【正文】 這不僅可以消除軸心部分材料組織疏松等材質缺陷，便于進行軸身質量檢查，同時在結構上也有這個需要，例如HL式水輪機可通過主軸中心孔向尾水管補氣，ZZ式水輪機需在主軸中心孔布置操作油管等。主軸的毛坯通常采用ZG3ZG40或20MnSi整鍛。 水輪機主軸的設計水輪機主軸是水輪機轉動部分的一個重要部件，通過它，將水輪機轉輪的機械能傳遞給發(fā)電機，它把水輪機產生的扭矩傳給發(fā)電機軸，同時承受轉輪的軸向水壓力及轉動部件的重力。導葉的上軸頸裝在頂蓋內，頂蓋被安裝在座環(huán)的上環(huán)上，它將轉輪蓋住。位于水輪機中心的是轉輪及與其直接相連的水輪機主軸，在轉輪四周布置著導水部件的導葉，導葉與其上面的控制機構相連結?；炝魇剿啓C的大致結構和組成，見本次設計水輪機結構圖。在我國已建成的水電站中，它亦是應用最多的一種型式。6混流式水輪機結構設計 概述 混流式水輪機是水輪機中應用最為廣泛的一種型式。而靠近內壁原來壓力較低流速較高的水流在水平擴散段會有壓力增加流速降低，使液流呈擴散狀而形成另一渦流滯水區(qū)。水流經肘管流入水平擴散段時，由于離心力的作用逐漸消失使斷面壓力分布又趨于均勻。水流流經彎曲部分時，流場發(fā)生變化，壓強沿離開曲率中心的方向增大而流速則相對降低，亦即水流由直錐段進入肘管轉彎時，靠近外壁處壓力增大，流速降低，而內壁則壓力減小，流速增大。(3)彎形尾水管這種尾水管一般適用于臥式水輪機，在這就不做詳細介紹。幾乎所有大、中型立式水輪機都使用這種尾水管，因為對于大型水輪機組，如采用直錐形尾水管，將會帶來巨大的挖深，因而是不經濟的。出口擴散管是一個水平放置的斷面為矩形的擴散管。肘管是一個90176。它由三部分組成：進口錐管，肘管段及出口擴散管?；蚪咏?0176。(2)彎肘形尾水管。這是一種最簡單的擴散形尾水管。(1)直錐形尾水管。尾水管的形狀對不同比轉速水輪機的性能存在不同程度的影響，尤其對高比轉速水輪機影響更為明顯。尾水管的功用是除了將水流引向下游外，還可以回收一部分水流能量，使轉輪能多發(fā)一些電能。水流流經轉輪，完成了能量交換后，將從轉輪的出口邊流出轉輪。臨界包角For i = 345 To 15 Step 15k1 = i / c If i = Ks Then t = (2 * RA * k1 h ^ 2) ^ (1 / 2) xi = k1 + t pi = (xi ^ 2 + h ^ 2) ^ (1 / 2) ai = RA + xi ri = ai + pi Print i, pi, ai, ri Elserb1 = RA h / Tan(a)f = k1 * (( + 2 * rb1 / k1) ^ (1 / 2) + )e = * f ^ 2s = * (Ra1 rb1) ^ 2l = * (e + s)z = * ( * h) ^ 2p2 = (l + z) ^ (1 / 2) * * hp1 = * h + * p2ai = rb1 + * p2ri = ai + p1p3 = ai + (p1 p2) * Print i, p1, ai, ri, p2, p3 End IfNext i = False = TrueEnd SubPrivate Sub Command2_Click() = True(2) 程序界面及計算結果（mm） （3）計算結果列表如下： HLA616LJ160的金屬蝸殼單線圖見圖SLH03。流速系數RA = Ra1 + ka = 55 * / 180B0 = b * D1 + h1 = r * (1 Cos(a))h = h1 + B0 / 2p0 = ((345 * Qv) / (360 * * C0)) ^ (1 / 2) 39。設計條件Ra1 = : rb = : k = : r = 39。橢圓斷面蝸殼各節(jié)尺寸根據以下公式進行計算。時，如果此時蝸殼的斷面為圓形斷面，那么圓半徑為：當α=55176。計算得：=176。計算得：=。(3)蝸殼進口斷面外徑計算得：=。(2)蝸殼進口斷面中心距式中：座環(huán)蝶形邊半徑，=1860mm； h蝶形邊至導水機構水平中心線高度，h=。 蝸殼進口斷面尺寸的確定(1)蝸殼進口斷面半徑 式中：水輪機的額定（設計）流量，：==； 蝸殼包角，=345176。）=。計算得：=1860mm。本次設計取 .4 =500（mm）計算得：=640mm。式中： 導葉高度； 導葉的相對高度，由參考資料可知：=； 真機轉輪直徑，=。圖中關于座環(huán)的尺寸，由[3]金屬蝸殼座環(huán)尺寸系列表可知以下參數： 蝸殼與座環(huán)的連接結構尺寸圖其他一些相關尺寸的計算如下：=R（1cosα）式中：R座環(huán)系列尺寸，查表得:R=200mm； α蝶形邊錐角，α=55176。；為蝶形邊錐角頂點所在半徑。 蝸殼與座環(huán)連接尺寸的確定金屬蝸殼與座環(huán)的連接結構，如圖11所示。對于金屬蝸殼，一般取K=，本次設計取K=；設計水頭。在蝸殼的設計中，K值的選擇有很大意義。在流量相同的條件下， 越大，則斷面尺寸可減小，從而減小對電站的投資。(2) 蝸殼進口流速的選擇蝸殼進口斷面的平均流速與蝸殼尺寸及蝸殼水力損失等因素有關。的大包角蝸殼。的蝸殼，對廠房布置有特殊要求時，也可采用Φ0=135176。內選擇。而混凝土蝸殼的包角可在Φ0=135176。360176。通常取座環(huán)特殊固定導葉出口邊作為蝸殼包角的起始斷面，取垂直于引水管道軸線的+X方向斷面作為蝸殼的進口斷面。 金屬蝸殼的水力設計計算金屬蝸殼進行水力計算，就是在給定設計水頭，設計流量，導水機構高度及座環(huán)尺寸的條件下，確定蝸殼各斷面的形狀和尺寸，并繪制出蝸殼的單線圖，列出蝸殼斷面尺寸表，以便制造及作為蝸殼強度計算和水電站廠房設計的依據。時，由于圓面積小到不能和座環(huán)蝶形邊連接，因此這部分斷面形狀由圓過渡到橢圓。金屬蝸殼斷面形狀為圓形，斷面面積及半徑隨著由進口到尾部流量的減少而減小。~360176。~270176。蝸殼分為混凝土蝸殼和金屬蝸殼兩種類型。導水機構運動圖見圖SLH02。對于大中型水輪機：△=20~30mm。 導葉運動關系值 及其光滑性檢查 確定大、小耳孔的相對位置及接力器行程S首先使導葉處于全關狀態(tài)，得到小耳孔中心全關位置點A，使導葉處于時，得到小耳孔中心最大可能開度的位置點B，的一半即是小耳孔的中間位置，將A，B兩點作射線與大耳孔圓的交點為，則的一半即是大耳孔的中間位置，大耳孔移動的弦長即是接力器行程S。調整后：，連桿長。從而可確定出初始位置。~100176。~ 80176。根據導葉形狀參數及繪圖比例（1：3），繪制4個相同的導葉，使其在D0圓 確定β，λ值β為連桿與控制環(huán)小耳孔所在圓周切線方向的夾角，λ為連桿與導葉轉臂夾角。對于大中型機組，由于可以較嚴格地保持模型與真機的幾何相似關系，即當：，故開度系列可由導葉開度換算得到，即： 由選型計算中：~：對于中小型機組：由于簡化結構的需要，常常使得D0/D1，Z0減少，使得模型與真機之間的幾何相似關系遭到破壞，此時就不能利用上述公式進行導葉開度換算，為了使真機與模型機導水機構水流運動保持運動相似，只有使模型機與真機的導葉出流角相等。確定了以上參數后，即可根據實際情況選取合適的比例（本次設計選取的比例為：1：3），計算出對應的各個參數值并繪制導葉斷面型線示意圖。由[3]非對稱導葉葉形斷面尺寸系列表可知：，：（單位：mm） 導葉葉形斷面尺寸表 L=412真機導水機構的裝配尺寸，由[3]導水機構裝配尺寸系列表得到以下參數。 導水機構運動圖的繪制步驟 確定真機基本結構及布置導葉圖(1)確定真機導水機構尺寸參數：及真機導葉形狀尺寸。 ：△=0~10mm⑥確定導葉關閉時，相鄰導葉間的密封位置及導葉端面密封條的分布圓直徑，或端面密封所需的最小平面尺寸。限位塊一般位于底環(huán)上（為了減少水力損失及提高水輪機的抗空蝕能力，現在更多地把它設計在非過流部件上），其位置的確定是在導葉最大可能開度下推一個適當的距離△。④確定控制環(huán)大耳孔、小耳孔的相對位置及相應的推拉桿位置，使得大耳孔在2個極限位置時，推拉桿的偏斜角度為最小。 導水機構運動圖繪制的目的水輪機在進行負荷調節(jié)時，導水機構各運動部件（導葉、連桿、拐臂、控制環(huán)、推拉桿、接力器等）所在位置與導葉開度之間的關系圖，稱為導水機構運動圖。⑥導葉應具有足夠的強度和剛度。④導水機構中應有安全保護裝置，如設置剪斷銷、限位銷等，以防止導葉被異物卡住而引起主要傳動部件破壞。②導葉的最大開度和最大可能開度要可靠，以保證水輪機有足夠的過流能力。在結構上導水機構應滿足以下要求：①導水機構過流部件應與模型水輪機相應部件保持幾何相似。 導水機構結構設計的基本要求在導水機構結構設計中，許多結構尺寸和傳動關系必須取決于導水機構的傳動運動關系，以達到以上設計要求。③按電力系統所需要的功率調節(jié)通過水輪機的過流量。 導水機構的作用導水機構的作用是：①形成或改變進入轉輪的水流環(huán)量。這種導水機構主要用于全貫流式水輪機，其功用和缺點與斜向式導水機構較相似，且因導葉的排擠使流速大為增加，造成較大的水力損失，性能不如斜向式導水機構優(yōu)越。(3)軸向式導水機構：水流沿著與水輪機同心的各個圓柱面軸向地流過導葉。這種導水機構主要用于斜流式水輪機和燈泡式水輪機。(2)斜向式導水機構：水流沿著以水輪機軸為中心線的圓錐面斜向地流過導葉。此時由于導葉軸線均布在水輪機同心的圓柱面上，故又稱圓柱式導水機構。水輪機機型為：HLA616LJ160運轉綜合特性曲線繪制到此結束，見圖SLH01。(3)繪制功率限制線首先，根據公式計算出=14640KW，式中：為=)與HLA616模型轉輪綜合特性曲線上的5%功率限制線的交點所對應的流量=，為該點對應的與之和，算出后，在水輪機綜合特性曲線上找點A（，），,再根據前面算出的，找到點B。 c．=f(N)曲線。 a．在HLA616綜合特性曲線上作各水頭下的 =const水平線，交各σ=const線于若干點。(2)繪制等吸出高度線l 繪制等吸出高度線Hs=f(H，N) 繪制輔助曲線。同時，在做等效率曲線時，其拐點不易找出，此時都應借助輔助曲線易找出，： 計算表H61 各H下，關系曲線 繪制各水頭H下， 關系曲線在HLA616模型轉輪綜合特性曲線上，分別作6個水頭對應的線，讀出該線與線的每個交點對應的，值，然后根據公式：，分別代入不同的，計算出各個對應的，根據公式：，分別代入不同的，計算出對應的，繪制各個水頭下的關系曲線。其吸出高度為：H=，Hs=10908/**=H=68m時，Hs=10908/**=H=70m時，Hs=10908/**=H=，Hs=10908/**=H=73m時，Hs=10908/**=H=，Hs=10908/**= 最后求出水輪機的允許吸出高度為： 對立式機組： 計算水輪機的飛逸轉速HL式及其他固定葉片式水輪機飛逸轉速的計算公式為： 計算軸向水推力 估算水輪機的質量水輪機的質量（不包括調速器、油壓設備及其他輔助設備時）可按下式計算： 繪制水輪機運轉綜合特性曲線在內取4個水頭，并計算各個水頭對應的模型單位轉速，其計算公式為： 繪制各水頭H下， 關系曲線由HLA616模型轉輪綜合特性曲線上，分別作的水平線，取該水平線與各等效率線的交點，讀出各點對應的，～表2..。列表計算時，包括了，六個水頭。為此列表計算，并得出各水頭下的輔助線。對HL，當H=30～～， σ——各對應水頭下的工況點的空蝕系數。結論：，在圖中分別做出和的水平線，由圖可知：這兩條水平線之間包含了主要綜合特性曲線的最優(yōu)效率區(qū)，平均效率較高，水輪機真實的設計工況點B在最有工況點的附近，比較兩種方案，方案b的搞笑取款而廣，且真是工況點b更接近最有工況點，故而綜合分析，最終選定方案b。 a 輔助曲線計算數據表 1對于方案b，其計算表和輔助曲線如下。而，在輔助線上有一個Q11tr與之對應，從而得到Q11mr，將其返回圖中與線相交于B點，即為真是工況點。 效率及單位參數的修正 效率修正真機的效率修正：對于方案a： ,最后計算可得 ：.對于方案b： ,最后計算可得 ：. 單位參數修正 核對所選擇的真機轉輪直徑 確定水輪機的真實工況點(1)模型機的設計單位轉速n11r(m)為： 如圖所示 則B點在n11r(m)水平線上。 確定額定轉速計算得：= 。 計算得 η=。計算得：。A點的單位流量即為初選設計工況點下的單位流量。計算得： 。計算得： 。根據本次設計的特征水頭：，由[