【正文】 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?? 。 一般水輪機(jī)設(shè)計(jì)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(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 熱能與動(dòng)力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 43 叉頭銷的尺寸大小如下 表 35： 表 35 叉頭銷的尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 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 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?。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(dòng)力工程專業(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）。bd2dnrd3h 2Hhh 1367d120176。d 30 . 5 4 5 176。d 1 圖 40 軸套 熱能與動(dòng)力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 其尺寸大小如下 表 32 所示 ： 表 32 軸套尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） dn d2 d1 100D 110jd 115 h h1 c 110 10 3 （ 6） 分半鍵的結(jié)構(gòu)見下圖： d md cL斜度1： 100b1h 3h 2C 45 176。d 3L 1r 1rd4d1C 130176。d 2c45 176。d2d md R 圖 36 導(dǎo)葉臂 其符號所代表的尺寸大小如下 表 27： 朱國?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其 CAD 38 表 27 導(dǎo)葉臂 尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） db Dc D1 D2 D3 D4 d2 dm d3 d4 230 210D 310d 340 310 340 260 60D M24 32 H L1 h1 h3 e K R1 f1 T 225 25 45 60 10 30 2 表 28 導(dǎo)葉臂銷孔尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） d R B 80D 110 300 C1 h h1 2 80 100 （ 2） 連接板的 結(jié) 構(gòu)如下： D 1h2 45 176。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： HD 1f 1 4 5 176。 叉頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)葉 臂、連接板、叉頭、叉頭銷、連接螺桿、螺帽、分半鍵、剪斷銷、軸套、端蓋和補(bǔ)償環(huán)等組成。 局部間隙值。 （ 2） 配合間隙： 導(dǎo)葉立面間隙。 32211slsmHD rrr ＝???? 根據(jù) rr Qn 11 39。本次設(shè)計(jì)對葉片操作系統(tǒng)的選擇已力求滿足上述要求。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。 （ 3） 采用耳柄式的整體連桿。 （ 5） 操作架多數(shù)采用“工”字形或單層壁加筋結(jié)構(gòu)。 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。 （ 7）確定稀油潤滑筒式軸承的尺寸 查《水輪機(jī)設(shè)計(jì)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(dòng)力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(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)。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。較厚的合金層不僅增加合金材料的消耗，也會導(dǎo)致瓦面受熱后相對變形增大，影響軸承間隙，增加磨損。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。 稀油潤滑筒式軸承 圖 25 水導(dǎo)軸承 （ 1）軸瓦高度 L 統(tǒng)計(jì)資料表明，軸瓦高度與直徑的比值都在 ～ 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。稀油潤滑帶有轉(zhuǎn)動(dòng)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。在本次設(shè)計(jì)中采用的是水壓式端面密封，其結(jié)構(gòu)見下圖23。 5S Dh l39。md 1Db Zdbsas1R2f45176。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(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其 CAD 22 d39。由于受運(yùn)輸條件的限制，本次設(shè)計(jì)中的底環(huán)應(yīng)分四瓣鑄造，底環(huán)大 概結(jié)構(gòu)見下圖： 圖 20 底環(huán) 熱能與動(dòng)力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 主軸 （ 1） 主軸 主軸是水輪機(jī)的主要部件，它的毛坯采用 ZG20MnSi 整鍛。 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。目前已廣泛采用具有自潤滑功能的工 程塑料代替，這樣不僅簡化了結(jié)構(gòu)，而且節(jié)省了大量的有色金屬，降低成本。目前多數(shù)采用整體圓筒的模式，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的機(jī)組的水頭不是很高，所以不考慮在導(dǎo)葉套筒上增設(shè)導(dǎo)葉止推裝置。由于本機(jī)組屬于大型低水頭的機(jī)組，因此采用 圓橡皮條直接鑲?cè)滕澪膊蹆?nèi)封水，這種結(jié)構(gòu)制造簡單， 但 只適用于 40 米水頭以下的機(jī)組， 因?yàn)樗^太高會把 圓橡皮條 沖掉。 （ 1） 葉形 圓柱式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的導(dǎo)葉葉形 ，通常有對稱形和非對稱形（正曲率）兩種標(biāo)準(zhǔn)葉形。其尺寸如下 表所示 ： 熱能與動(dòng)力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 表 6 “λ”型密封 尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） D1 D2 D3 a b c 1061+1 1000+ 1030 10 d e f R 內(nèi)圓緊量 外圓緊量 9 44+ 2 3 — — 2 （ 5） 泄水錐 由于本次設(shè)計(jì)的機(jī)組屬于大型機(jī)組， 故 泄水錐采用鋼板焊接的泄水錐。 葉片操作機(jī)構(gòu)接力器的活塞直徑根據(jù)操作油壓確定。轉(zhuǎn)輪體外圓采用球形結(jié)構(gòu)，以減少容積損失。一種是用分別整體鑄造；一種是采用分開鑄造，加工后用螺釘或銷釘?shù)葯C(jī)械零件組合。厘米） 式中 ： N—— 代表主軸傳遞的功率（千瓦） n— — 代表主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn) /分） 由原始資料得： N== 103KW n=所以， )( 7 4 0 09 7 4 0 0 73 厘米公斤 ?????? nNM 根據(jù)扭力矩與主軸外徑的關(guān)系曲線查得 D=1155（ mm），根據(jù)薄壁軸的標(biāo)準(zhǔn)外徑系列，取標(biāo)準(zhǔn)植 D=1200（ mm） 主軸內(nèi)孔直徑按《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊》上的公式計(jì)算： 4m a x4 4 9 6 1 0 2?n NDDd ?? 式中 ： D—— 主 軸外徑（厘米） 朱國?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其 CAD 6 N—— 主軸傳遞的功率（千瓦） n—— 主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn) /分） τ max—— 最大許用應(yīng)力（公斤 /厘米 2） 初選主軸的材料為 ZG20MnSi,其τ max=550 公斤 /厘米 2 所以根據(jù)主軸內(nèi)孔直徑公式計(jì)算得： )( 34 厘米?? ?????d