轴流式水轮机设计说明书毕业设计论文(编辑修改稿)

轴流式水轮机设计说明书毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

润滑功能的工 程塑料代替，这样不仅简化了结构，而且节省了大量的有色金属，降低成本。 本次设计中采用复合轴套， 即采用 HT18— 38 作套，内表面涂复尼龙 1010 制成复合轴套 δ′值指复合轴套尼龙层厚度的参考值。 a） 上轴套尺寸系列 如表 14所示 ： 表 14 上轴套尺寸 参数符号 数值 （ mm） 参数符号 数值 （ mm） dc d1 d2 d3 d4 210 210 230 270 h h1 h2 δ′ 105 8 12 1 其符号所代表意义如下图 14 所示： 热能与动力工程专业毕业设计（论文） 17 δˊδˊd3d2d1h2h1d4 图 14 上轴套 b） 中轴套尺寸系列 如表 15所示 ： 表 15 中轴套尺寸 参数符号 数值 （ mm） 参数符号 数值 （ mm） db d1 d2 d3 d4 230 230 250 260 h h1 h2 d5 δ′ 230 40 8 8 1 其 符号所代表的意义如下图 15所示 : 4d5δ ˊh2hh1d4d1d3 图 15 中轴套 朱国俊：大峡水电站水轮机结构设计及其 CAD 18 c） 下轴套尺寸系列 如表 16所示 ： 表 16 下轴套尺寸 参数符号 数值 （ mm） 参数符号 数值 （ mm） da d1 d2 d3 190 190 210 h h1 δ′ 190 8 1 其符号所代表的意义如下图 16所示 : δ ˊhh1d3d1d2 图 16 下轴套 座环 （ 1） 与混凝土蜗壳连接的座环型式很多，本设计中采用的是整体结构的座环。 （ 2） 座环的铸造应符合一般大部件的铸造技术条件，其加工面的光洁度和公差要求参见下图： 热能与动力工程专业毕业设计（论文） 19 图 17 座环 此外，还需对制造质量提出如下要求： a)所有过流表面打磨光滑，相当于光洁度▽ 3； b)固定导叶进口端节距误差不超过 ； c)顶盖与底环把合面平行度误差不超过 毫米 /米； d)分瓣结构的合缝面光洁度为▽ 5，合缝面间隙一般不超过 毫米，局部允许有 ～ 毫米间隙（深度小于接合缝的 1/3，长度不超过接合缝总长的1/5）。 顶盖与支持盖 顶盖与支持盖是水轮机的主要部件，要求有足够的强度和刚度，因此再此次 设计中采用了焊接顶盖，材料 ZG30。 支持盖和顶盖见下图： 朱国俊：大峡水电站水轮机结构设计及其 CAD 20 顶盖 图 18 顶盖 支持盖 图 19 支持盖 底环 底环是一个扁平的环形部件，固定于座环上，设计时主要考虑刚度，不作强度计算。 底环都采用 ZG30 铸造，而且由于本次设计对象所处的流域属于多泥沙河流，故在底环的过流表面应铺设抗磨板。 本次设计中的抗磨板采用 18毫米厚的 A3 钢板。 由于受运输条件的限制，本次设计中的底环应分四瓣铸造，底环大 概结构见下图： 图 20 底环 热能与动力工程专业毕业设计（论文） 21 主轴 （ 1） 主轴 主轴是水轮机的主要部件，它的毛坯采用 ZG20MnSi 整锻。 由于本机组是大型的轴流式水轮机，因此在主轴内装有操作油管，所以主轴必须要有中心孔。 主轴与转轮的连接结构在设计中采用转轮上盖与主轴法兰分开的结构。 主轴一端与发电机相连，另一端与转轮相连。 轴的尺寸如下 表 ： 表 17 主轴尺寸 参数符号 数值 （ mm） 参数符号 数值 （ mm） 参数符号 数值 （ mm） D DФ Db Dp D2 D3 d d′ db d1 1200 1830 1575 1220 1815 1300 1100 1100 125 130 d2 h h1 l l1 l2 s s1 a m 188 240 270 60 85 12 300 360 35 2 R R1 R2 R3 f Z c c1 c2 120 30 350 5 2 20 16 20 4 其符号所代表的意义如下图 21所示： 朱国俊：大峡水电站水轮机结构设计及其 CAD 22 d39。 D 3D φD 2D PDD φD 3dh1m45176。 s1sl1lc1245176。 d 260176。 md 1Db Zdbsas1R2f45176。 15176。 RR160176。 d 1hDb Zc2cml2l1db水轮机端 图 21 主轴 热能与动力工程专业毕业设计（论文） 23 （ 2） 联轴螺钉的尺寸：（根据主轴的外径选取） 表 18 联 轴螺钉 参数符号 数值 （ mm） 参数符号 数值 （ mm） 螺钉 l l′ l0 l1 l2 l5 M120 4 600 545 300 120 130 510 l5′ db D h d1 d2 s 455 125 185 85 114 112 160 其符号所代表的意义见下图 22： d2l 2l 0l 1dbC1d7R1l 3l39。 5S Dh l39。 RC 145176。 图 22 联轴螺钉 主轴密封 主轴部分的密封装置分两种，一种是机组正常运行中，橡胶轴承压力水箱的密封，稀油轴承下部防止机组漏水的主轴密封。 这一种密封的结 构形式很多，朱国俊：大峡水电站水轮机结构设计及其 CAD 24 如盘根、垫料式密封，单层或双层橡胶密封，径向式端面碳精块（尼龙块）密封，水泵密封等等。 在本次设计中采用的是水压式端面密封，其结构见下图23。 另一种是机组停机检修轴承和轴承下部主轴密封时防止尾水往机坑内泄漏的检修密封。 这种密封的结构形式有空气围带式、机械操作 式 或抬机密封等多种。 在本次设计中采用的是空气围带式密封，采用的压缩空气压力是 4～ 7 公斤 /厘米 2，其所采用的围带的剖面尺寸见下图 24： 水压式密封排水压力水 图 23 水压式端面密封 25 图 24 空气围带式密封 热能与动力工程专业毕业设计（论文） 25 水导轴承 水轮机导轴承型式很多，目前比较常用的有水润滑的橡胶轴承。 稀油润滑带有转动油盘、斜油槽自循环的筒式轴承和稀油润滑油浸式分块瓦轴承。 其它型式轴承如稀油润滑毕托管上油方式轴承，在中、小型机组中虽有采用， 但 近期 已被斜 油槽自循环的筒式轴承所代替。 干油润滑轴承国内运用不多。 考虑到本电站的水质不干净、含沙量大，清洁水源少，所以采用了稀油润滑筒式轴承。 稀油润滑筒式轴承 图 25 水导轴承 （ 1）轴瓦高度 L 统计资料表明，轴瓦高度与直径的比值都在 ～ 1 的范围内，一些试验资料表明轴承的摩擦系数在上述范围内数值最小。 所以轴瓦高度 L=（ 600～1200）毫米，参照《水轮机设计手册》中的表 13— 14 最终取 L＝ 750mm。 （ 2）油槽升角 β 模型试验的资料表明，油槽升角 β 对上油量有一定的影响。 目前设计中采用的油槽升角一般为 500～ 700，实践表明上油效果很好。 在体外冷却的方式中，采用 β ＝ 500，所以本次设计中取 β ＝ 500。 朱国俊：大峡水电站水轮机结构设计及其 CAD 26 β 图 26 油槽 升角 （ 3）油槽截面尺寸和槽数 为了减少润滑油在油槽中的阻力，并保证相邻油槽间的瓦面上都能得到充分的润滑油，形成油膜，故采用下图 27 所示的 油槽 形状。 R2R1R1R1 图 27 油槽截面 其尺寸如下表 19 所示： 表 19 油槽截面 尺寸 参数符号 数值 （ mm） 参数符号 数值 （ mm） a b c E 7 25 15 2 R1 R2 Z 1 8 热能与动力工程专业毕业设计（论文） 27 （ 4）轴承体上合金浇注层槽形 轴承体内壁加工有浇注巴式合金的纵向和环形槽，以保证合金与轴承体严密贴合，防止脱壳。 轴承体上合金层不宜太厚。 较厚的合金层不仅增加合金材料的消耗，也会导致瓦面受热后相对变形增大，影响轴承间隙，增加磨损。 目前设计中一般取 （毫米）毫米＝＝ 13)6~4(a δ —— 合金层厚度（毫米） a—— 斜油槽的深度（毫米） 合金浇注槽的尺寸大小如下 表 20 所示 ： 表 20 合金浇注槽的尺寸 参数符号 数值 （ mm） 参数符号 数值 （ mm） δ h L1 L2 l1 l2 13 4 30 14 50 H Z Z1 R c 40 20 4 5 4 其符号所代表的意义见下图 28： C45176。 Z1l1按中心线 Z 等分L1／2he Hl2LL2L1DP 图 28 合金浇注槽 朱国俊：大峡水电站水轮机结构设计及其 CAD 28 （ 5）轴承间隙 轴承总的平均间隙一般可参照下面的经验公式决定： )(1 0 0 毫米＝ PD 式中 DP—— 主轴直径 （毫米）＝＝ 0 0 01 2 0  （ 6）冷却方式与冷却装置的确定 稀油润滑筒式轴承一般都装有冷却装置，在本次设计中选用了体外冷却的方式。 这种冷却方式目前采用较多，这种结构中通常由冷却器、挡油箱、溢流板、挡油管等组成。 冷却器多数采用黄铜管，在布置条件许可下排列成扁方形，可以降低挡油 箱的高度。 挡油箱、溢流板、挡油管的作用是保证热油都能经过冷却器后再经回油管返回转动油盆，以改善冷却效果。 此外，挡油箱还可以避免上部油箱中的循环油随着主轴旋转 而飞溅出来。 在本机组上，挡油箱采用钢板焊接，把合在轴承体上。 （ 7）确定稀油润滑筒式轴承的尺寸 查《水轮机设计手册》确定稀油润滑筒式轴承的尺寸如下 表 21 所示 ： 表 21 稀油润滑筒式轴承 尺寸 参数符号 数值 （ mm） 参数符号 数值 （ mm） DP L Da Db Dd h H b δ 1220 750 1850 1900 1450 420 950 50 t E F t1 Z0 d0 Z2 d2 5 2 80 12 32 M42 6~8 M42 热能与动力工程专业毕业设计（论文） 29 其符号所代表的意义如下图 29 所示： t 1d0 Z0 d2 Z2e/ 2S1S2DaDPDbDdE 图 29 稀油润滑筒式轴承 控制环 控制环是传递接力器作用力，并通过传动机构转动导叶的环形部件，在本次设计中采用 ZG30 铸造，由于该件尺寸太大，可采用分瓣铸造的结构。 其结构尺寸见下表 22： 表 22 控制环 尺寸 参数符号 数值 （ mm） 参数符号 数值 （ mm） DC Z0 Dy 5600 24 5750 R S 18 35 其符号所代表的意义如下图 30 所示： 座环 图 30 控制环 朱国俊：大峡水电站水轮机结构设计及其 CAD 30 表 23 大耳环处尺寸 参数符号 数值 （ mm） 参数符号 数值 （ mm） d1 d2 d3 190 185 380 h1 h2 70 220 其符号所代表的意义如下图 31 所示： , 图 31 大耳环处尺寸 表 24 小耳环处的尺寸： 参数符号 数值 （ mm） d2 h1 R 110D 100 110 其符号所代表的意义如下图 32 所示 小耳环 图 32 小耳环 热能与动力工程专业毕业设计（论文） 31 叶片操作系统 叶片操作系统的结构型式有很多种，它们随着接力器的布置方式的不同而不同，比较常用的有三种。 一种是带操作架传动的直连杆机构；一种是不。