【導(dǎo)讀】站的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)。本次設(shè)計是在給定水輪機(jī)基本參數(shù)的前提下，通過查閱相關(guān)的設(shè)計手冊，由于大峽水電站的機(jī)組是轉(zhuǎn)槳式的，所以在這一部分中還包括了葉片。第二部分是對導(dǎo)水機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。這部分主要是根據(jù)接力器。直徑設(shè)計導(dǎo)水機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)。最后一部分則是根據(jù)設(shè)計手冊上推薦的方法對主。要部件進(jìn)行強(qiáng)度校核。其中，導(dǎo)葉的校核采用編程計算。由于本次設(shè)計采用了計算機(jī)繪圖，因此使得設(shè)計過程變得簡單快捷。

　　

【正文】 2 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 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） db d1 d2 d3 230 370 212 90 h1 R Φ 1 Φ 2 38 105 M36 26 朱國俊：大峽水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計及其 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 數(shù)值 （ mm） d d1 h 110 125 6 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（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)力計算： 此次設(shè)計的主軸材質(zhì)為 ZG20MnSi，查水輪機(jī)設(shè)計手冊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）。 主軸傳遞的扭矩： 73 ??? ＝＝KM （公斤 厘米） 水輪機(jī) 的 軸向水推力為： 朱國?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)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(yīng)力： )/(500)/( 2257 厘米公斤厘米公斤＝ ?????ZKWM? 轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)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(jī)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(yīng)力 扭應(yīng)力： ）（公斤／厘米公斤／厘米＝ 2257 500)( ?????ZKWM? 由軸向力引起的軸身拉應(yīng)力為： 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 47 ）厘米（公斤厘米牛 2222 7202/199)/()80120( )( 4 ?????????? DD TFP aZb ??則軸的相當(dāng)應(yīng)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(yīng)力滿足設(shè)計要求，其外徑為 米，內(nèi)徑為 米。 薄壁軸 法 蘭與軸身聯(lián)接處應(yīng)力的計算： S1/2δ PD 1δ 0*DD bD Fh1hLd Lρd spR CPS1/2S1αDD 0p 圖 46 主軸法蘭 （ 1） 計算法蘭實際預(yù)緊系數(shù) 按聯(lián)軸螺釘預(yù)緊應(yīng)力為 1200 公斤 /厘米 2求法蘭實際預(yù)緊系數(shù) ??? ? ? P z1200F0?? 朱國?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計及其 CAD 48 式中 F0—— 聯(lián)軸螺釘螺紋最弱斷面面積 4200 dF ?? 0d —— 聯(lián)軸螺釘最弱斷面直徑（厘米） 因為 )(12)(1200 cmmmd ?? ，且 （ 公 斤 ）67 ???? NP ，20＝z , ）（厘米 220 1 3412 ??? ?F ，所 以得到： ? ? 1 1 31 2 0 01 2 0 0 6360 ?????? ???P zF＝? （ 2） 計算法蘭 聯(lián)接接觸面寬度 大的預(yù)緊系數(shù)對應(yīng)大的法蘭接觸寬度 X，采用試算法確定法蘭聯(lián)接接觸面寬度 X，使與 X 對應(yīng)的法蘭預(yù)緊系數(shù) ? ???＝ 。 一般水輪機(jī)設(shè)計中，對軸流式水輪機(jī)的法蘭接觸面寬度可作如下要求： ? ?（厘米）～ 412 ???? LbF dRRX 取 32 ???? LbF dRRX進(jìn)行 計算 ， ? ?厘米183?FD ， （厘米） ?bD ，? ??Ld ，則： ? ?厘米2232 ????????? LbF dDDX a）計算法蘭接觸面參數(shù) ? ? ??????? XRRabF ? ? ??????? XRRbbF fF ? ? 4)2(4 222 LFF dzXDD ?? ???? 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 49 ? ?? ? ? ?24222 8 31 8 34 厘米????????? ?? b）計算螺釘?shù)娜岫认禂?shù)。 1 0 41242????????bfzdF?? ＝ c）計算下列系數(shù) ? ? 0 ????? ??p )( 00 厘米＝ ??? DD? 1 ?? Stg? ?????PPR ?? 270 3 8 011 ?????????? ? ?? tghhA ???????? ??? z a bdRRLhLRAA bFbbcp20313013ln2c o ??? 400915ln27272( 3 8 33 ????????? ) 2 ????? ? 101 ??????? ??????????? ?? AARXF cp ? ? ? ? ????????? ?bRRF cpb 朱國?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計及其 CAD 50 10263 ?????????? ??zFELFbbb 400812ln 26360214 ??????????????cpbbcpFfRz a bdERRRhEF ?＝ 94615 27 ????????ff FEhF d）計算 ? 98 810541 4321 ??????? ????????? ??FFbF FFFF?? ????? 可以不必重新進(jìn)行試算，直接進(jìn)行下一步計算。 （ 3） 計算法蘭與軸接觸面的內(nèi)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(yīng)力 彎曲應(yīng)力： )/( 22 40 0 厘米公斤????? ?? Mw 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 51 拉應(yīng)力： ? ? ? ?222 62021 / )( 厘米公斤?????? DD Pb? 扭應(yīng)力： gkkWM???＝ 根據(jù)1DDF 和1D? 值 查《水輪機(jī)設(shè)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(dāng)應(yīng)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(qiáng)度滿足設(shè)計要求。 （ 5） 計算聯(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?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計及其 CAD 52 導(dǎo)葉強(qiáng)度的計算 在前面的設(shè)計中，導(dǎo)葉的材料采用的是 ZG14Cr5Cu，其強(qiáng)度極限? ? 兆帕588?? 。 考慮到導(dǎo)葉工作的安全裕量，取安全系數(shù)為 ，故許用應(yīng)力為 ? ? 兆帕420?? 。 計算中用到的基本數(shù)據(jù)與尺寸如下： 計入升壓后的水頭： （米）39。?H 導(dǎo)葉分布圓直徑： （厘米）8120 ?D 導(dǎo)葉體高度： （厘米）2800 ?b 導(dǎo)葉數(shù)目： 240?z 導(dǎo)葉體的慣性矩： ）（厘米 444108?DJ 導(dǎo)葉體斷面模數(shù)： ）（厘米 43410?DW 接力器直徑： （厘米）75?cd 接力器導(dǎo)管直徑： （厘米）30?md 接力器工作油壓： ）厘米（公斤 2/25?P 導(dǎo)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(dǎo)葉臂間的夾角： ?? ? 其它一些尺寸數(shù)據(jù)： 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(shè)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