軸流式水輪機設(shè)計說明書畢業(yè)論文

1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！)軸流式水輪機設(shè)計說明書摘 要這次畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容是進行水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計的對象是大峽水電站的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機。本次設(shè)計是在給定水輪機基本參數(shù)的前提下，通過查閱相關(guān)的設(shè)計手冊，對水輪機的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。設(shè)計的主要內(nèi)容有三部分，第一部分是對水輪機進行總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，其中包括了座環(huán)、主軸、接力器等由水輪機設(shè)計參數(shù)確定的部件。由于大峽水電站的機組是轉(zhuǎn)槳式的，所以在這一部分中還包括了葉片操作系統(tǒng)的設(shè)計。第二部分是對導(dǎo)水機構(gòu)進行設(shè)計。這部分主要是根據(jù)接力器直徑設(shè)計導(dǎo)水機構(gòu)傳動系統(tǒng)。最后一部分則是根據(jù)設(shè)計手冊上推薦的方法對主要部件進行強度校核。其中，

2、導(dǎo)葉的校核采用編程計算。由于本次設(shè)計采用了計算機繪圖，因此使得設(shè)計過程變得簡單快捷。關(guān)鍵詞 ：水輪機、結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算機繪圖、強度校核ABSTRACTThe main content of this Graduate Design is to carry on a structure design of Hydroturbine .The object of this design is Da Xia Hydraulic power station.Under the premise of appointed essential parameter ,this design is to make

3、 a contrivance for Hydro turbine by referring relative design contents of this design contain three parts . The first part of this design is to make a general structural design of It conclude the component which can be designed by design factor of Hydro turbineHydro turbine .Such as stay vane ring 、

4、servomotor、bottom lid、turbine main shaft and so on .Because the Hydro turbine of Da Xia is Kaplan turbine, so we the controllingmechanism of water turbine runner blades in this part .The second part is to design theDistributorof Hydro turbine .Themajor task of this part is designing the drive system

5、 ofGuide Apparatus based on the diameter ofservomotor . The last is to check thestrength ofimportant region in Hydro turbine by using the method which design manual recommend.And the strength checking of guide vane is programmed to calculate among it .Due to the using of computer in drawing, the pro

6、cess of design become simple andrapid.KEY WORDS : Kaplan turbine ,structural design ,computer produced drawing, strengthchecking目 錄第 1 章前 言11.1概述11.2設(shè)計內(nèi)容11.3原始資料2第 2 章 水輪機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計32.1轉(zhuǎn)輪的流道尺寸32.2導(dǎo)葉高度及分布圓直徑42.3座環(huán)高度42.4主軸直徑52.5主要部件的結(jié)構(gòu)6轉(zhuǎn)輪6接力器9導(dǎo)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(dǎo)軸承25控制環(huán)292.6葉片操作系統(tǒng)31帶操作架的直連桿機構(gòu).

7、31不帶操作架的直連桿機構(gòu).32帶操作架的斜連桿機構(gòu).32第 3 章 導(dǎo)水機構(gòu)運動系統(tǒng)的設(shè)計343.1導(dǎo)葉開度343.2導(dǎo)水機構(gòu)傳動系統(tǒng)的設(shè)計35導(dǎo)水機構(gòu)的裝配尺寸：35導(dǎo)水機構(gòu)的配合公差與間隙：36導(dǎo)水機構(gòu)的傳動部分。36第 4 章 強度校核454.1主軸的強度校核45基本參數(shù)的意義：45軸身應(yīng)力計算：45薄壁軸法蘭與軸身聯(lián)接處應(yīng)力的計算：474.2導(dǎo)葉強度的計算52致謝56參考文獻57附錄58附錄 1：導(dǎo)葉校核程序 .58附錄 2：導(dǎo)葉部分?jǐn)嗝鎻?fù)核程序63附錄 3：程序中各符號所代表的意義67第1章前言1.1概述水能不僅是清潔的能源，而且是可再生的資源。目前水力發(fā)電在全世界范圍內(nèi)得到了優(yōu)先

8、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。而水電站作為水能開發(fā)的主要手段，它能否經(jīng)濟、高效的運行對水能的利用程度有很大的影響。水力機組是水電站的核心設(shè)備，是整個水電樞紐工程最終經(jīng)濟效益的歸宿。因此，水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計得是否合理就成為電站能否有效運行得關(guān)鍵。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。電站裝機 4 臺，機組全為軸流轉(zhuǎn)槳式。本次設(shè)計的主要內(nèi)容是針對大峽水電站的具體情況對其水輪機結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，在設(shè)計中不僅對其總體結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計，還特別對水輪機的轉(zhuǎn)槳式機構(gòu)進行了設(shè)計。在這次設(shè)計中，除了查閱手冊外，還查閱了

9、一些國內(nèi)、外已建成的水電站的資料以作參考。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展， 利用 CAD 軟件進行繪圖已成為設(shè)計的主要手段之一。在本次畢業(yè)設(shè)計中，由于所有的圖紙都采用 CAD 軟件進行繪制，所以不僅提高了利用 CAD 軟件繪圖的能力 ，也使得設(shè)計的質(zhì)量大為提高。1.2設(shè)計內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容：（一）根據(jù)給定水輪機型號和轉(zhuǎn)輪直徑進行等參數(shù)進行水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計1按給定水輪機型號和轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)設(shè)計；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(dǎo)軸承的設(shè)計；4繪制水輪機總裝配圖及主要部件的組裝圖和部件圖。（二

10、）導(dǎo)水機構(gòu)傳動系統(tǒng)的設(shè)計1根據(jù)機組的型式進行導(dǎo)水機構(gòu)的設(shè)計；2繪制導(dǎo)水機構(gòu)裝配圖及導(dǎo)葉布置圖；3導(dǎo)葉強度計算。（三）葉片操作系統(tǒng)設(shè)計1根據(jù)機組的布置型式進行葉片操作系統(tǒng)的設(shè)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；1.3原始資料本次畢業(yè)設(shè)計的基本參數(shù)如下：單機容量：77.3MW水輪機型號： ZZF23-LH-700設(shè)計水頭：23(m)設(shè)計流量：369.6（ 3）額定轉(zhuǎn)速：88.2（rpm）吸出高度：-5.5（m）安裝高程：1444.7 （ m）第 2 章 水輪機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1轉(zhuǎn)輪的流道尺寸表 1轉(zhuǎn)輪流道尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）參數(shù)符號數(shù)值（ mm）D17000R26636Z 15

11、d23269D08100d33045Z 024d43045b02800h11715dB3150h2861R11652h32086其符號所代表的意義見下圖1：表 2轉(zhuǎn)輪室的尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）計算參數(shù)數(shù)值（ mm）R 1525h21491R 2861h36965R 31834h4728R 46608D26608R（球）3500D49100h11715110其符號所代表的意義見下圖2：00D Zd1b0R1d2D1 Z1球1dh33h球 dB1/ 2d4球 DR2h5h4rd5圖 1 轉(zhuǎn)輪流道尺寸圖 2 轉(zhuǎn)輪室流道尺寸2.2導(dǎo)葉高度及分布圓直徑由上一節(jié)可知，導(dǎo)葉高度為：b0=0.4D1=28

12、00(mm)，分布圓直徑 D0=1.16D1，所以 D0=1.16D1=8100（mm），導(dǎo)葉轉(zhuǎn)角 0° 50°。由于本機組屬于高比轉(zhuǎn)速軸流式水輪機，所以導(dǎo)葉選擇對稱型翼形，導(dǎo)葉數(shù)目Z=24。2.3座環(huán)高度表 3座環(huán)尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）參數(shù)符號數(shù)值（ mm）Db9250H 1 =b0+302830D a10750300k10031.50R600其符號所代表的意義見下圖3：圖3座環(huán)2.4主軸直徑主軸的外尺寸可以根據(jù)機組的扭力矩初選，扭力矩按以下公式計算：M97400N（公斤·厘米）n式中 ： N代表主軸傳遞的功率（千瓦）n 代表主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)分）由原始資料得：

13、N=77.3MW=77.3×103 KW n=88.2rmin所以，M 97400 N97400 77.3 10 38.54 107 (公斤厘米 )n88.2根據(jù)扭力矩與主軸外徑的關(guān)系曲線查得D=1155（mm），根據(jù)薄壁軸的標(biāo)準(zhǔn)外徑系列，取標(biāo)準(zhǔn)植D=1200（ mm）主軸內(nèi)孔直徑按水輪機設(shè)計手冊上的公式計算：d4 D 4496102 NDn max式中 ： D主軸外徑（厘米）N 主軸傳遞的功率（千瓦）n 主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)分） max最大許用應(yīng)力（公斤厘米2 ）初選主軸的材料為 ZG20MnSi,其max=550 公斤厘米 2所以根據(jù)主軸內(nèi)孔直徑公式計算得：d4 1204 496102

14、77.3 103 120102.9(厘米 )88.2550但為了保證主軸有足夠的剛強度，可將主軸內(nèi)徑按標(biāo)準(zhǔn)直徑系列取為800mm。2.5主要部件的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)輪軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機的轉(zhuǎn)輪由轉(zhuǎn)輪體、葉片操作機構(gòu)、葉片等組成。（1）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械零件組合。由于本機組屬于大型機組，所以葉片和樞軸采用分別鑄造，然后用螺釘連接。（2）轉(zhuǎn)輪體轉(zhuǎn)輪體上裝有全部葉片和操作機構(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)，以減少容積損失

15、。在本次畢業(yè)設(shè)計中，轉(zhuǎn)輪體與主軸聯(lián)接時，采用的是轉(zhuǎn)輪上蓋與主軸法蘭分開的結(jié)構(gòu)。（3）葉片操作機構(gòu)與接力器葉片操作機構(gòu)的型式很多，本次畢業(yè)設(shè)計采用的是不帶操作架的結(jié)構(gòu)。在后面會專門有葉片操作機構(gòu)的設(shè)計。葉片操作機構(gòu)接力器的活塞直徑根據(jù)操作油壓確定?；钊麠U的尺寸即要滿足強度的要求，還應(yīng)滿足操作油管布置的需要。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）d1245d148D250h168-0.1d × t260× 6h2362d3× t 3159× 6h325d475h412Z3h535d5180h685d6210h710d758b52d82

16、”R6d962k3d10135k12d11M128d12140s=s 148d1334s220其符號所代表的意義如下圖4和圖 5：活塞圖與4活塞活與塞塞桿桿圖 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）dp2322H485H3531其符號所代表的意義見圖6。（4）葉片密封葉片密封采用“ ”型密封，因其結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便。其尺寸如下表所示：表 6 “ ”型密封尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）參數(shù)符號數(shù)值（ mm）D11061+1d92+0.13e44+0.2D1000D31030f2a11.5R3b10內(nèi)圓緊量1.87 2.1c12.5外圓緊量0.8 2（5）泄水錐由于本次設(shè)計的

17、機組屬于大型機組，故泄水錐采用鋼板焊接的泄水錐。接力器由于本機組的轉(zhuǎn)輪直徑已達7 米，屬于大型機組，故采用單導(dǎo)管直缸接力器，其將布置在水輪機機墩內(nèi)，操作油壓采用PH =25 公斤厘米 2。接力器直徑 d cD1H max b0 / D1PH式中： D1 轉(zhuǎn)輪直徑H max 最高水頭b0 / D1 導(dǎo)葉相對高度PH 調(diào)速系統(tǒng)的額定油壓計算系數(shù)從水輪機設(shè)計手冊 中的表查得 =0.15 ， PH =25 公斤厘米 2， H max =31.4m，b0 / D1 =0.4d c 0.15 731.40.40.744(米)25根據(jù)接力器直徑系列取dc=750(mm),由于其采用單導(dǎo)管型式的直缸接力器，其

18、主要特征尺寸如下表：表 7接力器尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）參數(shù)符號數(shù)值（ mm）dc750Z83d190d3M24d1190d4M190× 3 11450dd300 21340H550Z216K420d2 52S0.5-0.75 3220dc375-562.5其符號所代表的意義見圖7。圖 7 單導(dǎo)管型式的直缸接力器導(dǎo)葉導(dǎo)葉的材料采用ZG14Cr5Cu鑄造，該材料適用于制造水輪機導(dǎo)葉，其強度極限為 570 兆帕。（1）葉形圓柱式導(dǎo)水機構(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)葉一般使用于具有不完全包角的高比轉(zhuǎn)速軸流式水輪機中，故本設(shè)計中采用對稱形的葉形。由

19、水輪機設(shè)計手冊中查得對稱形導(dǎo)葉葉形的斷面參數(shù)如下表：表 8導(dǎo)葉葉形的斷面尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）參數(shù)符號數(shù)值（ mm）D7000r80.61D08100R1271Z024R2214a102.9R4873b124.7f112c129.9L1584d124.7L2622e113.1L1206d0195.4q25m103.5t15k10.3其符號所代表的意義見圖8。R31rabc deRd0abcdx2ae RYmrddtr1KK2mmmmmL2L1L圖 8 導(dǎo)葉葉形斷面（2）導(dǎo)葉的結(jié)構(gòu)系列尺寸和軸頸選擇導(dǎo)葉的軸頸可按機組的轉(zhuǎn)輪直徑D1，使用水頭 H1（指最高水頭），導(dǎo)葉的相對高度b0D1 ，從手

20、冊中初選軸頸db，選得 db =230 （mm），再根據(jù)db=230mm從手冊中查得導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)的其它尺寸如下表：表 9導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）參數(shù)符號數(shù)值（ mm）d230hB260bda190hc385d1240h125dc210h2225d220h3902dm60h420d3M48h58d58H參考11724d5208.5R1115h190R95A2其符號所代表的意義見下圖9：h2chd ch1Hd 21db hbhh1d1定確算計由dh45Ad ahdmd4d 3h3d5R1R1R2R2圖 9導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)尺寸（3）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)該很好的密封。由于本機組屬于

21、大型低水頭的機組，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 米水頭以下的機組，因為水頭太高會把圓橡皮條沖掉。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 10圓橡皮條和鴿尾槽的尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）d16a12b12.7c3其符號所代表的意義如下圖10 所示：圖 10 導(dǎo)葉的密封結(jié)構(gòu)（4）導(dǎo)葉套筒導(dǎo)葉套筒是固定導(dǎo)葉上中軸套的部件，一般都采用HT21 40 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)。目前多數(shù)采用整體圓筒的模式，因為本次設(shè)計的機組的水頭不是很高，所以不考慮在導(dǎo)葉套筒上增設(shè)導(dǎo)葉止推裝置

22、。本次設(shè)計中采用的套筒的尺寸大小如下表：表 11導(dǎo)葉套筒尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）參數(shù)符號數(shù)值（ mm）db230d9385d560d10M241d2365h52d3230h140d250h22304d5260h3105d480Z86d740H 參考840d88其符號所代表的意義如下圖11 所示：d1d3hz-3d7d6hHd42hd51hd2圖 11 導(dǎo)葉套筒（5）導(dǎo)葉軸頸密封及其軸套導(dǎo)葉軸頸密封多數(shù)裝在導(dǎo)葉套筒的下端，目前不少機組中已改用“L”型密封，實踐證明，封水性能很好，結(jié)構(gòu)簡單。其尺寸大小如下表：表 12“ L”型密封尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）參數(shù)符號數(shù)值（ mm）d230h18bd

23、237 14d1223 24d2802其符號所代表的意義如下圖12：d2D1h2R2R5圖 12“ L”型密封導(dǎo)葉下軸頸的密封主要是防止泥沙進入，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：表 13“ O”型密封圈尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）db230D190d10其符號所代表的意義如下圖13 所示：dD圖 13 “ O”型密封圈（6）導(dǎo)葉軸套導(dǎo)葉軸套大多數(shù)都采用鑄錫青銅鑄造，加注黃油潤滑。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。本次設(shè)計中采用復(fù)合軸套，即采用HT1838 作套，內(nèi)表面涂復(fù)尼龍 1010

24、制成復(fù)合軸套 值指復(fù)合軸套尼龍層厚度的參考值。a）上軸套尺寸系列如表14 所示：表 14上軸套尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）參數(shù)符號數(shù)值（ mm）dc210h105d1210h18d2230h212d3229.6 1d4270其符號所代表意義如下圖14 所示：d4d1d2d3圖 14 上軸套2h1hb）中軸套尺寸系列如表15 所示：表 15中軸套尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）參數(shù)符號db230hd1230h1d2250h2d3249.6d5d4260 其符號所代表的意義如下圖15 所示:數(shù)值（ mm）23040881d32 hd1hd41h5d-4圖 15 中軸套c）下軸套尺寸系列如表16 所示：表

25、16下軸套尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）參數(shù)符號數(shù)值（ mm）da190h190d1190h18d2210 1d3209.6其符號所代表的意義如下圖16 所示:d2hd1d3h1圖 16 下軸套座環(huán)（1）與混凝土蝸殼連接的座環(huán)型式很多，本設(shè)計中采用的是整體結(jié)構(gòu)的座環(huán)。（2）座環(huán)的鑄造應(yīng)符合一般大部件的鑄造技術(shù)條件，其加工面的光潔度和公差要求參見下圖：圖17座環(huán)此外，還需對制造質(zhì)量提出如下要求：a)所有過流表面打磨光滑，相當(dāng)于光潔度3；b)固定導(dǎo)葉進口端節(jié)距誤差不超過0.0015Da；c)頂蓋與底環(huán)把合面平行度誤差不超過0.025 毫米米；d)分瓣結(jié)構(gòu)的合縫面光潔度為5，合縫面間隙一般不超過0.05

26、 毫米，局部允許有 0.150.3 毫米間隙（深度小于接合縫的13，長度不超過接合縫總長的15）。頂蓋與支持蓋頂蓋與支持蓋是水輪機的主要部件，要求有足夠的強度和剛度， 因此再此次設(shè)計中采用了焊接頂蓋，材料ZG30。支持蓋和頂蓋見下圖：圖18頂蓋圖 19 支持支蓋持蓋底環(huán)底環(huán)是一個扁平的環(huán)形部件，固定于座環(huán)上，設(shè)計時主要考慮剛度，不作強度計算。底環(huán)都采用ZG30鑄造，而且由于本次設(shè)計對象所處的流域?qū)儆诙嗄嗌澈恿?，故在底環(huán)的過流表面應(yīng)鋪設(shè)抗磨板。本次設(shè)計中的抗磨板采用18 毫米厚的 A3 鋼板。由于受運輸條件的限制， 本次設(shè)計中的底環(huán)應(yīng)分四瓣鑄造，底環(huán)大概結(jié)構(gòu)見下圖：圖20底環(huán)主軸（1） 主軸主軸

27、是水輪機的主要部件，它的毛坯采用ZG20MnSi整鍛。由于本機組是大型的軸流式水輪機，因此在主軸內(nèi)裝有操作油管，所以主軸必須要有中心孔。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)電機相連，另一端與轉(zhuǎn)輪相連。軸的尺寸如下表：表 17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）D1200d2188R120D1830240R130Db1575270R2350D122060R5p3D2181585f2D3130012Z20d1100300c16d1100360c120db12535c24d11302其符號所代表的意義如下圖21 所示：端機輪

28、db水D315°' dDbZc 2cml 160°hd 1l 2aR1°R54×s s1fR2D2DDPDD°514ss×md 2l 1°54h1×d 12°1l0c6mdD3ZDbdb圖21主軸（2） 聯(lián)軸螺釘?shù)某叽纾海ǜ鶕?jù)主軸的外徑選取）表 18聯(lián)軸螺釘參數(shù)符號數(shù)值（ mm）參數(shù)符號數(shù)值（ mm）螺釘M12 0×4l5455l600db125l 545D185l 0300h85l 1120d1114l 2130d2112l 5510s160其符號所代表的意義見下圖22：hl'

29、C1 × 45°l1l0Sl 2Ddbd2RR1l 31l'5Cd7圖 22 聯(lián)軸螺釘主軸密封主軸部分的密封裝置分兩種，一種是機組正常運行中， 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。在本次設(shè)計中采用的是水壓式端面密封，其結(jié)構(gòu)見下圖 23。另一種是機組停機檢修軸承和軸承下部主軸密封時防止尾水往機坑內(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、機械操作式或抬機密封等多種。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 4 7

30、 公斤厘米 2，其所采用的圍帶的剖面尺寸見下圖 24：排水壓力水水圖壓23式水壓密式端封面密封250.2圖 24 空氣圍帶式密封水導(dǎo)軸承水輪機導(dǎo)軸承型式很多，目前比較常用的有水潤滑的橡膠軸承;稀油潤滑帶有轉(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?？紤]到本電站的水質(zhì)不干凈、含沙量大，清潔水源少，所以采用了稀油潤滑筒式軸承。圖 25 水導(dǎo)軸承（1）軸瓦高度 L統(tǒng)計資料表明，軸瓦高度與直徑的比值都在0.51 的范圍內(nèi)，一些試驗資料表明軸承的摩擦系數(shù)在

31、上述范圍內(nèi)數(shù)值最小。所以軸瓦高度L=（ 6001200）毫米，參照水輪機設(shè)計手冊中的表1314 最終取 L 750mm。（2）油槽升角 模型試驗的資料表明，油槽升角對上油量有一定的影響。目前設(shè)計中采用的油槽升角一般為50 070 0，實踐表明上油效果很好。在體外冷卻的方式中，采用 50 0，所以本次設(shè)計中取 500 。圖 26 油槽升角（3）油槽截面尺寸和槽數(shù)為了減少潤滑油在油槽中的阻力，并保證相鄰油槽間的瓦面上都能得到充分的潤滑油，形成油膜，故采用下圖27 所示的油槽形狀。R1R1R2R1圖 27 油槽截面其尺寸如下表 19 所示：表 19油槽截面尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）參數(shù)符號數(shù)值（ m

32、m）a7R11b25R22.5c15Z8E2（4）軸承體上合金澆注層槽形軸承體內(nèi)壁加工有澆注巴式合金的縱向和環(huán)形槽，以保證合金與軸承體嚴(yán)密貼合，防止脫殼。軸承體上合金層不宜太厚。較厚的合金層不僅增加合金材料的消耗，也會導(dǎo)致瓦面受熱后相對變形增大，影響軸承間隙，增加磨損。目前設(shè)計中一般取a( 4 6)毫米13（毫米）合金層厚度（毫米）a斜油槽的深度（毫米）合金澆注槽的尺寸大小如下表20 所示：表 20合金澆注槽的尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）參數(shù)符號數(shù)值（ mm）13H40h4Z20L 130Z 14L 2142.5R5l114c4l250其符號所代表的意義見下圖28：C×45°

33、H按中心線 Z等分2LZ1L1LDPeh22l11Ll圖 28合金澆注槽（5）軸承間隙軸承總的平均間隙一般可參照下面的經(jīng)驗公式?jīng)Q定： 0.15 0.2DP (毫米 )1000式中DP主軸直徑0.150.2 1200 0.39（毫米）1000（6）冷卻方式與冷卻裝置的確定稀油潤滑筒式軸承一般都裝有冷卻裝置，在本次設(shè)計中選用了體外冷卻的方式。這種冷卻方式目前采用較多，這種結(jié)構(gòu)中通常由冷卻器、擋油箱、溢流板、擋油管等組成。冷卻器多數(shù)采用黃銅管，在布置條件許可下排列成扁方形，可以降低擋油箱的高度。擋油箱、溢流板、擋油管的作用是保證熱油都能經(jīng)過冷卻器后再經(jīng)回油管返回轉(zhuǎn)動油盆，以改善冷卻效果。此外，擋油箱

34、還可以避免上部油箱中的循環(huán)油隨著主軸旋轉(zhuǎn)而飛濺出來。在本機組上，擋油箱采用鋼板焊接，把合在軸承體上。（7）確定稀油潤滑筒式軸承的尺寸查水輪機設(shè)計手冊確定稀油潤滑筒式軸承的尺寸如下表21 所示：表 21稀油潤滑筒式軸承尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）參數(shù)符號數(shù)值（ mm）DP1220t5L750E2Da1850F80D b1900t112D d1450Z 032h420d0M42H950Z 268b50d2M420.4其符號所代表的意義如下圖29 所示：d2Z2e /2d0 Z02ESDdDbt 1Da1SDP圖 29 稀油潤滑筒式軸承控制環(huán)控制環(huán)是傳遞接力器作用力，并通過傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)葉的環(huán)形部件，

35、在本次設(shè)計中采用ZG30 鑄造，由于該件尺寸太大，可采用分瓣鑄造的結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)尺寸見下表22：表 22控制環(huán)尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）參數(shù)符號數(shù)值（ mm）D C5600R18Z 024S35Dy5750其符號所代表的意義如下圖30 所示：圖 30 控制環(huán)表 23 大耳環(huán)處尺寸參數(shù)符號數(shù)值（ mm）參數(shù)符號數(shù)值（ mm）d1190h170d2185h2220d3380其符號所代表的意義如下圖31 所示：,圖 31大耳環(huán)處尺寸表 24小耳環(huán)處的尺寸：參數(shù)符號數(shù)值（ mm）d2110Dh1100R110其符號所代表的意義如下圖32 所示圖 32 小耳環(huán)小耳2.6葉片操作系統(tǒng)葉片操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式有

36、很多種，它們隨著接力器的布置方式的不同而不同，比較常用的有三種。一種是帶操作架傳動的直連桿機構(gòu)；一種是不帶操作架的直連桿機構(gòu)；還有一種是帶操作架的斜連桿機構(gòu)。這三種結(jié)構(gòu)型式各有特點。帶操作架的直連桿機構(gòu)這種結(jié)構(gòu)一般用在葉片數(shù)為46 的中小型機組中，其結(jié)構(gòu)特點如下：（1）葉片轉(zhuǎn)角在中間位置時，轉(zhuǎn)臂水平，連桿垂直，動作中操作架圓周分力較小。（2）轉(zhuǎn)臂與葉片用圓柱銷傳遞轉(zhuǎn)矩，徑向位置由卡環(huán)定位，轉(zhuǎn)臂下部開口，用螺釘夾緊，便于裝拆和緊固卡環(huán)。（3）連桿采用二塊夾板，連桿銷受力均勻。（4）操作架上帶有耳柄， 便于裝配中調(diào)整， 耳柄與操作架配合端面有限位銷，防止耳柄固定時與夾板產(chǎn)生偏卡。（5）操作架多數(shù)采用“工”字形