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

　　

【正文】 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 ) 軸身應力計算： 此次設計的主軸材質為 ZG20MnSi，查水輪機設計手冊可得該軸身的許用應力： 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 的 軸向水推力為： 46 )( 742m a x21 NHDkP z ???????? ? 軸身抗扭斷面模數(shù)： )()12080(116 )(116 3543403 厘米???????? ????????? ?? DDDW Z ? 扭應力： )/(500)/( 2257 厘米公斤厘米公斤＝ ?????ZKWM? 轉槳式水輪機轉輪總量的估算： )( a x 噸?????? DHdG BL 主軸總量： LZ GG )~(? 取 噸）( ???? LZ GG 則水輪機總的軸向力： )( 3 LZZZLZ GGPGGPP ???????? )()( 737 NP ???????? 即 )( 6 公斤??P 軸身斷面 面積： )(6280)80120(4)(4 222202 厘米????? ?? DDF Z 軸身應力 扭應力： ）（公斤／厘米公斤／厘米＝ 2257 500)( ?????ZKWM? 由軸向力引起的軸身拉應力為： 47 ）厘米（公斤厘米牛 2222 7202/199)/()80120( )( 4 ?????????? DD TFP aZb ??則軸的相當應力為： ）厘米（公斤厘米公斤 222222 /1000)/( ??????? ??? bnp故主軸的軸身的應力滿足設計要求，其外徑為 米，內徑為 米。 薄壁軸 法 蘭與軸身聯(lián)接處應力的計算： S1/2δ PD 1δ 0*DD bD Fh1hLd Lρd spR CPS1/2S1αDD 0p 圖 46 主軸法蘭 （ 1） 計算法蘭實際預緊系數(shù) 按聯(lián)軸螺釘預緊應力為 1200 公斤 /厘米 2求法蘭實際預緊系數(shù) ??? ? ? P z1200F0?? 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 ??? ?F ，所 以得到： ? ? 6360 ?????? ???P zF＝? （ 2） 計算法蘭 聯(lián)接接觸面寬度 大的預緊系數(shù)對應大的法蘭接觸寬度 X，采用試算法確定法蘭聯(lián)接接觸面寬度 X，使與 X 對應的法蘭預緊系數(shù) ? ???＝ 。 一般水輪機設計中，對軸流式水輪機的法蘭接觸面寬度可作如下要求： ? ?（厘米）～ 412 ???? LbF dRRX 取 32 ???? LbF dRRX進行 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 ?? ???? 49 ? ?? ? ? ?24222 4202221831834 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 ?? 011 ?????????? ? ?? tghhA ???????? ??? z abdRRLhLRAA bFbbcp20313013ln2c ??? 400915ln27272( 33 ????????? ) 2 ????? ? 101 ??????? ??????????? ?? AARXF cp ? ? ? ? ????????? ?bRRF cpb 50 10263 ?????????? ??zFELFbbb 400812ln 26360214 ??????????????cpbbcpFfRz a bdERRRhEF ?＝ 94615 27 ????????ff FEhF d）計算 ? 98 810541 4321 ??????? ????????? ??FFbF FFFF?? ????? 可以不必重新進行試算，直接進行下一步計算。 （ 3） 計算法蘭與軸接觸面的內力矩 10)]1(1[ A bKPM ????? ?? 式中 ??? cpbRRK ??? cpRbb ? ?? ? ? ?厘米460 ???????????M （ 4)計算法蘭與軸聯(lián)接面的應力 彎曲應力： )/( 22 40 0 厘米公斤????? ?? Mw 51 拉應力： ? ? ? ?222 62021 / )( 厘米公斤?????? DD Pb? 扭應力： gkkWM???＝ 根據(jù)1DDF 和1D? 值 查《水輪機設計手冊》得 ??? ，且算得 gkW 為： )( 354341031 厘米?????????? ????????????????? ?????????? DDDWgk? 所以： )/( 25 7 厘米公斤＝ ?????gkKWM??? 則相當應力為： ? ? ? ? )/( 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)接處得強度滿足設計要求。 （ 5） 計算聯(lián)軸螺釘分布圓斷面彎曲應力 彎矩： ? ? bzdR zPPMLbbb ? ???? 1 1?? 式中： ? ?公斤43 4202021 ????? ???????? ??? MLbdP bbb? ? ? ?厘米厘米公斤 / 46 ?????? ????????bM彎曲應力： ? ? ）厘米（公斤厘米公斤 22221/900/ ????? hM bbw? 52 導葉強度的計算 在前面的設計中，導葉的材料采用的是 ZG14Cr5Cu，其強度極限? ? 兆帕588?? 。 考慮到導葉工作的安全裕量，取安全系數(shù)為 ，故許用應力為 ? ? 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 導葉分布圓直徑： （厘米）8120 ?D 導葉體高度： （厘米）2800 ?b 導葉數(shù)目： 240?z 導葉體的慣性矩： ）（厘米 444108?DJ 導葉體斷面模數(shù)： ）（厘米 43410?DW 接力器直徑： （厘米）75?cd 接力器導管直徑： （厘米）30?md 接力器工作油壓： ）厘米（公斤 2/25?P 導葉材料的彈性系數(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 53 計算簡圖如下： l 5J cl 2R b R cl 4cbal 3Ll 1R a5ⅢⅡⅠ3 421p sJ bⅠ ⅢⅡ54321P PJ dJ ad2dcdbdal al bl clpCBA 圖 47 導葉校核計算簡圖 導葉的強度是以三點支梁的型式，應用馬克士威 — 馬爾公式計算的，在本次設計中采用編程計算，其計算程序 見附錄中的附錄 1。 該程序的運行結果如下： spline 1 , , , , , , , , , , , spline 2 54 , , , , , , , , , , , spline 3 , , , , , , , , , , , spline 4 , , , , , , , , , , , spline 5 , , , 55 , , , , , , , , yc Ra Rb RC σ ga σ gb σ gc 從程序 結果中 可以看到最大應力發(fā)生在 4 截面撓度為 厘米的時候，其最大應力為 兆帕小于許用應力 420 兆帕，故導葉的強度符合設計要求。復核若干斷面的程序 見附錄 2 程序運行結果如下： m a t b 由結果看出復核的各個斷面的應力都小于許用應力。故導葉的材料強度合格。 56 致 謝 本文是在羅興锜教授的悉心指導下完成的，在此期間，廖偉麗老師、郭鵬程老師和鄭小波老師給予了極大的幫助 并提出