【正文】 計(jì)算中用到的基本數(shù)據(jù)與尺寸如下： 計(jì)入升壓后的水頭： （米）39。 （ 5） 計(jì)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? 朱國俊：大峽水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其 CAD 52 導(dǎo)葉強(qiáng)度的計(jì)算 在前面的設(shè)計(jì)中，導(dǎo)葉的材料采用的是 ZG14Cr5Cu，其強(qiáng)度極限? ? 兆帕588?? 。 1 0 41242????????bfzdF?? ＝ c）計(jì)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 朱國俊：大峽水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其 CAD 50 10263 ?????????? ??zFELFbbb 400812ln 26360214 ??????????????cpbbcpFfRz a bdERRRhEF ?＝ 94615 27 ????????ff FEhF d）計(jì)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(jì)算。 薄壁軸 法 蘭與軸身聯(lián)接處應(yīng)力的計(jì)算： S1/2δ PD 1δ 0*DD bD Fh1hLd Lρd spR CPS1/2S1αDD 0p 圖 46 主軸法蘭 （ 1） 計(jì)算法蘭實(shí)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(shí)際預(yù)緊系數(shù) ??? ? ? P z1200F0?? 朱國俊：大峽水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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?yàn)?)(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(jì)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) ? ???＝ 。 主軸傳遞的扭矩： 73 ??? ＝＝KM （公斤 60176。φ17M12C 45 176。1d 0R30176。 圖 42 剪斷銷 剪斷銷的尺寸如下 表 34： 表 34 剪斷銷的尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） D d d2 d3 d4 b b1 80dc4 30 79 90 80 6 5 r h1 h2 h l L 15 80 76 175 （ 8） 叉頭銷的結(jié)構(gòu)如下圖所示： d1C2 177。lh4 5176。h4Bbkhhl 1 圖 41 分半鍵 上述分半鍵的型式是水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊推薦使用的 b 型式的分半鍵，其結(jié)構(gòu)尺寸大小如下 表 33： 表 33 分半鍵尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） dc dm L B l1 l2 h 210 60 225 58 285 230 10 b K c b1 h2 h3 h4 5 25 40 10 朱國?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其 CAD 42 （ 7） 剪斷銷的結(jié)構(gòu)如下： 倒圓角R 0 . 5R 160176。d 2d nhh1C4 5 176。 圖 38 叉頭 叉頭尺寸如下 表 30： 表 30 叉頭尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參 數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） d1 d2 d3 d4 H h h1 M80 4 100D 95D 145 210 30 40 L L1 R r r1 c1 s 215 135 90 20 10 2 32 朱國?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其 CAD 40 （ 4） 連接螺桿的結(jié)構(gòu)見下圖： rSLld3d1（ 左）C 4 5 176。C 1 45 176。245 176。D 145 176。c45 176。R1D CⅠC 1 4 5 176。Ⅰ120176。 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 表 26 叉頭傳動機(jī)構(gòu)裝配尺寸 參數(shù) 符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） dc Z0 d1 dn 750 24 M80 4 100D/dc d d2 h h1 80D4/dc4 110D3/jd 80 100 然后 根據(jù)叉頭傳動機(jī)構(gòu)裝配尺寸查出 傳動機(jī)構(gòu)的 各個 零件 尺寸。 叉頭傳動機(jī)構(gòu)的各個部件的尺寸主要根據(jù)接力器直徑選定。 由于叉頭傳動機(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)中采用了叉頭傳動機(jī)構(gòu)。環(huán)形部件的合縫面應(yīng)貼合， 對于本機(jī)組來說，一般局部間隙不應(yīng)大于 ，間隙深度不應(yīng)大于測量方向的 1／ 3，長度不超過合縫面總長的 20％。根據(jù)水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪直徑與使用水頭查表得導(dǎo)葉的端面間隙為 ～ ，該間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，即要考慮頂蓋剛度對導(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。立面不裝密封橡皮條時，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／ 4 的范圍內(nèi)有不大于 毫米的局部間隙。1 rn r ? 查模型特性曲線得： )(24)(0 mma My ? 所以真機(jī)得最優(yōu)開 口為： )(4078100240 0)(00 mmDDaa MMyy ???? 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的裝配尺寸： DCDyD0 Z0φlcLHlp 圖 35 導(dǎo)水機(jī)構(gòu) 朱國?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其 CAD 36 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 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） D0 Z0 φ Dc 8100 24 42o 5600 LH lp lc Dy 1033 470 727 5750 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的配 合公差與間隙： （ 1） 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的配合公差參見導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配圖。,39。 11 rHDnnrrr ???? )/(1 57 0)/( 6939。 朱國?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其 CAD 34 第 3 章 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)動系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì) 導(dǎo)葉開度 根據(jù)水輪機(jī)的型號、轉(zhuǎn)輪直徑，確定最大可能開度所要求的接力器行程，從而確定傳動系統(tǒng)的參數(shù)。 這種結(jié)構(gòu)的運(yùn)動簡圖如下 圖 34： 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 φ ma x+φ ma x 圖 34 運(yùn)動簡圖 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)輪體的相對尺寸，同時減少轉(zhuǎn)輪的重量。 （ 2）轉(zhuǎn)臂有效臂長增加，接力器直徑可縮小，行程增大。 帶操作架的斜連桿機(jī)構(gòu) 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，轉(zhuǎn)臂與連桿都有較大的傾斜角，運(yùn)動中操作架受較大的圓周分力。 這種結(jié)構(gòu)的運(yùn)動簡圖見 《 槳葉操作系統(tǒng)原理圖 》 。 （ 2）活塞上下運(yùn)動由裝在活塞上的套筒和裝在轉(zhuǎn)輪體的銅套引導(dǎo)。 這種結(jié)構(gòu)的運(yùn)動簡圖如下 圖 33： +φ maxφ max 圖 33 運(yùn)動簡圖 朱國俊：大峽水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其 CAD 32 不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～ 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。 （ 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，防止耳柄固定時與夾板產(chǎn)生偏卡。 （ 2） 轉(zhuǎn)臂與葉片用圓柱銷傳遞轉(zhuǎn)矩，徑向位置由卡環(huán)定位，轉(zhuǎn)臂下部開口，用螺釘夾緊，便于裝拆和緊固卡環(huán)。 這三種結(jié)構(gòu)型式各有特點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)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(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)（論文） 31 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。在本機(jī)組上，擋油箱采用鋼板焊接，把合在軸承體上。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(zhuǎn)動油盆，以改善冷卻效果。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。目前設(shè)計(jì)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。 軸承體上合金層不宜太厚。 朱國?。捍髰{水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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 。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。所以軸瓦高度 L=（ 600～1200）毫米，參照《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊》中的表 13— 14 最終取 L＝ 750mm?？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。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(jī)組中雖有采用， 但 近期 已被斜 油槽自循環(huán)的