校核 水輪機導(dǎo)水控制部分的基本參數(shù) 表 21 水輪機設(shè)備配套一覽表 序號 名 稱 數(shù) 據(jù) 1 額定水頭 Hr(m) 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 2 最大水頭 Hmax（ m） 3 最小水頭 Hmin（ m） 4 加權(quán)平均水頭 Ha（ m） 5 額定流量 Qr（ m3/s） 6 額定轉(zhuǎn)速 n（ r/min） 300 7 最大飛逸轉(zhuǎn)速 nR(r/min) 8 水輪機額定出力 Nr(Kw) 6000 9 水輪機允許吸出高度 Hs（ m） 10 水輪機軸向推力 P（ t） 11 水輪機總重量（ t） 12 水輪機型號 JP502LJ202 13 調(diào)速器型號 YWT5000 14 蝶閥型號 2250KD741X6vs 15 機組臺數(shù) 3 速機構(gòu)中主要零件強度、剛度計算 2. 2. 1 操作力及力矩 調(diào)速器接力器產(chǎn)生的作用力 Hmc PddP 4 )(22 ?? ? （ 21） k gfPcmk gfPPcmddHHmm19 31 17 . 08252???????接力器額定工作油壓器推拉桿直徑）套筒直徑（小型為接力 1kM PR? （ 22） P――接力器產(chǎn)生的軸向作用力 P＝ 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 1R —— 調(diào)速器的拐臂作用半徑 1R = kM = = (忽略摩擦影響 ) (1)作用于兩個推拉桿上總力 2RMp Kc ? kM —— 作用于調(diào)速軸的力矩 kM = R2—— 搖臂作用半徑 (水機 ) R2= kgfPC ? (2)作用于一個推拉桿上的力 kgfPC 1 5 25 5 .521 ? 調(diào)速軸強度與剛度計算 1. 中空軸管強度與剛度計算 （ 1） 強度計算 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 : PWMk??， pW = 2pID??????= (1 )D ?? = 2/kgf cm （ 23） kM —— 作用于調(diào)速軸上的力矩 kM = pW — — 軸身抗扭斷面模數(shù) D—— 軸的外徑 D=25cm d— — 空內(nèi)軸的內(nèi)徑 d=22cm 許 用應(yīng)力 : Q235［ τ］ =700 2/kgf cm 45 鋼［τ］ =1000 2/kgf cm τ＜［ τ］ ,強度滿足 （ 2）剛度計算 180kpMGJ? ? ??????? （ 24） 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 G—— 彈性剪 切模數(shù) 對 鋼 G= 105 2/kgf cm pJ — — 極慣性矩 ? —— 單位長度扭轉(zhuǎn)角 對空心軸： ? ?4432 1pDJ ? ?? ? = 254 （ ） =15625 4410m?? （ 25） 代入 24 式，得： ? = 186。 （ 2）對軸身Ф 220 處強度校核 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： p抗扭斷面模數(shù) 316p DW?= cm3 pJ —— 極性慣矩 3 40 .132p DJD?? ? ?* 4410m?? 180kpMGJ??? ??????= 186。 4 []tF TPPh l dlh? ? ? （ 27） 式中 [P]—— 較弱材料的許用壓強，見機械設(shè)計基礎(chǔ) P88 2t TF d? ， T 為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩， d 為軸徑。 4 5 10 15 .4345 25 0 22 0tp F XXh l X X? ? ? ? 因此鍵為靜聯(lián)接，且載荷性質(zhì)為沖擊，其 [ p? ]=50， 故強度滿足。 工程中的一些聯(lián)接件，如鍵、銷釘、螺栓及鉚釘?shù)?，都是主要承受剪切作用的?gòu)件。 圖 21 水輪機導(dǎo)水機構(gòu)圓柱銷結(jié)構(gòu)示意圖 其中，圓柱銷的剪切力計算為： 24 []FdZ????? （ 28） 式中： F—— 橫向力， N d—— 銷的直徑， mm Z—— 銷數(shù) [? ]—— 銷的許用剪切力， Mpa，取 80 Mpa 接著，圓柱銷的擠壓力計算為： 4 []yyTDdL???? （ 29） 式中： T— — 轉(zhuǎn)矩， L—— 銷長， mm， L=（ 1～ ） D 通過對設(shè)計中不同圓柱銷的受力情況分析，進(jìn)行以下的強度校核： 圓柱銷的校核 代入公式 29，得： 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 64 9. 55 10 28 .9 4 [ ]22 0 40 15 0yyXXXX??? ? ? 故其擠壓強度滿足要求。 裝配圖設(shè)計是在總體方案，主要參數(shù)和尺寸等初步擬訂的基礎(chǔ)上設(shè)計具體的結(jié)構(gòu)；這時要綜合考慮工作要求，強度，剛度，壽命，加工，裝拆，調(diào)整，潤滑，檢測，維修及經(jīng)濟等多方面的因素，采用“由主到次，由粗到細(xì)”，“邊繪圖，邊計算，邊修改”的方法逐步完成，才能得到較好的結(jié)構(gòu)。此外，在設(shè)計、裝配、調(diào)整、檢驗和維修時都需要用到裝配圖。 在使用或維修機械設(shè)備時，也需要通過裝配圖來了解機器的性能、結(jié)構(gòu)、傳動路線、工作原理、維護(hù)和使用方法。還可請人提意見以求設(shè)計得更好。 此次課程設(shè)計不要求畫出所有的零件圖，因此可提前在此基礎(chǔ)上畫正式裝配圖的細(xì)線底圖。要畫時須一次用深線條畫規(guī)矩，將來不再加深了（因它屬細(xì)線，不好加深）； (5)中心線也應(yīng)一次畫好不再加深； (6)分規(guī)量尺寸時，盡量不要把圖紙上扎小孔。 (3)把漏掉的線補上。軸肩太高或過底，零件在軸上有過 定位和裝拆存在問題等。要注意鉛筆的硬度。其孔與桿的間隙相當(dāng)于留出一道細(xì)白線，且越細(xì)越好，更須兩邊對稱。在不能用方向分開時才允許用不同傾斜度和密度來區(qū)別。畫大面積剖面時應(yīng)勤削磨鉛筆，以保證粗細(xì)一致。 （ 四 ） 明細(xì)表的填寫 標(biāo)準(zhǔn)件寫國家標(biāo)準(zhǔn)的編號 非標(biāo)準(zhǔn)件寫圖號 圖號 :裝配圖可為 RSJ10700、 JQ00、 WJ00 零件圖可為 RSJ1070X、 JQ0X、 WJ0X 標(biāo)準(zhǔn)件：包括尺寸規(guī)格。 在 調(diào)速軸 中注：齒輪的轂孔與軸：注分子 /分母 軸承與軸；只注軸的公差 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 軸承與孔；只注孔的公差 軸外伸段軸頭直徑：注軸的公差 其余的公差配合可不注。對于已標(biāo)準(zhǔn)化 (或規(guī)格化 )了的零件 (如螺栓、螺母、滾動軸承等 )可先用示意法僅表示其外形輪廓尺寸，對一些倒圓、倒角等細(xì)部尺寸以及剖面線均無需畫出。 二 .部件裝配草 圖的設(shè)計和繪制 在組成機械的各部件中應(yīng)選擇對機械總體關(guān)聯(lián)和影響最大的部件先行設(shè)計。 在選擇圖樣比例和布置圖面之前，應(yīng)根據(jù)傳動件的中心距、頂圓直徑及輪寬等主要結(jié)構(gòu)尺寸及參考相近似的裝配圖，估計出 外廓尺寸，并考慮零件序號、尺寸標(biāo)注、明細(xì)表、標(biāo)題欄、技術(shù)特性表及技術(shù)要求的文字說明等所需田面空間，選擇圖樣比例、合理布置田面．通常將正視圖和俯視圖布置在圖紙左側(cè)，明細(xì)表、標(biāo)題欄和技術(shù)特性布置在圖紙右側(cè)。 、軸承及鍵聯(lián)接的校核計算 根據(jù)以上初繪草圖階段所定的軸的結(jié)構(gòu)、支點和軸上零件的力作用點，分析軸所受的力，按適當(dāng)比例繪制彎矩圖、扭矩圖及當(dāng)量彎矩圖，并在其上標(biāo)出特征點的數(shù)值；同時在結(jié)構(gòu)圖上判定并標(biāo)出軸的若干危險剖面．參照教材對各危險剖面校核軸的強度．校核時若發(fā)現(xiàn)軸的強度不夠，則應(yīng)加大軸徑，或修改蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 軸的結(jié)構(gòu)參數(shù) (如加大圓角半徑等 )，以降低應(yīng)力及應(yīng)力集中程度。如軸伸出端的位置，電動機的布置及外接零件 (帶輪和聯(lián)軸器等 )的匹配是否符合傳動方案的要求。視圖表達(dá)是否符合機械制圖標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，投影是否正確，可重點檢查三個視圖的投影關(guān)系是否協(xié)調(diào)一致，螺孔及滾動軸承等的規(guī)定畫法和簡化畫法是否正確，學(xué)生自己檢查和修正裝配 草圖。 一 .按機械制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制結(jié)構(gòu)視圖 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 裝配工作圖各視圖都應(yīng)完整、清晰，避免采用虛線表示零件的結(jié)構(gòu)形狀，對必須表達(dá)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或細(xì)部結(jié)構(gòu)，可以用局部剖視或向視圖表示。 也可以在原裝配草圖上繼續(xù)進(jìn)行裝配工作圖的繪制與總成設(shè)計工作。 表明各配合零件之間裝配關(guān)系的尺寸 ，如傳動件與軸頭，軸承內(nèi)孔與軸頸，軸承外圍與軸承座孔的配合尺寸。對于 裝配關(guān)系清楚的零件組 (如螺栓、螺母及墊圈 )，可用一條公用指引線，但各零件仍應(yīng)分別給予編號。對裝配圖中每一個序號均應(yīng)在明細(xì)表中由下向上順序編填，各標(biāo)準(zhǔn) 件應(yīng)按規(guī)定方式標(biāo)記。各項具體的技術(shù)要 求是根據(jù)該設(shè)計要求編寫的。 運動簡圖通常僅表示機械傳動系統(tǒng)和布局大意，進(jìn)行裝配草圖設(shè)計時應(yīng)進(jìn)蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 一步考慮選擇結(jié)構(gòu)方案。最后選定方案為通過來液壓系統(tǒng)的控制使得調(diào)速軸的旋轉(zhuǎn)傳遞扭矩，使搖臂、連桿工作來控制導(dǎo)葉的打開和閉合，從而實現(xiàn)導(dǎo)水控制。 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 4 零件工作圖的設(shè)計和繪制 零件工作圖設(shè)計概述 裝配圖只是確定了機器或部件中各個部件或零件間的 相對位置關(guān)系、配合要求和總體尺寸，至于每個零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸只得到反映，因而裝配圖不能直接作為加工零件的依據(jù)。 機器或部件中每個零件的結(jié)構(gòu)尺寸和加工等方面的要求在裝配圖中沒有完全反映出來。一張正確設(shè)計的零件工作圖可以起到減少廢品、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)率和機械使用性能的作用，在機械設(shè)計課程設(shè)計中，繪制零件工作圖的目的主要是鍛煉學(xué)生的設(shè)計能力及掌握零件工作圖的內(nèi)容、要求和繪制方法。 要求每一零件單獨繪制在一張標(biāo)準(zhǔn)圖幅中，應(yīng)根據(jù)視圖輪廓大小，考慮標(biāo)注尺寸，書寫技術(shù)條件以及標(biāo)題欄等占據(jù)的位置，合理布置圖面。標(biāo)注的尺寸應(yīng)齊全，不遺漏，不重復(fù)，也不能封閉。自由尺寸公差一般可不標(biāo)出。在常用參數(shù)值范圍內(nèi)，推薦優(yōu)先選用 Ra 參數(shù)。一般包括： (1)對鑄造或鍛造毛坯的要求。 (3)對加工的要求。 零件工作圖的標(biāo)題欄是用以說明該零件的名稱 、材料、圖號、比例及責(zé)任者