【正文】 計的主要內容是 進行 水輪機結構設計，設計的對象是大峽水電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，對水輪機的結構進行設計。 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操作系統(tǒng)的設計。 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)。其中，導葉的校核采用編程計算。 關鍵詞 ： 水輪機、結構設計、計算機 繪圖、強度校核 朱國?。捍髰{水電站水輪機結構設計及其 CAD 2 ABSTRACT The main content of this Graduate Design is to carry on a structure design of Hydro turbine .The object of this design is Da Xia Hydraulic power station. Under the premise of appointed essential parameter ,this design is to make a contrivance for Hydro turbine by referring relative design handbook .The main contents of this design contain three parts . The first part of this design is to make a general structural design of Hydro turbine It conclude the ponent which can be designed by design factor of Hydro turbine .Such as stay vane ring、 servomotor、 bottom lid、 turbine main shaft and so on .Because the Hydro turbine of Da Xia hydraulic power station is Kaplan turbine, so we have to design the controlling mechanism of water— turbine runner blades in this part .The second part is to design the Distributor of Hydro turbine .The major task of this part is designing the drive system of Guide Apparatus based on the diameter of servomotor . The last is to check the strength of important region in Hydro turbine by using the method which design manual remend. And the strength checking of guide vane is programmed to calculate among it . Due to the using of puter in drawing, the process of design bee simple and rapid. KEY WORDS : Kaplan turbine ,structural design , puter produced drawing , strength checking 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 1 目 錄 第 1 章 前 言 .................................................... 1 概述 ........................................................ 1 設計內容 .................................................... 1 原始資料 .................................................... 2 第 2 章 水輪機總體結構設計 ........................................ 3 轉輪的流道尺寸 .............................................. 3 導葉高度及分布圓直徑 ........................................ 4 座環(huán)高度 .................................................... 4 主軸直徑 .................................................... 5 主要部件的結構 .............................................. 6 轉輪 ....................................................... 6 接力器 ..................................................... 9 導葉 ...................................................... 10 座環(huán) ...................................................... 18 頂蓋與支持蓋 .............................................. 19 底環(huán) ...................................................... 20 主軸 ...................................................... 21 主軸密封 .................................................. 23 水導軸承 .................................................. 25 控制環(huán) ................................................... 29 葉片操作系統(tǒng) ............................................... 31 帶操作架的直連桿機構 ...................................... 31 不帶操作架 的直連桿機構 .................................... 32 帶操作架的斜連桿機構 ...................................... 32 朱國?。捍髰{水電站水輪機結構設計及其 CAD 2 第 3 章 導水機構運動系統(tǒng)的設計 ................................... 34 導葉開度 ................................................... 34 導水機構傳動系統(tǒng)的設計 ..................................... 35 導水機構的裝配尺寸： ...................................... 35 導水機構的配合公差與間隙： ................................ 36 ．導水機構的傳動部分。目前水力發(fā)電在全世界范圍內得到了優(yōu)先開發(fā) ，尤其是挪威、巴西等國，水力資源 的 開發(fā)幾乎達到了百分百。 水力機組是水電站的核心設備，是整個水電樞紐工程最終經濟效益的歸宿。 大峽水電站 位于甘肅省蘭州市以東中心河道距離 65km處，是一個以發(fā)電為主，兼有灌溉、航運等綜合效益的大型工程 。 本次設計的主要內容是 針 對大峽水電站的 具體情況對其 水輪機結構 進行 設計 ，在設計中不僅對其總體結構進行了設計，還特別對水輪機的轉槳式機構進行了設計。 隨著計算機技術的發(fā)展，利用 CAD 軟件進行 繪圖已成為設計的主要手段之一。 設計 內容 本次畢業(yè)設計的主要內容： （一）根據(jù)給定水輪機型號和轉 輪 直徑進行等參數(shù)進行水輪機結構設計 1．按給定水輪機型號和轉輪直徑等參數(shù)，確定水輪機的主要特征尺寸，對水輪機埋入部件進行結構設計； 朱國?。捍髰{水電站水輪機結構設計及其 CAD 2 2．確定水輪機主軸尺寸，并進行強度校核計算； 3．根據(jù)機組的型式和電站的自然條件進行主軸密封和水導軸承的設計； 4．繪制水輪機總裝配圖及主要部件的組裝圖和部件圖。 （三）葉片操作系統(tǒng)設計 1．根據(jù)機組的布置型式進行葉片操作系統(tǒng)的設計； 2．繪制葉片操作系統(tǒng)裝配圖及葉片操作系統(tǒng)原理圖； 原始資料 本次畢業(yè)設計的基本參數(shù)如下： 單機容量： 水輪機型號： ZZF23LH700 設計水頭： 23(m) 設計流量： （ｍ179。 ～ 50176。由于本機組屬于高比轉速軸流式水輪機，所以導葉選擇對稱型翼形，導葉數(shù) 目 Z=24。厘米） 式中 ： N—— 代表主軸傳遞的功率（千瓦） n— — 代表主軸轉速（轉 /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系曲線查得 D=1155（ mm），根據(jù)薄壁軸的標準外徑系列，取標準植 D=1200（ mm） 主軸內孔直徑按《水輪機設計手冊》上的公式計算： 4m a x4 4 9 6 1 0 2?n NDDd ?? 式中 ： D—— 主 軸外徑（厘米） 朱國?。捍髰{水電站水輪機結構設計及其 CAD 6 N—— 主軸傳遞的功率（千瓦） n—— 主軸轉速（轉 /分） τ max—— 最大許用應力（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)主軸內孔直徑公式計算得： )( 34 厘米?? ?????d 但為了保證主軸有足夠的剛強度，可將主軸內徑按標準直徑系列取為800mm 。 （ 1） 葉片 葉片由 本體和樞軸構成。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械零件組合。 （ 2） 轉輪體 轉輪體上裝有全部葉片和操作機構，上部與主軸聯(lián)接，下部接泄水錐，形狀較為復雜。轉輪體外圓采用球形結構，以減少容積損失。 （ 3） 葉片操作機構與接力器 葉片操作機構的型式很多，本次畢業(yè)設 計采用的是不帶操作架的結構。 葉片操作機構接力器的活塞直徑根據(jù)操作油壓確定。 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 7 表 4 活塞桿的尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） d1 D d2 t2 d3 t3 d4 Z d5 d6 d7 d8 d9 d10 d11 d12 d13 245 250 60 6 159 6 75 3 180 210 58 2” 62 135 M12 140 34 d14 h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 b R k k1 δ s=s1 s2 8 36 25 12 35 85 10 52 6 3 2 8 48 20 其符號所代表的意義如下 圖 4 和圖 5： 活塞與活塞桿 圖 4 活塞與活塞桿 朱國?。捍髰{水電站水輪機結構設計及其 CAD 8 圖 5 油管連接法蘭 圖 6 活塞環(huán) 表 5 活塞尺寸 參數(shù)符號 數(shù)值 （ mm） dp H H1 2322 485 353 其符號所 代表的意義 見圖 6。其尺寸如下 表所示 ： 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計（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 內圓緊量 外圓緊量 9 44+ 2 3 — — 2 （ 5） 泄水錐 由于本次設計的機組屬于大型機組， 故 泄水錐采用鋼板焊接的泄水錐。 接力器直徑Hc PDbHDd 10m a x1 /?? 式中： 1D —— 轉輪直徑 maxH —— 最高水頭 10/Db —— 導葉相對高度 HP —— 調速系統(tǒng)的額定