【正文】 油循環(huán)。退火前主軸內(nèi)孔灌以鑄鐵鐵屑或者黃砂，兩端封閉，以減少內(nèi)孔氧化。查《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》 345 頁， 本次設(shè)計(jì)中采用稀油潤滑分塊瓦式軸承，主要是因?yàn)橐韵略颍? 稀油潤滑分塊瓦式軸承雖然有密封在軸承下部，轉(zhuǎn)輪懸臂大，成本高，平面布置尺寸大等缺點(diǎn)，但鑒于其受力均勻，軸瓦研刮、調(diào)整方便，運(yùn)行安全可靠，在大中型機(jī)組中應(yīng)用較多其結(jié)構(gòu)如圖 225： :圖 225 稀油潤滑 分塊瓦式 水導(dǎo)軸承 本次設(shè)計(jì)中， Nr=2500kW， n=125r/min，再參照國內(nèi)部分運(yùn)行機(jī)組的結(jié)構(gòu)參數(shù)， 其 尺寸 對(duì)應(yīng)下表 231： 表 231 水導(dǎo)軸承 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 N（千瓦） 2500 瓦寬 B（毫米） 250 n（轉(zhuǎn) /分） 125 瓦數(shù) 10 軸頸直徑（毫米） 610 B/L 軸頸直徑 De（毫米） 738 軸瓦單邊間隙（毫米） 瓦高 L（毫米） 666 使用部位 水導(dǎo) 32 考慮本次設(shè)計(jì)中，其他部件的布置情況，針對(duì)以上數(shù)值作出了一定的變動(dòng)，具體參照總裝圖中的尺寸。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)的筒式軸承所代替。查《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》上 312 頁的表 123 得軸的尺寸如下表 229： 表 229 主軸尺寸 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） D 400 d2 102 R 35 DФ 725 h 100 R1 6 Db 580 h1 115 R2 375 Dp 415 l 45 R3 5 D2 717 l1 45 f 2 D3 410 l2 8 Z 20 d 360 m C 12 d′ 360 C1 15 db 68 d1 70 其符號(hào)所代表的意義如下圖 224所示 : 30 圖 224 主軸 （其中上邊為水輪機(jī)端，下邊為發(fā)電機(jī)端） 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滑的橡膠軸承 。 主軸與轉(zhuǎn)輪的連接結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中采用轉(zhuǎn)輪上蓋與主軸法蘭 合一 的結(jié)構(gòu)。由于本機(jī)組是大型的軸流式水輪機(jī)，在主軸內(nèi)裝有操作油管，所以主軸必須要有中心孔。 主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主軸是水輪機(jī)的 關(guān)鍵 部件 之一 ， 用來傳遞水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩（功率），使發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電能，同時(shí)承受軸向水推力及轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量。h2 h 3b 1斜度1： 10 0Ldcdm 圖 221 分半鍵 26 端蓋 根據(jù)軸頸 db=250mm，從《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》上 171 頁的表 8— 37 查出端蓋尺寸如下表 224： 表 224 端蓋尺寸 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） db 115 h1 24 d1 195 R d2 106 Φ1 M20 d3 45 Φ2 18 d4 26 Φ3 38 d5 135 d6 65 h 32 其中 參數(shù)符號(hào)意義對(duì)應(yīng)圖 222： 222 端蓋 27 ` 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 A3鑄造。d1（左）d3lLS圖 219 連接螺桿 24 剪斷銷 根據(jù)連接板 D=80mm，從《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》上 170 頁的表 8— 35查出剪斷銷尺寸如下表 222： 表 222 剪斷銷尺寸 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） D 40dc4 r 1 d 20 h1 d2 39 h2 10 d3 45 h 40 d4 40 l 38 b 4 L 90 b1 3 其中參數(shù)符號(hào)意義對(duì)應(yīng)圖 220： h23hlLdD d 1d 4h1br b160176。C 145176。 其主要是由導(dǎo)葉臂、連接板、叉頭、叉頭銷、連接螺桿、螺帽、分瓣鍵、剪斷銷、軸套、端蓋和補(bǔ)償環(huán)等組成。 a） 上軸套尺寸系列如表 210 所示： 表 210 上軸套尺寸 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） dc 105 h 37 d1 105 h1 6 d2 120 h2 12 d3 δ′ 1 d4 150 14 表中參數(shù)符號(hào)意義見圖 210： 圖 210 上軸套 b） 中軸套尺寸系列如表 211 所示： 表 211 中軸套尺寸 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） db 115 h 115 d1 115 h1 25 d2 130 h2 6 d3 d5 6 d4 135 δ′ 表中參數(shù)符號(hào)意義見圖 211： 圖 211 中軸套 15 ` c） 下軸套尺寸系列如表 212 所示： 表 212 下軸套尺寸 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） da 95 h 90 d1 95 h1 6 d2 110 δ′ d3 表中參數(shù)符號(hào)意義見圖 212： 圖 212 下軸套 導(dǎo)葉臂 根據(jù)叉頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝配尺寸從《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》上 165 頁的表 823 查出導(dǎo)葉臂 及其銷孔 尺寸如下表 213,214： 16 表 213 導(dǎo)葉臂 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） db 115 H 154 Dc 105D L1 81 D1 144d e 42 D2 148 K 8 d2 120 R1 20 dm 35D f1 1 d3 M16 T d4 22 其中參數(shù)符號(hào)意義對(duì)應(yīng)圖 213(左 ) : 表 214導(dǎo)葉臂銷孔尺寸 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） d 40D C1 1 R 65 h 40 B 140 h1 55 其中參數(shù)符號(hào)意義對(duì)應(yīng)圖 213 ： 17 ` 圖 213 導(dǎo)葉臂 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配尺 寸 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)大部分零件應(yīng)做到標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，在《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》上 132 頁查表 81 可得出按轉(zhuǎn)輪系列尺寸編制的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配系列，下表215 是 本 水電站對(duì)應(yīng)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配尺寸： 表 215 導(dǎo)水機(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) D1 3000 Dc 2400 Z0 20 LH 500 D0 3765 lp 250 ψ 30176。 導(dǎo)葉軸套 導(dǎo)葉軸套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(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，而且節(jié)省了大量的有色金屬，降低成本。 分段套筒雖有質(zhì)量小，便于加工，容易調(diào)整裝配等優(yōu)點(diǎn)，但由于受到機(jī)組尺寸的限制，本次設(shè)計(jì)仍選擇傳統(tǒng)的整體圓筒形結(jié)構(gòu)。 導(dǎo)葉套筒 導(dǎo)葉套筒是固定 活動(dòng) 導(dǎo)葉上中軸套的部件，采用 HT21— 40鑄鐵鑄造。下軸頸密封一般采用 “O” 型橡皮圈密封結(jié)構(gòu)，其尺寸大小如下表 28： 表 28 下軸 頸密封 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） db 115 D 95 d 12 其中參數(shù)符號(hào)意義對(duì)應(yīng)圖 28： 圖 28 下軸頸 “O”型密封 導(dǎo)葉中軸頸處雖有密封裝置，但因?qū)~是轉(zhuǎn)動(dòng)的，不可避免會(huì)有少量漏水，其排除方法主要是通過自流排水或水泵排水將漏水排出。密封圈的材料采用中硬耐油橡膠，模壓成型。 “ L”型密封圈與導(dǎo)葉中軸頸之間靠水壓貼緊封水，因此軸套和套筒上開有排水孔，形成壓差。從《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》上 148 頁表 812 查得圓橡皮條和 鴿尾槽的尺寸如下表：（由于導(dǎo)葉體較高，可在中間加焊數(shù)段鋼筋，使橡皮條分段固定。 導(dǎo)葉的密封結(jié)構(gòu) 導(dǎo)葉關(guān)閉后，導(dǎo)葉體的立 面應(yīng)該有很好的密封。 參考 《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中137 頁表 85，再根據(jù)本水輪機(jī)的具體情況， 得對(duì)稱形導(dǎo)葉葉形的斷面參數(shù)如下表： 表 24 導(dǎo)葉翼型參數(shù) 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 (mm) 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值 (mm) D1 3000 k D0 3765 r Z0 20 L 665 a L1 b L2 c d0 d m e 其符號(hào)所代表的意義見圖 24: 8 圖 24 導(dǎo)葉翼型圖 導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)系列尺寸和軸頸選擇 導(dǎo)葉軸頸可按轉(zhuǎn)輪直徑 D1，使用水頭 H1（指最高水頭），導(dǎo)葉的相對(duì)高度 b0/D1，從《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中 146 頁表 810 初選軸頸 db，選得 db =115mm，再根據(jù) db=115mm 從設(shè)計(jì)手冊(cè)中表 89 查得導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)的其它尺寸如下表： 表 25 導(dǎo)葉尺寸 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（ mm） db 115 hA 95 da 95 hB 140 d1 125 hc 200 dc 105 h1 20 d2 110 h2 110 dm 30 h3 45 d3 M24 h4 12 d4 32 h5 6 d5 109 H 參考 617 9 ` 其中參數(shù)符號(hào)所代表下圖 25中符號(hào) 圖 25 導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)尺寸 導(dǎo)葉的材料為 ZG20MnSi 整鑄 ，為保證導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，導(dǎo)葉上、中、下三個(gè)軸頸要同心，徑向擺度不大于中軸頸公差的一半，導(dǎo)葉體端面與不垂直度允許誤差不超過 。 圓柱式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的導(dǎo)葉葉形，通 常有對(duì)稱形和非對(duì)稱形（正曲率）兩種標(biāo)準(zhǔn)葉形。 座環(huán)的尺寸和轉(zhuǎn)輪型號(hào)、直徑有關(guān)，其固定導(dǎo)葉的形狀又取決于水力和強(qiáng)度計(jì)算，所以座環(huán)尺寸變化的因素較多，不可能完全統(tǒng)一。 其基本結(jié)構(gòu)是由上環(huán)、下環(huán)和固定導(dǎo)葉組成。 在電站運(yùn)行時(shí)，由于水流的壓力脈動(dòng)在轉(zhuǎn)輪室上作用有很大的周期性載荷 ，為加強(qiáng)轉(zhuǎn)輪室的剛度并改善轉(zhuǎn)輪室與混凝土的結(jié)合，在轉(zhuǎn)輪室四周有環(huán)向和豎向的加強(qiáng)筋，并用千斤頂和拉緊桿將轉(zhuǎn)輪室牢牢固定在二期混凝土中。 圖 22 ZZ600 轉(zhuǎn)輪室尺寸 5 ` 表 22 ZZ600轉(zhuǎn)輪室尺寸 參數(shù)符號(hào) 模型數(shù)值 mm 真機(jī)數(shù)值 mm R1 50 150 R2 100 300 R3 500 1500 R4 385 1155 R（球） 500 1500 h1 209 627 h2 154 462 H5 55 165 h4 81 243 D2 973 1919 D3 981 2943 α 8176。 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 一、 繪制水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪 ，確定水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪流道的 主要特征尺寸繪制轉(zhuǎn)輪流道圖 CAD 軟件繪制導(dǎo)葉單線圖，導(dǎo)葉布置圖 開度下實(shí)體造型 ，進(jìn)行流場(chǎng)分析； 二 、 應(yīng)力應(yīng)變分析 導(dǎo)葉 和帶裂紋導(dǎo)葉 有限元網(wǎng)格劃分 導(dǎo)葉 和帶裂紋導(dǎo)葉 固有頻率分析 導(dǎo)葉 和帶裂紋導(dǎo)葉 靜力 分析 三 、 外文翻譯 原始資料 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)基本參數(shù)如下： 水輪機(jī)型號(hào) ZZ600LH300 出力（ kw） 2500 設(shè)計(jì)水頭（ m） 額定轉(zhuǎn)速（ r/min） 125 最大水頭（ m） 設(shè)計(jì)流量（ m3/s） 最小水頭（ m） 4 3 ` 2 水輪機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 繪制軸面流道圖 查閱《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》得，型號(hào)為 ZZ600LH300 的水輪機(jī)模型流道尺寸和轉(zhuǎn)輪室尺寸分別如圖 21，圖 22所示，根據(jù)比例換算所得真機(jī)的流道尺寸和轉(zhuǎn)輪室尺寸如表 21，表 22 所示： D 0 Z 0