ZZ560軸流式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計設(shè)計說明書

1、2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）1畢業(yè)設(shè)計（ 論文）題 目 zz560 軸流式水輪機(jī) 結(jié)構(gòu)設(shè)計 專 業(yè) 熱能與動力工程 班 級 動 09*班 學(xué) 生 * * 指導(dǎo)教師 * 教授 2013 年摘摘 要要 葛洲壩電站是我國代表性的低水頭大流量、徑流式水電站，兼具發(fā)電、改善航道等綜合效益。本次設(shè)計主要是通過查閱相關(guān)設(shè)計手冊，對葛洲壩電站型號為 zz560-lh-1130 的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，主要內(nèi)容包括水輪機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)及其傳動系統(tǒng)設(shè)計，水輪機(jī)部分零部件，例如主軸，導(dǎo)葉等零件的設(shè)計。通過使用 cad 繪圖，本次設(shè)計過程更加便捷，設(shè)計成果更加精確。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：葛洲

2、壩水電站，軸流式水輪機(jī)，轉(zhuǎn)輪設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計，2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）3abstractgezhouba dam power plant is chinas representative low head and largedischarge,runoff hydropower stations,power generation,wita comprehensive benefits improve navigation etc.this design is mainly through access to relevant design manual,design of

3、the kaplan turbine structure of gezhouba dam power plant model for zz560-lh-1130,the main contents include design of water mechanism and its transmission system overall structure design of hydraulic turbine,guide,some parts of hydraulic turbine,such as the spindle,the design of guide vane and other

4、parts.using the cad,the process of design is more convenient and the result is more accurate.key words: gezhouba hydropower station,kaplan turbine, station,runner,structural design. 2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）1 目目 錄錄目 錄 .11 前言 .11.1 概述 .11.2 設(shè)計內(nèi)容 .21.3 原始資料 .22水輪機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計.42.1 繪制軸面流道圖.42.2 座環(huán)設(shè)計 .52.3 蝸殼 .

5、72.4 尾水管 .72.5 活動導(dǎo)葉及導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝置零件 .72.5.1 活動導(dǎo)葉翼型 .72.5.2 導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)系列尺寸和軸頸選擇 .92.5.3 導(dǎo)葉的密封結(jié)構(gòu) .102.5.4 導(dǎo)葉軸頸密封 .122.5.5 導(dǎo)葉端面抗磨板 .132.5.6 導(dǎo)葉止推裝置 .132.5.7 導(dǎo)葉套筒 .142.5.8 導(dǎo)葉軸套 .152.5.9 導(dǎo)葉臂 .182.5.10 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配尺寸 .202.5.11 導(dǎo)葉傳動機(jī)構(gòu) .212.5.12 連接板 .212.5.13 套筒.232.5.14 叉頭銷 .232.5.15 叉頭 .252.5.16 連接螺桿 .262.5.17 剪斷銷 .262.5.18

6、分半鍵 .272.5.19 端蓋 .2922.5.20 補(bǔ)償環(huán) .302.6 控制環(huán) .312.6.1 控制環(huán)尺寸（總體） .322.6.2 控制環(huán)（大耳環(huán)處） .332.6.3 控制環(huán)（小耳環(huán)處） .333 主軸及其附屬部分 .343.1 主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 .343.1.1 連軸螺栓 .363.1.2 水導(dǎo)軸承 .393.1.3 主軸密封 .423.2 操作油管 .443.3 轉(zhuǎn)輪部分 .453.3.1 葉片 .453.3.2 轉(zhuǎn)輪體 .463.3.3 無操作架轉(zhuǎn)槳機(jī)構(gòu).463.3.4 葉片密封裝置 .473.4 底環(huán) .473.5 頂蓋和支持蓋 .483.6 真空破壞閥.494 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)傳動系

7、統(tǒng)總設(shè)計.504.1 確定導(dǎo)葉開度 .505 總結(jié) .49致 謝 .49參考文獻(xiàn) .542013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）11 前前 言言1.11.1 概述概述我國資源絕對數(shù)量較大，而人均能源相對不足。僅為世界平均水平的二分之一。能源和水資源是 21 世紀(jì)制約社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的兩大難題，水資源是我國能源的重要組成部分，人均占有量為世界平均水平的 81%,是我國能源的最大優(yōu)勢。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源供應(yīng)已逐漸成為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的制約因素。石油儲量不足，進(jìn)口困難，而且價格一路攀升；煤炭資源雖然相對豐富，但是產(chǎn)能不夠，運力不夠，礦難頻發(fā)，污染嚴(yán)重。能源安全形勢十分嚴(yán)峻。隨著世界化石

8、能源資源的日益減少，這種能源緊缺的局面將會越來越嚴(yán)峻，而解決這一矛盾的根本出路，恐怕就在于更多的應(yīng)用可再生能源?？稍偕茉醋铒@著的優(yōu)點就是它可以重復(fù)利用，源源不斷，但是，它也有最致命的弱點就是不能保存，如果你不開發(fā)利用，它就要隨著時間流逝。在這方面，風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等各種新型的可再生能源的技術(shù)目前還不夠十分成熟，開發(fā)成本和效率都還難以滿足大規(guī)模電網(wǎng)的需要。水電是目前唯一可以進(jìn)行商業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用的可再生資源。此外，水能可再生的特點決定，開發(fā)應(yīng)用無窮無盡，而得不到開發(fā)，也不能保存，其實際能源資源量就等于零。在我國當(dāng)前的還有大量的水電資源尚未開發(fā)的具體情況下，開發(fā)利用水電就是最大的節(jié)能，我們早

9、一天、多一點開發(fā)利用水電，必然就是把更多的不可再生資源留給后代的明智之舉。水輪機(jī)作為水電站的核心設(shè)備，其結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性直接決定了電站能否經(jīng)濟(jì)、高效、可靠、安全的運行。本次畢業(yè)設(shè)計通過查閱設(shè)計手冊以及參照已有設(shè)計電站等方法，對葛洲壩水電站 zz560 的水輪機(jī)作出了完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計。旨在將大學(xué)期間對基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)應(yīng)用到設(shè)計實踐中去，加深了我對水輪機(jī)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，彌補(bǔ)了在理論學(xué)習(xí)中的不足。通過本次畢2業(yè)設(shè)計，除了促進(jìn)我將大學(xué)所學(xué)各專業(yè)知識相互貫通，鍛煉了我的動手能力，創(chuàng)新能力外，還使得我對水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計這個行業(yè)上的一些新的科技進(jìn)展及基本設(shè)計過程有了一定的了解，另外，通過本次設(shè)計，我也認(rèn)識到自己本

10、身存在的一些不足之處，希望自己在以后的工作學(xué)習(xí)過程中能積極查漏補(bǔ)缺。本次畢業(yè)設(shè)計所有出圖皆為 cad 繪圖所得，這不僅縮短了設(shè)計時間，也讓我更加熟練的掌握了 cad 繪圖技術(shù)。1.21.2 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容（一）根據(jù)給定的葛洲壩水電站基本資料進(jìn)行水輪機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計1.根據(jù)給定的水輪機(jī)型號和轉(zhuǎn)輪直徑等基本參數(shù)，確定水輪機(jī)的主要特征尺寸，對水輪機(jī)主要部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計；2.根據(jù)機(jī)組型式和電站基本條件設(shè)計主軸密封和水導(dǎo)軸承；3.繪制水輪機(jī)總裝配圖及主要部件組裝圖或零件圖。（二）導(dǎo)水機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)設(shè)計1.根據(jù)機(jī)組的型式進(jìn)行導(dǎo)水機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)設(shè)計；2.繪制導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配圖及導(dǎo)葉布置圖；（三）對主要零件進(jìn)行設(shè)計1

11、.設(shè)計活動導(dǎo)葉并繪制導(dǎo)葉零件圖2.設(shè)計主軸并繪制主軸零件圖1.31.3 原始資料原始資料本次畢業(yè)設(shè)計基本參數(shù)如下：單機(jī)容量：170mw水輪機(jī)型號：zz560-lh-11302013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）3設(shè)計水頭：18.6m設(shè)計流量：1130m3/s額定轉(zhuǎn)速：54.6r/min吸出高度：-7m42 2 水輪機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計水輪機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.12.1 繪制軸面流道圖繪制軸面流道圖查閱水輪機(jī)設(shè)計手冊得，型號為 zz560 的水輪機(jī)模型流道尺寸和轉(zhuǎn)輪室尺寸分別如圖 2-1，圖 2-2 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 2-1，表 2-2 所示：d0 z0d1b

12、0r1d2d1 z1d3球 db 球 d1/2r2d5h5h4rh3h1d4圖 2-1 zz560 流道尺寸2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）5表2-1 流道尺寸參數(shù)符號真機(jī)數(shù)值（mm）參數(shù)符號真機(jī)數(shù)值（mm）d111300r27345z16d24520d013108d33955z032d43955b04520 d5118.65db4520h12356r12825h345202.22.2 座環(huán)設(shè)計座環(huán)設(shè)計座環(huán)是反擊式水輪機(jī)的基礎(chǔ)部件之一，除了承受水壓力作用外，還承受整個機(jī)組和機(jī)組段混凝土重量，因此要有足夠的強(qiáng)度和剛度。其基本結(jié)構(gòu)是由上環(huán)、下環(huán)和固定導(dǎo)葉組成。鑒于葛洲壩水電站水頭較低

13、，故而選擇與混凝土蝸殼連接的座環(huán)，考慮到電站的基本資料，現(xiàn)對制造質(zhì)量提出如下要求：1)此座環(huán)所選材料為 zg30，采用焊接形式；2)考慮到其強(qiáng)度要求，鋼板厚度選取為 75mm；2)所有過流表面打磨光滑至表面光潔度為 3.2，其余表面為 12.5；3)固定導(dǎo)葉進(jìn)口端節(jié)距誤差不超過 0.0015da；4)頂蓋與底環(huán)把合面平行度誤差不超過 0.025 毫米/米；5)分瓣結(jié)構(gòu)的合縫面光潔度為 6.3，合縫面間隙一般不超過 0.05 毫米，局部允許有 0.150.3 毫米凹陷部分（深度小于接合縫的 1/3，長度6不超過接合縫總長的 1/5） ，但不允許有突起。根據(jù)轉(zhuǎn)輪直徑（11300mm）從水輪機(jī)設(shè)計手

14、冊104 頁表 6-14 選出座環(huán)基本尺寸，再根據(jù)電站實際情況稍作改動，設(shè)計如下圖 2-3，表 2-3所示：表2.3 水輪機(jī)座環(huán)尺寸參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）db15936h1=b0+(10-20)4525da19390r700k100其中參數(shù)符號對應(yīng) 圖 2-3 水輪機(jī)座環(huán)（， 根據(jù)蝸殼而定）圖 2-3 水輪機(jī)座環(huán)2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）72.32.3 蝸殼蝸殼蝸殼的作用是把水流均勻分布到轉(zhuǎn)輪周圍。當(dāng)水頭在 40 米以下時，水輪機(jī)的蝸殼常用鋼筋混凝土在現(xiàn)場澆注而成；水頭高于 40 米時，則常采用拼焊或整鑄的金屬蝸殼。由于葛洲壩水電站的設(shè)計水頭為 18.7

15、米，最低水頭 8.3 米，最高水頭 27m，故蝸殼的形式為混凝土梯形斷面的蝸殼，包角為 180，為防止水流沖刷及滲漏現(xiàn)象，在混凝土蝸殼和座環(huán)的連接部位還加有鋼板襯板。2.42.4 尾水管尾水管由于葛洲壩水電站工作水頭較低，采用軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)，故其尾水管是由混凝土澆筑而成的，但為了防止水流沖刷，在尾水管進(jìn)口直錐段內(nèi)襯有鋼板里襯，為保證轉(zhuǎn)輪能高效安全運行，里襯厚度選為 60mm。2.52.5 活動導(dǎo)葉及導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝置零件活動導(dǎo)葉及導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝置零件2.5.12.5.1 活動導(dǎo)葉翼型活動導(dǎo)葉翼型圓柱式導(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。由于對稱形導(dǎo)葉一般用于具有不完全包角

16、的高比轉(zhuǎn)速軸流式水輪機(jī)中，故本設(shè)計中采用對稱形的葉形。由水輪機(jī)設(shè)計手冊中137 頁表8-5查得對稱形導(dǎo)葉葉形的斷面參數(shù)如下表：8表2-4 導(dǎo)葉翼型參數(shù)參數(shù)符號數(shù)值(mm)參數(shù)符號數(shù)值(mm)d111300k11.4d013092r89.6z032r1267a114.3r2242b138.5r3544c144.2l1340d138.5l1649e125.7l2691d0217.1q30m115.1t20其符號所代表的意義見圖 2-4:圖2-4 導(dǎo)葉翼型圖2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）92.5.22.5.2 導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)系列尺寸和軸頸選擇導(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

17、d1，使用水頭h1（指最高水頭），導(dǎo)葉的相對高度b0/d1，從水輪機(jī)設(shè)計手冊中146 頁表8-10 初選軸頸db，選得db =330mm，再根據(jù)db=330mm 從設(shè)計手冊中表8-9 查得導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)的其它尺寸如下表：表2-5 導(dǎo)葉尺寸參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）db330hb360da270hc515d1340h135dc300h2295d2315h3120dm70h425d3m64h510d478h 參考1569d5298r1165ha270r213510其中參數(shù)符號所代表下圖2-5中符號圖 2-5 導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)尺寸導(dǎo)葉的材料為 zg20mnsi，為保證導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動靈活，導(dǎo)葉上、中、下三個

18、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 0.15/1000。導(dǎo)葉過流表面型線要正確，制造中應(yīng)用樣板檢查。2.5.3 導(dǎo)葉的密封結(jié)導(dǎo)葉的密封結(jié)構(gòu)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。由于本機(jī)組屬于大型2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）11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，因為水頭太高會把圓橡皮條沖掉。從水輪機(jī)設(shè)計手冊上148 頁表8-12 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。）表2-6 圓橡皮條和鴿尾槽的尺寸參數(shù)符

19、號數(shù)值（mm）a15b16c4其中參數(shù)符號對應(yīng)下圖2-6中符號：圖2-6 導(dǎo)葉密封122.5.42.5.4 導(dǎo)葉軸頸密導(dǎo)葉軸頸密封封導(dǎo)葉中軸頸密封多數(shù)裝在導(dǎo)葉套筒的下端，目前不少機(jī)組中已改用“l(fā)”型密封，實踐證明，封水性能很好，結(jié)構(gòu)簡單?！發(fā)”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。密封圈與頂蓋配合端面，則靠壓緊封水，所以套筒與頂蓋端面配合尺寸應(yīng)保證橡膠有一定的壓縮量。密封圈的材料采用中硬耐油橡膠，模壓成型。其尺寸大小如下表2-7：表2-7 中軸頸密封參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）db330h22d33814.5d132224.5d2390r20

20、.8r53.5其中參數(shù)符號意義對應(yīng)圖2-7： 圖2-7 中軸頸密封導(dǎo)葉下軸頸的密封主要是防止泥沙進(jìn)入，發(fā)生軸頸磨損。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2-8：2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）13 表2-8 下軸頸密封參數(shù)符號數(shù)值（mm）db330d270d10其中參數(shù)符號意義對應(yīng)圖2-8：圖2-8 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)動的，不可避免會有少量漏水，其排除方法主要是通過自流排水或水泵排水將漏水排出。對于軸流式水輪機(jī)，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)套筒處得漏水由排水管集中到頂蓋下部的軸承支架內(nèi)，連同主軸密封處的漏水，由水泵抽水至電站集水井。對于葛洲

21、壩水電站，機(jī)組較大，可設(shè)兩套水泵互為備用。2.5.52.5.5 導(dǎo)葉端面抗磨板導(dǎo)葉端面抗磨板由于水流沖刷及導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動過程中的摩擦，導(dǎo)葉端面位置容易磨損，故而一般在此處加抗磨板。葛洲壩水電站工作水頭較低，相應(yīng)的，其承受的水壓低，而抗磨板價格昂貴，故可不設(shè)。2.5.62.5.6 導(dǎo)葉止推裝置導(dǎo)葉止推裝置對于水頭較高的機(jī)組，應(yīng)考慮導(dǎo)葉在水壓作用下的上浮力，當(dāng)上浮力超過導(dǎo)葉的自重時，在套筒上必須裝止推裝置，以防止導(dǎo)葉向上抬起，14碰撞頂蓋和影響連桿受力。葛洲壩水電站正常工作水頭低，上浮力小，機(jī)組自重大，不須再另設(shè)止推裝置。2.5.72.5.7 導(dǎo)葉套筒導(dǎo)葉套筒導(dǎo)葉套筒是固定導(dǎo)葉上中軸套的部件，采用ht2

22、140鑄鐵鑄造。套筒結(jié)構(gòu)與主軸材質(zhì)、密封結(jié)構(gòu)和頂蓋的高度有關(guān)。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，但由于受到機(jī)組尺寸的限制，本次設(shè)計仍選擇傳統(tǒng)的整體圓筒形結(jié)構(gòu)。套筒的尺寸大小如下表2-9：表2-9 導(dǎo)葉套筒參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）db330d746d1760d810d2510h70d3330h160d4360h2330d5370h3150d6670z12h 參考1150其中參數(shù)符號對應(yīng)下圖2-9中符號： 圖2-9 導(dǎo)葉套筒為滿足于導(dǎo)葉臂的裝配要求，最終取 h=1150mm2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）152.5.82.5.8 導(dǎo)葉軸套導(dǎo)葉軸套導(dǎo)葉軸

23、套目前已廣泛采用具有自潤滑功能的工程塑料代替，這樣不僅簡化了結(jié)構(gòu)，而且節(jié)省了大量的有色金屬，降低成本。該設(shè)計中，導(dǎo)葉套筒采用尼龍1010，其吸水性小，尺寸較為穩(wěn)定，通過離心熔鑄成型，適合在水輪機(jī)導(dǎo)葉、連桿等部位應(yīng)用。a）上軸套尺寸系列如表2-10 所示：表2-10 上軸套尺寸參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）dc300h150d1300h110d2330h214d3329.61.2d4370表中參數(shù)符號意義見圖2-10： 圖2-10 上軸套b）中軸套尺寸系列如表2-11 所示：16表2-11 中軸套尺寸參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）db330h330d1330h160d2360

24、h210d3359.6d510d43701.2表中參數(shù)符號意義見圖2-11：圖2-11 中軸套c）下軸套尺寸系列如表2-12 所示：2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）17表2-12 下軸套尺寸參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）da330h330d1330h110d23601.2d3359.6表中參數(shù)符號意義見圖2-12： 圖2-12 下軸套2.5.92.5.9 導(dǎo)葉臂導(dǎo)葉臂根據(jù)叉頭傳動機(jī)構(gòu)裝配尺寸從水輪機(jī)設(shè)計手冊上165 頁的表8-23查出導(dǎo)葉臂及其銷孔尺寸如下表2-13,2-14：表2-13 導(dǎo)葉臂參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）db330h35018dc300dl

25、1295d1430de70d2480k11d2370r140dm70df12d3m30t0.3d439其中參數(shù)符號意義對應(yīng)圖2-13(左) :表2-14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）dcn100dc13r135h100b380h1120其中參數(shù)符號意義對應(yīng)圖2-13 ：圖2-13 導(dǎo)葉臂 2.5.102.5.10 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配尺寸導(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)計手冊上 132 頁查表 8-1 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2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）192-15 是葛洲壩水電站對應(yīng)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配尺寸

26、：表 2-15 導(dǎo)水機(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)d111300dc9400z032lh1356d013092lp54042lc1051其中參數(shù)符號意義對應(yīng)圖2-37：圖2-37 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）20 2.5.112.5.11 導(dǎo)葉傳動機(jī)構(gòu)導(dǎo)葉傳動機(jī)構(gòu)鑒于叉頭傳動機(jī)構(gòu)受力情況好，因此對于葛洲壩這樣的大型機(jī)組采用比較多。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。參照水輪機(jī)設(shè)計手冊164 頁表 8-25，可得出本次設(shè)計的導(dǎo)葉傳動機(jī)構(gòu)裝配尺寸，如表 2-16 所示：表 2-16 導(dǎo)

27、葉傳動機(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)接力器行程 dc900d2110d3/jdz032h80d1m804h1100dn100d/dc導(dǎo)葉中軸頸 db330dcn90d4/dc4分瓣鍵直徑 dm60d/gc2.5.122.5.12 連接板連接板根據(jù)叉頭傳動機(jī)構(gòu)裝配尺寸從水輪機(jī)設(shè)計手冊上167 頁的表829到表8-30查出連接板尺寸如下表2-17：2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）21表2-17 連接板尺寸參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）d1430dr2120r1255h100k0.03h1125dcn100 d4l35d2135d3l1=l2150d12

28、00c1.5d2m30其中參數(shù)符號意義對應(yīng)圖2-14： 圖2-14 連接板2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）222.5.132.5.13 套筒套筒根據(jù)連接板d2=150，從水輪機(jī)設(shè)計手冊上168 頁的表833查出軸套尺寸如下表2-18：表2-18 軸套尺寸參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）dn150dh165d2165jdh115d1172.5c3其中參數(shù)符號意義對應(yīng)圖圖 2-15：圖2-15 軸套2.5.142.5.14 叉頭銷叉頭銷根據(jù)套筒dn=150d，從水輪機(jī)設(shè)計手冊上170頁的表836查出剪斷銷尺寸如下表2-19：2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）23表

29、2-19 叉頭銷尺寸參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）dn150dch218d150gbd132d1142.5gbb6d2148.5r3d3136.5c6h192d06h169r3h321其中參數(shù)符號意義對應(yīng)圖2-16：圖2-16 叉頭銷2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）242.5.152.5.15 叉頭叉頭根據(jù)連接板dn=150從水輪機(jī)設(shè)計手冊上167 頁的表8-31查出叉頭尺寸如下表2-20： 表2-20 叉頭尺寸參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）d1m804l322d2150l1202d3142.5dr135d4225r30h315r115h195c13h160s

30、48其中參數(shù)符號意義對應(yīng)圖2-17：c1d1d4rr1l1d3c145c145d2rsh1hh圖2-17 叉頭2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）252.5.162.5.16 連接螺桿連接螺桿根據(jù)連接板d1=m108從水輪機(jī)設(shè)計手冊上168 頁的表832查出叉頭尺寸如下表2-21：表2-21 連接螺桿尺寸參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）d1m804b45d2135b112d3111r3s120c4l285其中參數(shù)符號意義對應(yīng)圖2-18：(設(shè)計時確定)ld1b1d2bc45d1（左）d3lls圖 2-18 連接螺桿2.5.172.5.17 剪斷銷剪斷銷根據(jù)連接板dcn=120m

31、m，從水輪機(jī)設(shè)計手冊上170頁的表835查出剪斷銷尺寸如下表2-22：2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）26表2-22 剪斷銷尺寸參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）dcn120dc4r2d45h110d2117h222d3135h120d4120l114b9l263b17其中參數(shù)符號意義對應(yīng)圖2-19：h23hllddcnd1d4h1brb160r1倒圓角r0.5圖 2-19 剪斷銷2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）272.5.182.5.18 分半鍵分半鍵根據(jù)上軸直徑dc =300mm，從水輪機(jī)設(shè)計手冊上169 頁的表834查出分半鍵尺寸如下表2-23：表2-2

32、3 分半鍵尺寸參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）dc300b31.95dm70k6l295c2b68b138.05l1375h225l2305h350h10h412其中參數(shù)符號意義對應(yīng)圖2-20：kl1h hbbh4cx45h2h3b1斜度1：100ldcdm圖2-20 分半鍵2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）282.5.192.5.19 端蓋端蓋根據(jù)軸頸db=330mm，從水輪機(jī)設(shè)計手冊上171頁的表837查出端蓋尺寸如下表2-24：表2-24 端蓋尺寸 參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）db330h142d1580r150d23081m42d3100232d4723

33、74d5370d6170h522013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）29其中參數(shù)符號意義對應(yīng)圖2-21：2-21 端蓋2.5.202.5.20 補(bǔ)償環(huán)補(bǔ)償環(huán)根據(jù)叉頭銷dc=100mm，從水輪機(jī)設(shè)計手冊上172頁的表838查出2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）30補(bǔ)償環(huán)尺寸如下表2-25： 表2-25 補(bǔ)償環(huán)尺寸 參數(shù)符號數(shù)值（mm）d150d1168h16其中參數(shù)符號意義對應(yīng)圖2-22：圖2-22 補(bǔ)償環(huán)2.62.6 控制環(huán)控制環(huán)控制環(huán)是傳遞接力器作用力，并通過傳動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)葉的環(huán)形部件，在本次設(shè)計中采用 zg30 鑄造。根據(jù)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑查水輪機(jī)設(shè)計手冊第 185 頁圖

34、8-34 及其表 8-52 到表 8-54 得出控制環(huán)尺寸如下：2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）312.6.12.6.1 控制環(huán)尺寸（總體）控制環(huán)尺寸（總體）表2-26 控制環(huán)尺寸（總體） 參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）dc8648dy8872z032s40r20其中參數(shù)符號意義對應(yīng)圖2-23： 圖2-23 控制環(huán)（總體）2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）322.6.22.6.2 控制環(huán)（大耳環(huán)處）控制環(huán)（大耳環(huán)處） 表2-27 控制環(huán)尺寸（大耳環(huán)處） 參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）d1300h1112d2300h2360d3550其中參數(shù)符號意義

35、對應(yīng)圖2-24： 圖2-24 控制環(huán)（大耳環(huán)處） 2.6.32.6.3 控制環(huán)（小耳環(huán)處）控制環(huán)（小耳環(huán)處） 表2-28 控制環(huán)尺寸（大耳環(huán)處）參數(shù)符號數(shù)值（mm）2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）33d2160dh1150r165其中參數(shù)符號意義對應(yīng)圖2-25：表 2-25 控制環(huán)（小耳環(huán)處）3 3 主軸及其附屬部分主軸及其附屬部分3.13.1 主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計主軸是水輪機(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，同時承受軸向水推力及轉(zhuǎn)動部分的重量。它的毛坯采用 zg20mnsi 整鍛。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

36、油管，所以主軸必須要有中心孔。同時，這樣的空心軸，不但減輕了主軸的質(zhì)量，提高軸的剛度和強(qiáng)度，而且還能消除軸心部分組織疏松等缺陷，便于檢查。主軸與轉(zhuǎn)輪的連接結(jié)構(gòu)在設(shè)計中采用轉(zhuǎn)輪上蓋與主軸法蘭分開的結(jié)構(gòu)。主軸一端與發(fā)電機(jī)相連，另一端與轉(zhuǎn)輪相連。查水輪機(jī)設(shè)計手冊上 312 頁的表 12-3 得軸的尺寸如下表 2-29：2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）34表 2-29 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）d1648d2255r125d2666h290r130db2143h1320r2400dp1668l80r38d22656l1110f2d31700l21

37、2z20d1446s600c16d1445s 1660c120db175a50c24d1180m2其符號所代表的意義如下圖2-26所示:2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）35 圖2-26 主軸（其中右邊為水輪機(jī)端，左邊為發(fā)電機(jī)端） 3.1.13.1.1 連軸螺栓連軸螺栓連軸螺栓是將主軸與轉(zhuǎn)輪連接起來的重要零件，它的性能直接影響到水輪機(jī)的正常運轉(zhuǎn)，該水輪機(jī)所選用材料為 zg20mnsi.根據(jù)主軸直徑查的連軸螺栓個數(shù)為 20 個，根據(jù)主軸的外徑從水輪機(jī)設(shè)計手冊316-317 頁的表 12-6，查的水輪機(jī)連軸螺栓尺寸入下表 2-30：2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）36表

38、2-30 連軸螺栓尺寸參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）螺釘m1704k214db175m10d255m132h120c15d1164c16d2162l170s240l270d344l350d4m30d主軸1700d525l740d632l660d720l0370r10l11602013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）37r16l3175e35l5635k114l5555其符號所代表的意義如下圖2-27所示:2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）392013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）40圖2-27 連軸螺栓3.3.1.21.2 水導(dǎo)軸承水導(dǎo)軸承水輪機(jī)導(dǎo)軸承型式很

39、多，目前比較常用的有水潤滑的橡膠軸承;稀油潤滑有轉(zhuǎn)動油盤、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。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。干油潤滑軸承國內(nèi)運用不多。查水輪機(jī)設(shè)計手冊345 頁，本次設(shè)計中采用稀油潤滑分塊瓦式軸承，主要是因為以下原因：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，但鑒于其受力均勻，軸瓦研刮、調(diào)整方便，運行安全可靠，在大中型機(jī)組中應(yīng)用較多。葛洲壩水電站水質(zhì)干凈，有清潔水 2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）41源，水質(zhì)含懸浮物質(zhì)不超過 0.1

40、 克/升，選擇分塊瓦式軸承雖然轉(zhuǎn)輪懸臂 大，但其仍有不可掩蓋的優(yōu)點。其結(jié)構(gòu)如圖 2-28：:圖2-28 稀油潤滑分塊瓦式水導(dǎo)軸承本次設(shè)計中，葛洲壩水電站nr=129000kw，n=54.6r/min，再參照國內(nèi)部分運行機(jī)組的結(jié)構(gòu)參數(shù)，其尺寸對應(yīng)下表2-31：2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）42表2-31 水導(dǎo)軸承參數(shù)符號數(shù)值參數(shù)符號數(shù)值n（千瓦）100000瓦寬b（毫米）520n（轉(zhuǎn)/分）88.2瓦數(shù)10軸頸直徑（毫米）1500b/l0.8軸頸直徑de（毫米）1800軸瓦單邊間隙（毫米）0.25瓦高l（毫米）650使用部位水導(dǎo)考慮本次設(shè)計中，其他部件的布置情況，針對以上數(shù)值作出了

41、一定的變動，具體參照總裝圖中的尺寸。另外，對于稀油潤滑分塊瓦式軸承，本次設(shè)計選擇將軸領(lǐng)作為主軸軸身上的附加物，之后與軸身焊成一體，軸領(lǐng)采用與主軸同樣材質(zhì)的鑄件或者鍛件，粗加工后焊于軸身上，并經(jīng)退火處理，消除焊接應(yīng)力。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。軸頸下部開有成一定角度或徑向的通油孔。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時，此孔起著油泵的作用，將經(jīng)過冷卻器冷卻后的潤滑油輸送到軸瓦面及軸承體空腔內(nèi)，工作后的熱油經(jīng)軸承體上部油孔和頂部流向冷卻器，形成油循環(huán)。軸領(lǐng)下部通油孔數(shù)目在2432范圍內(nèi)，孔直徑取30mm。擋油箱以上的軸領(lǐng)處，開有數(shù)個通氣孔，以平衡軸領(lǐng)內(nèi)外側(cè)壓力，防止油和油霧外溢。軸領(lǐng)處的

42、結(jié)構(gòu)如下圖2-29：2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）43圖2-29 軸頸處結(jié)構(gòu)本次設(shè)計中，油盆選擇用a3鋼板焊接，并在制造過程中進(jìn)行煤油滲漏試驗。分塊軸瓦采用zg30、滑動面澆注chsnsb11-6錫基軸承合金，墊板采用30cr，并有以下制造要求：本體鑄成整圈，分割成若干塊，合金澆注前掛純錫，不許脫殼，瓦面光潔度8，瓦背面支頂墊板與背面貼緊不許有間隙，墊片熱處理hrc3540。支頂螺絲材料為鍛鋼35，熱處理hrc40，細(xì)牙螺紋與螺帽選配。分塊瓦軸承體材料為zg30，支頂螺絲孔中心線與軸心線垂直，軸承體法蘭面與分塊瓦承托面平行，誤差不超過0.030.05毫米。3.1.33.1.3

43、主軸密封主軸密封主軸部分的密封裝置分兩種，一種是機(jī)組正常運行中，橡膠軸承壓力水箱的密封，稀油軸承下部防止機(jī)組漏水的主軸密封。這一種密封的結(jié)構(gòu)形式很多，如盤根、墊料式密封，單層或雙層橡膠密封，徑向式端面碳精塊（尼龍塊）密封，水泵密封等等。本次設(shè)計中采用的是水壓式端面密封，這種密封方式檢修維護(hù)方便，結(jié)構(gòu)簡單，工作壽命長，其結(jié)構(gòu)見圖2-30。2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）44另一種是機(jī)組停機(jī)檢修軸承和軸承下部主軸密封時防止尾水往機(jī)坑內(nèi)泄漏的檢修密封。這種密封的結(jié)構(gòu)形式有空氣圍帶式、機(jī)械操作式或抬機(jī)密封等多種。在本次設(shè)計中采用的是空氣圍帶式密封，采用的壓縮空氣壓力是47 公斤/厘米2，

44、其所采用的圍帶的剖面尺寸見下圖2-31：圖2-30水壓式主軸密封 圖2-31 空氣圍帶2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）45 3.23.2 操作油管操作油管轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的接力器操作油管裝于主軸中心孔內(nèi)。通常，操作油管用兩根無縫鋼管組成內(nèi)外兩個壓力油腔，上部接至受油器，下部與轉(zhuǎn)輪接力器的活塞桿連接。操作油管的外油腔與轉(zhuǎn)輪接力器活塞上部油腔聯(lián)通，內(nèi)腔則與活塞下部油腔聯(lián)通。本次設(shè)計中操作油管被分為數(shù)段，用法蘭連接，這主要是考慮到電站布置，主軸和接力器結(jié)構(gòu)的變化，為滿足動作靈活，加工、裝卸方便。根據(jù)水輪機(jī)設(shè)計手冊中的要求，參照已有電站資料，本次葛洲壩水電站操作油管水輪機(jī)段得結(jié)構(gòu)如圖 2

45、-32 所示：圖 3-32 操作油管結(jié)構(gòu)圖2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）463.33.3 轉(zhuǎn)輪部分轉(zhuǎn)輪部分3.3.13.3.1 葉片葉片葉片由本體和樞軸構(gòu)成。葉片本體與樞軸的連接方式有兩種。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。由于本機(jī)組屬于大型機(jī)組，所以葉片和樞軸采用分別鑄造，然后用螺釘連接。葉片材料為zg20simn，由于該材料抗汽蝕性能差，因此根據(jù)電站的運行條件，在表面堆焊不銹鋼層，以提高轉(zhuǎn)輪的抗汽蝕性能。葉片樞軸支承在轉(zhuǎn)輪體上，采用滑動軸承結(jié)構(gòu)，軸承襯為青銅。3.3.23.3.2 轉(zhuǎn)輪體轉(zhuǎn)輪體轉(zhuǎn)輪體外表面是過流通道的一部分，其內(nèi)部則

46、裝有全部葉片和操作機(jī)構(gòu)，上部與主軸聯(lián)接，下部接泄水錐，形狀較為復(fù)雜。在本次設(shè)計中轉(zhuǎn)輪體采用zg20mnsi 整鑄而成。轉(zhuǎn)輪體外圓采用球形結(jié)構(gòu)，球形輪轂?zāi)苁谷~片和轉(zhuǎn)輪體表面配合良好，在各種葉片轉(zhuǎn)角下它們之間的間隙可以很小，從而減小容積損失。在本次畢業(yè)設(shè)計中，轉(zhuǎn)輪體與主軸聯(lián)接時，采用直接連接。圖 2-33 葛洲壩水電站轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)圖3.3.33.3.3 無操作架轉(zhuǎn)槳機(jī)構(gòu)無操作架轉(zhuǎn)槳機(jī)構(gòu)為了減輕轉(zhuǎn)輪重量和加工工時，在國內(nèi)不少的轉(zhuǎn)槳機(jī)構(gòu)中取消操作架和活塞桿，而采用活塞或接力器缸代替了操作架結(jié)構(gòu)我國東方電機(jī)廠為葛洲壩水電站制造了當(dāng)今最大尺寸的軸流轉(zhuǎn)槳水輪機(jī)，采用了接力器安置在2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢

47、業(yè)設(shè)計（論文）47泄水錐內(nèi)的缸動式結(jié)構(gòu)。其具體結(jié)構(gòu)如圖所示：3.3.43.3.4 葉片密封裝置葉片密封裝置轉(zhuǎn)輪體內(nèi)充滿低壓油用以潤滑轉(zhuǎn)槳機(jī)構(gòu)。機(jī)組運轉(zhuǎn)時，接力器下腔的高壓油會沿著活塞桿和轉(zhuǎn)輪體襯套之間的間隙漏入轉(zhuǎn)輪體內(nèi)。為降低轉(zhuǎn)輪體內(nèi)腔的漏油壓力，調(diào)節(jié)和補(bǔ)償活塞推拉桿上下移動時引起的轉(zhuǎn)輪體內(nèi)腔油體積的變化，在推拉桿中心開設(shè)連通管。連通管與主軸中心孔內(nèi)第一層環(huán)形空間相通，溢油由此上升至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子頂上的受油器的回油腔。這樣，連通管能起到溢油和補(bǔ)充回油的作用。為了防止轉(zhuǎn)輪體內(nèi)潤滑油沿著葉片法蘭的轉(zhuǎn)動間隙露出，特別是因為葉片背面的壓力常是真空，其法蘭周邊處更易露出，也為了防止轉(zhuǎn)輪體外高壓水滲漏入體內(nèi)，

48、在葉片和轉(zhuǎn)輪體之間設(shè)有雙向的密封裝置。3.43.4 底環(huán)底環(huán)底環(huán)是一個環(huán)形部件，固定于座環(huán)上，作為導(dǎo)葉安放的基座，在設(shè)計2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）48時應(yīng)當(dāng)主要考慮剛度，可以不作強(qiáng)度計算。本水輪機(jī)底環(huán)采用 zg30 鑄造。由于該水輪機(jī)底環(huán)屬于大型部件，受運輸條件的限制，本次設(shè)計中的底環(huán)應(yīng)分四瓣鑄造。底環(huán)的結(jié)構(gòu)見下圖 2-37：圖2-37 水輪機(jī)底環(huán)3.53.5 頂蓋和支持蓋頂蓋和支持蓋頂蓋是水輪機(jī)的主要部件之一，需要有足夠的強(qiáng)度和剛度，由于本水電站為大型軸流式水輪機(jī)，因此采用焊接頂蓋。頂蓋的材料采用 zg30，基本厚度為 140mm 鋼板。葛洲壩水電站水輪機(jī)的頂蓋最大直徑為

49、 16.5 米。受運輸條件的限制，頂蓋采用分四瓣組合。頂蓋的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造要求較高，尤其是裝導(dǎo)葉套筒的孔應(yīng)與底環(huán)同心。其結(jié)構(gòu)如圖 2-38 所示：2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）49圖2-38 焊接頂蓋支持蓋是軸流式水輪機(jī)的主要部件之一，可以使得軸流式水輪機(jī)在檢修時候不必拆卸導(dǎo)葉和頂蓋。支持蓋要求有足夠的強(qiáng)度和剛度，材料為zg30。支持蓋見 2-39：圖2-39 支持蓋3.63.6 真空破壞閥真空破壞閥當(dāng)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)緊急關(guān)閉時，由于水流的慣性和轉(zhuǎn)輪的水泵作用，在導(dǎo)葉后轉(zhuǎn)輪室內(nèi)可能產(chǎn)生較高的真空，引起下游尾水反沖，產(chǎn)生很大的沖擊力，甚至出現(xiàn)抬機(jī)現(xiàn)象。真空破壞閥就是在緊急關(guān)閉導(dǎo)葉時補(bǔ)

50、入空氣，破壞真空，起一定的保護(hù)作用。葛洲壩水電站機(jī)組尺寸較大，故而我們在頂蓋加設(shè)真空破壞閥，來作為補(bǔ)氣閥和空氣閥。其結(jié)構(gòu)如圖 2-38 所示。2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）50圖2-38 真空破壞閥4 4 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)總設(shè)計導(dǎo)水機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)總設(shè)計4.14.1 確定導(dǎo)葉開度確定導(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)。根據(jù)水輪機(jī)原始資料：轉(zhuǎn)輪直徑： d1 11300mm；設(shè)計水頭：h r 18.7m；設(shè)計流量：q r 1130m3/s；額定轉(zhuǎn)速： n r =54.6r/min進(jìn)行計算設(shè)計。計算額定工況時的單位轉(zhuǎn)速和單位流量

51、分別為：min)/(68.1427 .183 .116 .5411rhdnnrrr)/(3 .6787)/(7873. 67 .183 .11113032211slsmhdqqrrr根據(jù)查zz560的模型綜合特性曲線得模型得最大開度：1,1,rrqn)(42)max(0mmam由： z0m=32，z0 =32，d0 = 13092(mm )，d0m =1108.6(mm )換算成真機(jī)的最大開度值為：)(74424326 .1108130924200)max(0max0mmzzddaaoommm計算真機(jī)的最大可能開度：2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）51 )( 2 .7817440

52、5. 105. 1max0mmaa最大可能取設(shè)計水頭下的單位轉(zhuǎn)速與最優(yōu)效率點對應(yīng)的開口值為最優(yōu)開口a0y ，根據(jù)設(shè)計水頭hr下的單位轉(zhuǎn)速54.6(r/min) 1查模型特性曲線得：1rn)(36)(mmamoy所以真機(jī)得最優(yōu)開度為： )(63824326 .110813092360)(mmzzddaaoomommoyoy2013 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）525 5 總結(jié)總結(jié)本次設(shè)計首先是水輪機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計。而后又對其中的主要零件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。繪制出了總裝配圖，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配圖，導(dǎo)葉布置圖，主軸零件圖,導(dǎo)葉零件圖。畢業(yè)設(shè)計要求結(jié)合平時所學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識，對大學(xué)期間所學(xué)知識進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，所以此設(shè)計可看做對大學(xué)所學(xué)知識的一個綜合利用。通過本次畢設(shè)，熟悉水輪機(jī)選型設(shè)計的過程，加深對水輪機(jī)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，熟悉各部件的作用并掌握通過現(xiàn)有資料進(jìn)行水輪機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法，同時將所學(xué)知識融入到實際的工程中，也對實際的工程有一個比較全面的認(rèn)識。在本次畢業(yè)設(shè)計過程中，我收獲了很多，學(xué)到了很多。總結(jié)下來大致有以下幾個方面：1、對整個水輪機(jī)結(jié)構(gòu)有了更深刻的認(rèn)識和了解。以前在課堂上學(xué)習(xí)時只是對各零部件有個初步的認(rèn)識，但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。由于采用 cad 制圖，作圖的精度和準(zhǔn)確性有了更高的要求，每個零件只有在充分了解其作用和結(jié)構(gòu)特點后，才能將它畫在圖紙上。傳統(tǒng)的“大概像、隨便畫”在這行不通。所以，當(dāng)