【正文】 面寬度可作如下要求： ? ?（厘米）～ 412 ???? LbF dRRX 取 32 ???? LbF dRRX進(jìn)行 計(jì)算 ， ? ?厘米183?FD ， （厘米） ?bD ，? ??Ld ，則： ? ?厘米2232 ????????? LbF dDDX a）計(jì)算法蘭接觸面參數(shù) ? ? ??????? XRRabF ? ? ??????? XRRbbF fF ? ? 4)2(4 222 LFF dzXDD ?? ???? 熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 49 ? ?? ? ? ?24222 8 31 8 34 厘米????????? ?? b）計(jì)算螺釘?shù)娜岫认禂?shù)。 圖 43 叉頭銷(xiāo) 熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 43 叉頭銷(xiāo)的尺寸大小如下 表 35： 表 35 叉頭銷(xiāo)的尺寸 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 （ mm） dn d d1 d2 d3 h h1 H 100dc 100gb 95gb 99 91 128 46 214 h2 D b R c d0 r 12 88 2 4 4 2 （ 9） 端蓋的結(jié)構(gòu)如下圖所示： 2 φ 1均布3 φ 2d 5d6Rd 1d 2hh15d 3d 4φ3 圖 44 端蓋 端蓋的尺寸大小如下 表 36： 表 36 端蓋的尺寸 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 （ mm） db d1 d2 d3 230 370 212 90 h1 R Φ 1 Φ 2 38 105 M36 26 朱國(guó)?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其 CAD 44 d4 d5 h 52 260 48 Φ 3 d6 64 130 （ 10） 補(bǔ)償環(huán)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖： hdd 1 圖 45 補(bǔ)償環(huán) 補(bǔ)償環(huán)的尺寸大小如下 表 37： 表 37 補(bǔ)償環(huán)的尺寸 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 （ mm） d d1 h 110 125 6 熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 45 第 4 章 強(qiáng)度校核 主軸的強(qiáng)度校核 基本參數(shù)的意義： 主軸傳遞的最大功率： N (千瓦） 水輪機(jī)的正常轉(zhuǎn)速： Hn (轉(zhuǎn)／分 ) 水輪機(jī)的飛逸轉(zhuǎn)速： pn (轉(zhuǎn)／分） 軸向水推力： zP (公斤 ） 轉(zhuǎn)輪重量： LG (公斤 ) 軸自重： ZG (公斤 ) 總軸向力： ZLZ GGPP ??? (公斤 ) 軸身外徑： D(厘米 ) 軸身內(nèi)徑： 0D (厘米 ) 軸 法 蘭直徑： FD (厘米 ) 聯(lián)軸螺釘分布圓直徑： bD (厘米 ) 法蘭厚度： 1h (厘米 ) 聯(lián)軸螺釘數(shù)： z (厘米 ) 軸身應(yīng)力計(jì)算： 此次設(shè)計(jì)的主軸材質(zhì)為 ZG20MnSi，查水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)可得該軸身的許用應(yīng)力： τ ＝ 500（公斤／厘米 2）， σ np=1000（公斤／厘米 2）。d 3L 1r 1rd4d1C 130176。 叉頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)葉 臂、連接板、叉頭、叉頭銷(xiāo)、連接螺桿、螺帽、分半鍵、剪斷銷(xiāo)、軸套、端蓋和補(bǔ)償環(huán)等組成。本次設(shè)計(jì)對(duì)葉片操作系統(tǒng)的選擇已力求滿(mǎn)足上述要求。 帶操作架的直連桿機(jī)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)一般用在葉片數(shù)為 4～ 6 的中小型機(jī)組中，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下： （ 1）葉片轉(zhuǎn)角在中間位置時(shí)，轉(zhuǎn)臂水平，連桿垂直，動(dòng)作 中操作架圓周分力較小。在體外冷卻的方式中，采用 β ＝ 500，所以本次設(shè)計(jì)中取 β ＝ 500。 5S Dh l39。 頂蓋與支持蓋 頂蓋與支持蓋是水輪機(jī)的主要部件，要求有足夠的強(qiáng)度和剛度，因此再此次 設(shè)計(jì)中采用了焊接頂蓋，材料 ZG30。 （ 1） 葉形 圓柱式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的導(dǎo)葉葉形 ，通常有對(duì)稱(chēng)形和非對(duì)稱(chēng)形（正曲率）兩種標(biāo)準(zhǔn)葉形。一種是用分別整體鑄造；一種是采用分開(kāi)鑄造，加工后用螺釘或銷(xiāo)釘?shù)葯C(jī)械零件組合。 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是 針 對(duì)大峽水電站的 具體情況對(duì)其 水輪機(jī)結(jié)構(gòu) 進(jìn)行 設(shè)計(jì) ，在設(shè)計(jì)中不僅對(duì)其總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，還特別對(duì)水輪機(jī)的轉(zhuǎn)槳式機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 本 次 設(shè)計(jì)是在給定水輪機(jī)基本參數(shù)的前提下，通過(guò)查閱相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得是否合理就成為 電站 能否有效運(yùn)行得關(guān)鍵。 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。 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。本次設(shè)計(jì)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。15176。所以軸瓦高度 L=（ 600～1200）毫米，參照《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的表 13— 14 最終取 L＝ 750mm。其結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)下表 22： 表 22 控制環(huán) 尺寸 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 （ mm） DC Z0 Dy 5600 24 5750 R S 18 35 其符號(hào)所代表的意義如下圖 30 所示： 座環(huán) 圖 30 控制環(huán) 朱國(guó)?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其 CAD 30 表 23 大耳環(huán)處尺寸 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 （ mm） d1 d2 d3 190 185 380 h1 h2 70 220 其符號(hào)所代表的意義如下圖 31 所示： , 圖 31 大耳環(huán)處尺寸 表 24 小耳環(huán)處的尺寸： 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 （ mm） d2 h1 R 110D 100 110 其符號(hào)所代表的意義如下圖 32 所示 小耳環(huán) 圖 32 小耳環(huán) 熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 葉片操作系統(tǒng) 葉片操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式有很多種，它們隨著接力器的布置方式的不同而不同，比較常用的有三種。 （ 2）轉(zhuǎn)臂有效臂長(zhǎng)增加，接力器直徑可縮小，行程增大。環(huán)形部件的合縫面應(yīng)貼合， 對(duì)于本機(jī)組來(lái)說(shuō)，一般局部間隙不應(yīng)大于 ，間隙深度不應(yīng)大于測(cè)量方向的 1／ 3，長(zhǎng)度不超過(guò)合縫面總長(zhǎng)的 20％。245 176。φ17M12C 45 176。 （ 5） 計(jì)算聯(lián)軸螺釘分布圓斷面彎曲應(yīng)力 彎矩： ? ? bzdR zPPMLbbb ? ???? 1 1?? 式中： ? ?公斤43 4202021 3 8 8 o s2 8 ????? ???????? ??? MLbdP bbb? ? ? ?厘米厘米公斤 / 4 0 0 6 46 ?????? ????????bM彎曲應(yīng)力： ? ? ）厘米（公斤厘米公斤 22221/900/ ????? hM bbw? 朱國(guó)?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其 CAD 52 導(dǎo)葉強(qiáng)度的計(jì)算 在前面的設(shè)計(jì)中，導(dǎo)葉的材料采用的是 ZG14Cr5Cu，其強(qiáng)度極限? ? 兆帕588?? 。lh4 5176。R1D CⅠC 1 4 5 176。1 rn r ? 查模型特性曲線(xiàn)得： )(24)(0 mma My ? 所以真機(jī)得最優(yōu)開(kāi) 口為： )(4078100240 0)(00 mmDDaa MMyy ???? 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的裝配尺寸： DCDyD0 Z0φl(shuí)cLHlp 圖 35 導(dǎo)水機(jī)構(gòu) 朱國(guó)?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其 CAD 36 上圖所示導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的裝配尺寸大小如下 表 25 所示 ： 表 25 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的裝配尺寸 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 （ mm） D0 Z0 φ Dc 8100 24 42o 5600 LH lp lc Dy 1033 470 727 5750 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的配 合公差與間隙： （ 1） 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的配合公差參見(jiàn)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配圖。 （ 2）活塞上下運(yùn)動(dòng)由裝在活塞上的套筒和裝在轉(zhuǎn)輪體的銅套引導(dǎo)。這種冷卻方式目前采用較多，這種結(jié)構(gòu)中通常由冷卻器、擋油箱、溢流板、擋油管等組成。在本次設(shè)計(jì)中采用的是空氣圍帶式密封，采用的壓縮空氣壓力是 4～ 7 公斤 /厘米 2，其所采用的圍帶的剖面尺寸見(jiàn)下圖 24： 水壓式密封排水壓力水 圖 23 水壓式端面密封 25 圖 24 空氣圍帶式密封 熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 水導(dǎo)軸承 水輪機(jī)導(dǎo)軸承型式很多，目前比較常用的有水潤(rùn)滑的橡膠軸承 。 主軸一端與發(fā)電機(jī)相連，另一端與轉(zhuǎn)輪相連。套筒結(jié)構(gòu)與主軸材質(zhì)、密封結(jié)構(gòu)和頂蓋的高度有關(guān)。在后面會(huì)專(zhuān)門(mén)有葉片操作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 /ｓ） 額定轉(zhuǎn)速： （ rpm） 吸出高度： （ m） 安裝高程： （ m） 熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2 章 水輪機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)輪的流道尺寸 表 1 轉(zhuǎn)輪流道尺寸 參數(shù) 符號(hào) 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 （ mm） D1 Z1 D0 Z0 b0 dB R1 7000 5 8100 24 2800 3150 1652 R2 d2 d3 d4 h1 h2 h3 6636 3269 3045 3045 1715 861 2086 其符號(hào)所代表的意義見(jiàn)下圖 1： 表 2 轉(zhuǎn)輪室的尺寸 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 （ mm） 計(jì)算參數(shù) 數(shù)值 （ mm） R1 R2 R3 R4 R（球） h1 525 861 1834 6608 3500 1715 h2 h3 h4 D2 D4 α 1491 6965 728 6608 9100 110 其符號(hào)所代表的意義見(jiàn)下圖 2： 朱國(guó)?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其 CAD 4 D 0 Z 0d 1b0 R1 d 2D 1 Z 1d 3球 dB 球 D 1/2R 2d 5h5h4rh3h1d 4 球 圖 1 轉(zhuǎn)輪流道尺寸 圖 2 轉(zhuǎn)輪室流道尺寸 導(dǎo)葉高度及分布圓直徑 由上一節(jié)可知，導(dǎo)葉高度為： b0==2800(mm)，分布圓直徑 D0=，所以 D0==8100（ mm），導(dǎo)葉轉(zhuǎn)角 0176。 由于本次設(shè)計(jì)采用了計(jì)算機(jī)繪圖，因此使得設(shè)計(jì)過(guò)程變得簡(jiǎn)單快捷。其中，導(dǎo)葉的校核采用編程計(jì)算。 （三）葉片操作系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1．根據(jù)機(jī)組的布置型式進(jìn)行葉片操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； 2．繪制葉片操作系統(tǒng)裝配圖及葉片操作系統(tǒng)原理圖； 原始資料 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本參數(shù)如下： 單機(jī)容量： 水輪機(jī)型號(hào)： ZZF23LH700 設(shè)計(jì)水頭： 23(m) 設(shè)計(jì)流量： （ｍ179。 （ 3） 葉片操作機(jī)構(gòu)與接力器 葉片操作機(jī)構(gòu)的型式很多，本次畢業(yè)設(shè) 計(jì)采用的是不帶操作架的結(jié)構(gòu)。） 表 10 圓橡皮條和鴿尾槽的尺寸 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 （ mm） d a b c 16 12 3 其符號(hào)所代表的意義如下圖 10 所示： 圖 10 導(dǎo)葉的密封結(jié)構(gòu) 朱國(guó)?。捍髰{