【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 橡膠軸承壓力水箱的密封，稀油軸承下部防止機(jī)組漏水的主軸密封。這一種密封的結(jié)構(gòu)形式很多，如盤(pán)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(shè)計(jì)中采用的是水壓式端面密封，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖23。另一種是機(jī)組停機(jī)檢修軸承和軸承下部主軸密封時(shí)防止尾水往機(jī)坑內(nèi)泄漏的檢修密封。這種密封的結(jié)構(gòu)形式有空氣圍帶式、機(jī)械操作式或抬機(jī)密封等多種。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：圖23 水壓式端面密封圖24 空氣圍帶式密封 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。稀油潤(rùn)滑帶有轉(zhuǎn)動(dòng)油盤(pán)、斜油槽自循環(huán)的筒式軸承和稀油潤(rùn)滑油浸式分塊瓦軸承。其它型式軸承如稀油潤(rùn)滑畢托管上油方式軸承，在中、小型機(jī)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(rùn)滑軸承國(guó)內(nèi)運(yùn)用不多。考慮到本電站的水質(zhì)不干凈、含沙量大，清潔水源少，所以采用了稀油潤(rùn)滑筒式軸承。圖25 水導(dǎo)軸承（1）軸瓦高度L統(tǒng)計(jì)資料表明，～1的范圍內(nèi)，一些試驗(yàn)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(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的表13—14最終取L＝750mm。（2）油槽升角β模型試驗(yàn)的資料表明，油槽升角β對(duì)上油量有一定的影響。目前設(shè)計(jì)中采用的油槽升角一般為500～700，實(shí)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(shè)計(jì)中取β＝500。圖26 油槽升角（3）油槽截面尺寸和槽數(shù)為了減少潤(rùn)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(rùn)滑油，形成油膜，故采用下圖27所示的油槽形狀。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(hào)數(shù)值（mm）參數(shù)符號(hào)數(shù)值（mm）abcE725152R1R2Z18（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(yán)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(huì)導(dǎo)致瓦面受熱后相對(duì)變形增大，影響軸承間隙，增加磨損。目前設(shè)計(jì)中一般取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(hào)數(shù)值（mm）參數(shù)符號(hào)數(shù)值（mm）δhL1L2l1l2134301450HZZ1Rc4020454其符號(hào)所代表的意義見(jiàn)下圖28：圖28 合金澆注槽（5）軸承間隙軸承總的平均間隙一般可參照下面的經(jīng)驗(yàn)公式?jīng)Q定：式中 DP——主軸直徑（6）冷卻方式與冷卻裝置的確定稀油潤(rùn)滑筒式軸承一般都裝有冷卻裝置，在本次設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)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(guò)冷卻器后再經(jīng)回油管返回轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)而飛濺出來(lái)。在本機(jī)組上，擋油箱采用鋼板焊接，把合在軸承體上。（7）確定稀油潤(rùn)滑筒式軸承的尺寸 查《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》確定稀油潤(rùn)滑筒式軸承的尺寸如下表21所示：表21 稀油潤(rùn)滑筒式軸承尺寸參數(shù)符號(hào)數(shù)值（mm）參數(shù)符號(hào)數(shù)值（mm）DPLDaDbDdhHbδ122075018501900145042095050tEFt1Z0d0Z2d252801232M426~8M42其符號(hào)所代表的意義如下圖29所示：圖29 稀油潤(rùn)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(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉的環(huán)形部件，在本次設(shè)計(jì)中采用ZG30鑄造，由于該件尺寸太大，可采用分瓣鑄造的結(jié)構(gòu)。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）DCZ0Dy5600245750RS1835其符號(hào)所代表的意義如下圖30所示：圖30 控制環(huán)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）d1d2d3190185380h1h270220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）d2h1R110D100110其符號(hào)所代表的意義如下圖32所示圖32 小耳環(huán) 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。一種是帶操作架傳動(dòng)的直連桿機(jī)構(gòu)；一種是不帶操作架的直連桿機(jī)構(gòu)；還有一種是帶操作架的斜連桿機(jī)構(gòu)。這三種結(jié)構(gòu)型式各有特點(diǎn)。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。（2）轉(zhuǎn)臂與葉片用圓柱銷(xiāo)傳遞轉(zhuǎn)矩，徑向位置由卡環(huán)定位，轉(zhuǎn)臂下部開(kāi)口，用螺釘夾緊，便于裝拆和緊固卡環(huán)。（3）連桿采用二塊夾板，連桿銷(xiāo)受力均勻。（4）操作架上帶有耳柄，便于裝配中調(diào)整，耳柄與操作架配合端面有限位銷(xiāo)，防止耳柄固定時(shí)與夾板產(chǎn)生偏卡。（5）操作架多數(shù)采用“工”字形或單層壁加筋結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下圖33：圖33 運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖這種結(jié)構(gòu)一般用在葉片數(shù)為4～5的大型機(jī)組，它的結(jié)構(gòu)比帶操作架的機(jī)構(gòu)緊湊，重量輕，但轉(zhuǎn)輪體加工工序比較復(fù)雜，周期長(zhǎng)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：（1）取消操作架，連桿和轉(zhuǎn)臂由接力器活塞直接帶動(dòng)。（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)。（3）采用耳柄式的整體連桿。 這種結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖見(jiàn)《槳葉操作系統(tǒng)原理圖》。本次設(shè)計(jì)中采用的槳葉操作系統(tǒng)正是這種結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的對(duì)象是有5個(gè)葉片的大型機(jī)組，且采用這種結(jié)構(gòu)可以減少維修的工作量和轉(zhuǎn)輪體的重量，符合現(xiàn)代轉(zhuǎn)槳式轉(zhuǎn)輪的發(fā)展要求。 這種結(jié)構(gòu)多采用于葉片數(shù)較多的轉(zhuǎn)輪中，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)臂與連桿都有較大的傾斜角，運(yùn)動(dòng)中操作架受較大的圓周分力。限制操作架的導(dǎo)向鍵的數(shù)量和接觸面積都比直連桿多。（2）轉(zhuǎn)臂有效臂長(zhǎng)增加，接力器直徑可縮小，行程增大。（3）耳柄與操作架在固定螺帽處有卡板限位。這種結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下圖34：圖34 運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖在轉(zhuǎn)槳式轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)應(yīng)力求減少輪轂比，即縮小轉(zhuǎn)輪體的相對(duì)尺寸，同時(shí)減少轉(zhuǎn)輪的重量。本次設(shè)計(jì)對(duì)葉片操作系統(tǒng)的選擇已力求滿足上述要求。第3章 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)葉開(kāi)度根據(jù)水輪機(jī)的型號(hào)、轉(zhuǎn)輪直徑，確定最大可能開(kāi)度所要求的接力器行程，從而確定傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)。 原始資料： 水輪機(jī)型號(hào)：ZZ(F23)—LH—700 轉(zhuǎn)輪直徑：＝7000mm 設(shè)計(jì)水頭：＝23m 設(shè)計(jì)流量：＝ 額定轉(zhuǎn)速： =所以額定工況時(shí)的單位轉(zhuǎn)速和單位流量分別為：根據(jù)查ZZF23—LH—7000的模型綜合特性曲線得模型得最大開(kāi)度： 因?yàn)椋? 所以換算成真機(jī)的最大開(kāi)口值為：真機(jī)的最大可能開(kāi)度為：取設(shè)計(jì)水頭下的單位轉(zhuǎn)速與最優(yōu)效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的開(kāi)口值為最優(yōu)開(kāi)口，根據(jù)設(shè)計(jì)水頭下的單位轉(zhuǎn)速查模型特性曲線得： 所以真機(jī)得最優(yōu)開(kāi)口為： 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：圖35導(dǎo)水機(jī)構(gòu)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）D0Z0φDc81002442o5600LHlplcDy10334707275750：（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）配合間隙：導(dǎo)葉立面間隙。立面不裝密封橡皮條時(shí)，一般間隙為零，由于本機(jī)組是大型機(jī)組，因此允許在導(dǎo)葉高度約1／。導(dǎo)葉與頂蓋及底環(huán)配合面的端面間隙?！撻g隙值是指上下端面間隙相等的單邊間隙值，具體設(shè)計(jì)選用時(shí)，即要考慮頂蓋剛度對(duì)導(dǎo)葉端面間隙的影響，還應(yīng)考慮導(dǎo)葉在水壓力作用下可能向上浮起，使間隙減少。局部間隙值。環(huán)形部件的合縫面應(yīng)貼合，對(duì)于本機(jī)組來(lái)說(shuō)，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％。．導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)部分。由于叉頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的受力情況良好，適用于大、中型機(jī)組，所以在本次設(shè)計(jì)中采用了叉頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。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。叉頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的各個(gè)部件的尺寸主要根據(jù)接力器直徑選定。先根據(jù)第二章計(jì)算得出的接力器直徑選得的叉頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配尺寸如下表26所示。表26 叉頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝配尺寸參數(shù)符號(hào)數(shù)值（mm）參數(shù)符號(hào)數(shù)值（mm）dcZ0d1dn75024M804100D/dcdd2hh180D4/dc4110D3/jd80100然后根據(jù)叉頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝配尺寸查出傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的各個(gè)零件尺寸。叉頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖與尺寸如下：（1）導(dǎo)葉臂結(jié)構(gòu)圖如下圖：圖36導(dǎo)葉臂其符號(hào)所代表的尺寸大小如下表27： 表27 導(dǎo)葉臂尺寸 參數(shù)符號(hào)數(shù)值（mm）參數(shù)符號(hào)數(shù)值（mm）dbDcD1D2D3D4d2dmd3d4230210D310d34031034026060DM2432HL1h1h3eKR1f1T22525456010302表28 導(dǎo)葉臂銷(xiāo)孔尺寸參數(shù)符號(hào)數(shù)值（mm）參數(shù)符號(hào)數(shù)值（mm）dRB80D110300C1hh1280100 （2）連接板的結(jié)構(gòu)如下：圖37 連接板表29 連接板的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)符號(hào)數(shù)值（mm）參數(shù)符號(hào)數(shù)值（mm）D1R1KDD2d1d2310D19080D4110D3150M24R2hh1ll1=l2c908010030120