【文章內(nèi)容簡介】 潤滑功能的工 程塑料代替，這樣不僅簡化了結構，而且節(jié)省了大量的有色金屬，降低成本。本次設計中采用復合軸套， 即采用 HT18— 38 作套，內(nèi)表面涂復尼龍 1010 制成復合軸套 δ′值指復合軸套尼龍層厚度的參考值。 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 朱國俊：大峽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)。 （ 2） 座環(huán)的鑄造應符合一般大部件的鑄造技術條件，其加工面的光潔度和公差要求參見下圖： 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 19 圖 17 座環(huán) 此外，還需對制造質(zhì)量提出如下要求： a)所有過流表面打磨光滑，相當于光潔度▽ 3； b)固定導葉進口端節(jié)距誤差不超過 ； c)頂蓋與底環(huán)把合面平行度誤差不超過 毫米 /米； d)分瓣結構的合縫面光潔度為▽ 5，合縫面間隙一般不超過 毫米，局部允許有 ～ 毫米間隙（深度小于接合縫的 1/3，長度不超過接合縫總長的1/5）。 頂蓋與支持蓋 頂蓋與支持蓋是水輪機的主要部件，要求有足夠的強度和剛度，因此再此次 設計中采用了焊接頂蓋，材料 ZG30。支持蓋和頂蓋見下圖： 朱國?。捍髰{水電站水輪機結構設計及其 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，設計時主要考慮剛度，不作強度計算。底環(huán)都采用 ZG30 鑄造，而且由于本次設計對象所處的流域?qū)儆诙嗄嗌澈恿?，故在底環(huán)的過流表面應鋪設抗磨板。本次設計中的抗磨板采用 18毫米厚的 A3 鋼板。由于受運輸條件的限制，本次設計中的底環(huán)應分四瓣鑄造，底環(huán)大 概結構見下圖： 圖 20 底環(huán) 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 21 主軸 （ 1） 主軸 主軸是水輪機的主要部件，它的毛坯采用 ZG20MnSi 整鍛。由于本機組是大型的軸流式水輪機，因此在主軸內(nèi)裝有操作油管，所以主軸必須要有中心孔。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。 主軸一端與發(fā)電機相連，另一端與轉輪相連。軸的尺寸如下 表 ： 表 17 主軸尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） D DФ Db Dp D2 D3 d d′ db d1 1200 1830 1575 1220 1815 1300 1100 1100 125 130 d2 h h1 l l1 l2 s s1 a m 188 240 270 60 85 12 300 360 35 2 R R1 R2 R3 f Z c c1 c2 120 30 350 5 2 20 16 20 4 其符號所代表的意義如下圖 21所示： 朱國?。捍髰{水電站水輪機結構設計及其 CAD 22 d39。D 3D φD 2D PDD φD 3dh1m45176。s1sl1lc1245176。d 260176。md 1Db Zdbsas1R2f45176。15176。RR160176。d 1hDb Zc2cml2l1db水輪機端 圖 21 主軸 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 23 （ 2） 聯(lián)軸螺釘?shù)某叽纾海ǜ鶕?jù)主軸的外徑選?。? 表 18 聯(lián) 軸螺釘 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 螺釘 l l′ l0 l1 l2 l5 M120 4 600 545 300 120 130 510 l5′ db D h d1 d2 s 455 125 185 85 114 112 160 其符號所代表的意義見下圖 22： d2l 2l 0l 1dbC1d7R1l 3l39。 5S Dh l39。RC 145176。 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。這一種密封的結 構形式很多，朱國俊：大峽水電站水輪機結構設計及其 CAD 24 如盤根、墊料式密封，單層或雙層橡膠密封，徑向式端面碳精塊（尼龍塊）密封，水泵密封等等。在本次設計中采用的是水壓式端面密封，其結構見下圖23。另一種是機組停機檢修軸承和軸承下部主軸密封時防止尾水往機坑內(nèi)泄漏的檢修密封。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。在本次設計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 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 25 水導軸承 水輪機導軸承型式很多，目前比較常用的有水潤滑的橡膠軸承 。稀油潤滑帶有轉動油盤、斜油槽自循環(huán)的筒式軸承和稀油潤滑油浸式分塊瓦軸承。其它型式軸承如稀油潤滑畢托管上油方式軸承，在中、小型機組中雖有采用， 但 近期 已被斜 油槽自循環(huán)的筒式軸承所代替。干油潤滑軸承國內(nèi)運用不多?？紤]到本電站的水質(zhì)不干凈、含沙量大，清潔水源少，所以采用了稀油潤滑筒式軸承。 稀油潤滑筒式軸承 圖 25 水導軸承 （ 1）軸瓦高度 L 統(tǒng)計資料表明，軸瓦高度與直徑的比值都在 ～ 1 的范圍內(nèi)，一些試驗資料表明軸承的摩擦系數(shù)在上述范圍內(nèi)數(shù)值最小。所以軸瓦高度 L=（ 600～1200）毫米，參照《水輪機設計手冊》中的表 13— 14 最終取 L＝ 750mm。 （ 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。目前設計中采用的油槽升角一般為 500～ 700，實踐表明上油效果很好。在體外冷卻的方式中，采用 β ＝ 500，所以本次設計中取 β ＝ 500。 朱國俊：大峽水電站水輪機結構設計及其 CAD 26 β 圖 26 油槽 升角 （ 3）油槽截面尺寸和槽數(shù) 為了減少潤滑油在油槽中的阻力，并保證相鄰油槽間的瓦面上都能得到充分的潤滑油，形成油膜，故采用下圖 27 所示的 油槽 形狀 。 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(nèi)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 。 軸承體上合金層不宜太厚。較厚的合金層不僅增加合金材料的消耗，也會導致瓦面受熱后相對變形增大，影響軸承間隙，增加磨損。目前設計中一般取 （毫米）毫米＝＝ 13)6~4(?a? δ —— 合金層厚度（毫米） a—— 斜油槽的深度（毫米） 合金澆注槽的尺寸大小如下 表 20 所示 ： 表 20 合金澆注槽的尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） δ h L1 L2 l1 l2 13 4 30 14 50 H Z Z1 R c 40 20 4 5 4 其符號所代表的意義見下圖 28： C45176。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(jīng)驗公式?jīng)Q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。這種冷卻方式目前采用較多，這種結構中通常由冷卻器、擋油箱、溢流板、擋油管等組成。冷卻器多數(shù)采用黃銅管，在布置條件許可下排列成扁方形，可以降低擋油 箱的高度。擋油箱、溢流板、擋油管的作用是保證熱油都能經(jīng)過冷卻器后再經(jīng)回油管返回轉動油盆，以改善冷卻效果。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 。在本機組上，擋油箱采用鋼板焊接，把合在軸承體上。 （ 7）確定稀油潤滑筒式軸承的尺寸 查《水輪機設計手冊》確定稀油潤滑筒式軸承的尺寸如下 表 21 所示 ： 表 21 稀油潤滑筒式軸承 尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） DP L Da Db Dd h H b δ 1220 750 1850 1900 1450 420 950 50 t E F t1 Z0 d0 Z2 d2 5 2 80 12 32 M42 6~8 M42 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 29 其符號所代表的意義如下圖 29 所示： t 1d0 Z0 d2 Z2e/ 2S1S2DaDPDbDdE 圖 29 稀油潤滑筒式軸承 控制環(huán) 控制環(huán)是傳遞接力器作用力，并通過傳動機構轉動導葉的環(huán)形部件，在本次設計中采用 ZG30 鑄造，由于該件尺寸太大，可采用分瓣鑄造的結構。其結構尺寸見下表 22： 表 22 控制環(huán) 尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） DC Z0 Dy 5600 24 5750 R S 18 35 其符號所代表的意義如下圖 30 所示： 座環(huán) 圖 30 控制環(huán) 朱國?。捍髰{水電站水輪機結構設計及其 CAD 30 表 23 大耳環(huán)處尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） d1 d2 d3 190 185 380 h1 h2 70 220 其符號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 數(shù)值 （ mm） d2 h1 R 110D 100 110 其符號所代表的意義如下圖 32 所示 小耳環(huán) 圖 32 小耳環(huán) 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 31 葉片操作系統(tǒng) 葉片操作系統(tǒng)的結構型式有很多種，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。一種是帶操作架傳動的直連桿機構；一種是不