流體機械的典型結(jié)構和用途

流體機械的典型結(jié)構和用途第1頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一5.1葉片式流體機械

一、葉片式流體機械中的基本概念

絕對坐標系—固連于地球的坐標系；

絕對運動—相對于絕對坐標系的流體運動；

相對坐標系—固連于轉(zhuǎn)動葉輪的坐標系；

相對運動—相對于相對坐標系的流體運動;

牽連運動—絕對坐標系對相對坐標系的運動;第2頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-1軸面流動圖5-2流面和絕對流線第3頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-3表示了流體的絕對速度、相對速度和牽連速度的關系，由這三種速度矢量組成的三角形稱為流體質(zhì)點運動的速度三角形。圖5-3速度三角形第4頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一二、葉片的作用及歐拉揚程

葉片和流體之間存在相對運動，由于葉片壓力面和負面之間的壓力差而產(chǎn)生升力。升力的產(chǎn)生機理可以用流體力學中所謂的“環(huán)量(circulation)”來加以解釋。

環(huán)量:

升力:

圖5-4速度環(huán)量圖5-5翼型升力第5頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一三、離心式流體機械

圖5-7介紹了離心式流體機械的結(jié)構，圖中上半部分是多級泵、下半部分是水輪機的示意圖。在葉輪中，葉片前后呈喇叭型的圓板稱為蓋板，有前后蓋板的葉輪叫閉式葉輪，只有后蓋板的叫半開式葉輪，前后蓋板都沒有的稱為開式葉輪。圖5-6離心式機械第6頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一離心式流體機械葉輪出口橫截面

——圓柱面圖5-7離心式流體機械擴壓器蝸殼葉輪第7頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一葉片式流體機械基本公式：

為葉輪直徑，為流體密度，為葉輪寬度。其中四、葉片式流體機械第8頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一反擊系數(shù)：

反擊系數(shù)大的葉輪稱為反擊式葉輪，反擊系數(shù)小的稱為沖擊式葉輪。第9頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

流量系數(shù)，揚程系數(shù)的定義如下式中，A為葉輪的特征面積，這里取葉輪出口的環(huán)狀面積1.性能曲線和葉片出口安放角的關系第10頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一由上式可知，曲線為一條過（0，2）的直線由葉輪出口速度三角形得：第11頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一5-8葉片出口安裝角和葉片形狀第12頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

離心式機械轉(zhuǎn)輪（葉輪）內(nèi)流體的實際三元流動情況，可以近似認為是軸向漩渦與流經(jīng)不動葉輪時的均勻相對流動的迭加。如圖5-8

所示

。

在葉輪進口處，軸向渦旋運動的方向和葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相同，其速度三角形如圖5-8所示。因此，，該分量的增加是葉輪本身的作用造成的。2.葉輪出口附近流動的滑動第13頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

(1)葉片擴壓器

(2)無葉擴壓器5-9擴壓器3.擴壓器第14頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一五、軸流式流體機械

如圖5-10所示，軸流式機械由葉輪、殼體和導葉等組成。根據(jù)所需要的揚程，分為單級和多級式。圖5-10軸流式機械第15頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

垂直于翼展軸線的機翼剖面叫做翼型。機翼和翼型的有關幾何參數(shù)的定義如下：1）骨線—翼型內(nèi)各內(nèi)切圓圓心的連線。2）翼弦—翼型前緣和后緣之間的連線。3）厚度—翼型上下面在與翼弦垂直的方向上的距離。4）相對厚度—翼型最大厚度和弦長之比。5）彎度—骨線與翼弦之間的距離，用h表示。（一）翼型及其動力特性第16頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一6）相對彎度—翼型最大彎度與弦長之比。7）曲率角—翼型后緣點處骨線的切線與翼弦的夾角。8）翼展長度—機翼的橫向?qū)挾?，簡稱展長。9）展弦比—展長與弦長之比。第17頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-11翼型的動力特性a）特性曲線b)極限圖第18頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一1、哥廷根翼型圖5-12哥廷根翼型（二）常用翼型第19頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一2、RAF-6翼型（英國翼型）圖5-13第20頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一3、BИΓΜ翼型圖5-14BИΓΜ翼型第21頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一4、NACA翼型圖5-15NACA翼型的幾何尺寸第22頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一5、791翼型6、圓弧翼型第23頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一相同機翼以一定間隔按同樣狀態(tài)直線排列即構成直列葉柵。其主要幾何參數(shù)有：1）列線—各翼型相應點的連線。2）柵軸—垂直于列線的直線。3）葉柵距—在同一葉柵軸線上，二相鄰翼型的相應點間的線段長度。4）葉柵稠密度—即翼型弦長與柵距的比值，有時將其倒數(shù)t/l稱為葉柵的相對柵距，葉柵稠密度時表示葉柵中翼型排列的疏密程度，是對葉柵性能有重要影響的參數(shù)。（三）直列葉柵第24頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一（5）翼型的安放角—翼型的弦與葉柵列線間的夾角，翼型中線（或骨線）在前、后緣之切線與葉柵列線夾角分別叫做翼型的進口安放角和出口安放角，（6）流動角—流動方向與柵軸之間的垂直距離。（7）轉(zhuǎn)向角—流入角與流出角之差。（8）葉柵寬度—前后緣點葉柵軸線之間的垂直距離。第25頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-16直列葉柵a)葉柵b)作用力第26頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一葉柵效率定義為：式中，為總能頭，為水力損失。在葉片式流體機械中顯然，角越小翼型質(zhì)量越高，葉柵的效率也就越高。（四）葉柵效率第27頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-17是橫流式機械的工作原理示意圖。圖5-17橫流式流體機械六、橫流式流體機械第28頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一對不可壓縮流體，橫流式機械的流量和理論揚程由下式計算得：第29頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一七、沖擊式流體機械圖5-18沖擊式流體機械第30頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

圖5-19沖擊式水輪機的工作原理

沖擊式流體機械主要是指沖擊式水輪機。如圖5-19所示，水由噴管引入，在噴嘴處將壓能轉(zhuǎn)換成動能，形成高速射流流入轉(zhuǎn)輪的水斗，沖動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)以輸出動力，水流流量由噴嘴內(nèi)部設置的針閥控制。射流速度有下式計算：第31頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一現(xiàn)以圖5-19來說明沖擊式水輪機的工作原理。單個噴嘴的流量用表示，作用于水斗的圓周方向的力為，根據(jù)動量定理功率：轉(zhuǎn)輪效率：第32頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一流體傳動包括液體傳動和氣體傳動。液體傳動又分為液壓傳動和液力傳動。圖5-20液體傳動機構的組成八、流體傳動裝置的工作原理第33頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一液力傳動分為三大類型：1、液力變矩器視頻

2、液力耦合器視頻3、液力機械傳動第34頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一容積式流體機械根據(jù)運動方式可分為往復式和回轉(zhuǎn)式兩類。往復式流體機械通常由兩部分組成。一部分是直接和流體進行能量交換的工作端，另一部分是和其他機械進行動力傳遞的傳動端。工作端主要包括缸體，活塞（或柱塞），吸入閥和排出閥。5.2容積式流體機械一、往復式流體機械第35頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-21工作介質(zhì)是液體的往復式機械

現(xiàn)以流體的理想工作過程的示功圖（圖5-21）來說明往復式流體機械的工作原理，所謂理想工作過程是指液體在缸體內(nèi)沒有流動損失，沒有泄漏并完全充滿缸體。第36頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一由于液體進出缸體及通過閥門時會產(chǎn)生流動損失，使吸入過程中缸體內(nèi)的壓力小于p1,排出過程中的壓力高于p2,用分別表示吸入和排出過程中缸體內(nèi)的平均壓力，則流動效率可如下計算對流體輸送機械對流體動力機械第37頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一以表示軸功率，表示零部件間相對運動時的機械摩擦損失功率，則機械效率定義為：對流體輸送機械對流體動力機械第38頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一總效率可有下式計算：對流體輸送機械對流體動力機械幾種效率之間的關系如下：第39頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一工作介質(zhì)是氣體時，如圖5-22所示，其容積因壓縮和膨脹而發(fā)生變化。因此，即使在理想工作狀態(tài)下，吸入效率也不可能為1.圖5-22工作介質(zhì)是氣體的往復式機械第40頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一對流體輸送機械對流體動力機械式中，為吸入口氣體密度；n為多變指數(shù)；為理想吸入效率。假設理想的往復式機械的壓縮或膨脹是多變過程，其質(zhì)量流量及功率由下式給出第41頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一實際軸效率有下式計算對流體輸送機械對流體動力機械式中，為多變效率。第42頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構不同，常用的回轉(zhuǎn)式機械有以下幾種。

1、嚙合式

（1）齒輪式

圖5-23齒輪式a)外嚙合式b)內(nèi)嚙合式c)內(nèi)嚙合式二、回轉(zhuǎn)式流體機械第43頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一（2）多葉式

圖5-24多葉式a)雙葉式b)單葉式c)三葉式b）c）第44頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一2、螺桿式

（1）單螺桿式

（2）雙螺桿式

圖5-25單螺桿式圖5-26雙螺桿式第45頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一（3）三螺桿式圖5-27三螺桿式第46頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一3、偏心式

（1）滑片式

圖5-28滑片式第47頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一（2）回轉(zhuǎn)滑閥式

（3）搖動滑閥式

圖5-29回轉(zhuǎn)滑閥式圖5-30搖動滑閥式第48頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一5.3其他形式的流體機械一、摩擦式圖5-31摩擦式第49頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一二、渦流式圖5-32漩渦式第50頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一三、射流式圖5-33射流式機械第51頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一四、水錘泵圖5-35水錘泵圖5-34圓管內(nèi)流動水錘泵演示視頻：第52頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一五、氣泡泵圖5-36氣泡泵第53頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一六、電磁泵

圖5-37導電型電磁泵圖5-38磁流體發(fā)電第54頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

5.4泵

泵的種類很多，主要有葉片泵、容積泵和其他類型的泵(如水錘泵、射流泵等)。泵是一種通用機械，應用極為廣泛。用于國民經(jīng)濟的各個部門中，凡是有液體流動的地方，就會有泵在工作。其主要應用范圍是：農(nóng)田排灌、石油化工、動力工業(yè)、城市給排水系統(tǒng)、采礦和造船工業(yè)、宇航火箭燃料供給以及生命科學領域內(nèi)如人造心臟等。視頻第55頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一一、葉片泵的結(jié)構形式及用途葉片泵的結(jié)構型式按其比轉(zhuǎn)速ns的大小及葉輪的型式可分為五大類：旋渦泵、部分流泵、離心泵、混流泵以及軸流泵。按泵軸的位置形式又可分為立式和臥式兩大類。如根據(jù)壓出室型式、吸入方式、葉輪的級數(shù)以及不同的使用條件和要求還可分為如下類型。視頻第56頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一第57頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一第58頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一葉片泵的使用范圍如圖5-39所示。由于葉片泵的應用范圍很廣，各種不同的使用場合，要求葉片泵的結(jié)構、材料及傳動方式等都有所不同。圖5-39葉片泵的使用范圍第59頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-40為國際標準單級懸臂式離心泵的系列型譜圖。圖5-40單級離心泵系列型譜圖第60頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

圖5-40為國際標準(IS02858)單級懸臂式離心泵的系列型譜圖。圖中每一產(chǎn)品的使用范圍是一個曲線構成的四邊形，上面一條曲線就是泵的特性曲線，下面一條曲線是泵葉輪切割后形成的特性曲線，左右邊界線是切割拋物線，曲線框中的數(shù)字代表泵的型號，其中帶有下劃線的型號，泵的轉(zhuǎn)速為1475r／min，其余的泵的轉(zhuǎn)速為2950r／min。第61頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-41為我國制定的雙吸泵系列型譜圖5-41單級雙吸離心泵系列型譜圖第62頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一下面逐一介紹葉片泵的結(jié)構形式及主要用途。（一）旋渦泵結(jié)構型式及用途旋渦泵的類型及結(jié)構形式有W型、WX型及WZ型等幾種，其主要工作機構包括葉輪、泵體和泵蓋以及由他們組成的環(huán)形流道，液體由吸入管進入流道，并經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的葉輪獲得能量，被輸送到排除管，完成泵的工作過程。第63頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一W型旋渦泵為單級懸臂式如圖5-42所示圖5-42W型渦輪泵第64頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一結(jié)構特點：結(jié)構簡單，零件數(shù)少，易加工，成本低．可選用較高的轉(zhuǎn)速，故體積小，重量輕。葉輪與軸都采用滑動配合，可自動調(diào)整軸向間隙，軸封可采用軟填料密封，也可采用機械密封，裝拆方便；整泵結(jié)構為軸對稱，通用化、標推化程度高，因此安裝、運行、維護都十分方便；該型泵既可正轉(zhuǎn)也可反轉(zhuǎn)。第65頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

WX型旋渦泵為兩級懸臂式離心旋渦泵，如圖5-43所示。結(jié)構特點：第一級為離心葉輪，第二級旋渦葉輪，該泵抗汽蝕性能較好簡單，體積小，重量輕，通用化程度高，便于維修。

WZ型旋渦泵為兩端支撐的多級自吸泵。如圖5-44所示。結(jié)構特點：多級葉輪串聯(lián)，有兩個支撐點，結(jié)構較WX型要復雜，但葉輪可自動調(diào)整其軸向位置，即葉輪在軸上可自由滑動，安裝拆卸，調(diào)整軸向間隙及維修都很方便。第66頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一WX型漩渦泵為兩級懸臂式離心旋渦泵，如圖5-43所示。圖5-43WX型離心渦輪泵1-葉輪2-泵體3-泵軸4-聯(lián)軸器第67頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一WZ型漩渦泵為兩端支撐的多級自吸旋渦泵，如圖5-44所示。圖5-44wz多級自吸旋渦泵1-泵軸2-軸承3-注油杯4-出水段5-進水段6-鍵7-聯(lián)軸器第68頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一(二)部分流泵的結(jié)構型式及用途部分流泵也稱高速離心泵或切線增壓泵。泵可以與電機直聯(lián)，也可以用齒輪經(jīng)過一級或兩級增速而使泵成為高速泵，如圖5-55所示。圖5-55一級增速部分流泵第69頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

結(jié)構特點：該型泵葉輪是開式的，葉片呈輻射形狀，葉片出口安放角為90度，葉輪與泵體間的間隙較大(一般為2-3mm)，但對泵的性能沒有什么影響。這類泵通常情況下是立式布置的。當功率大于160kw時布置成臥式。泵軸與電動機軸或增速箱的輸出軸直聯(lián)，葉輪懸臂地裝在軸上。泵的壓出口與吸入口布置在同一直線上。有時可在葉輪進口處裝設誘導輪以降低泵的汽蝕余量。第70頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一（三）離心泵結(jié)構型式及用途離心泵的結(jié)構型式如前列分類表所示。圖5-56為離心泵的結(jié)構示意圖，其葉輪3是具有幾個葉片的圓盤，安裝在泵軸上和原動機相連接。離心泵結(jié)構形式簡單，使用維護都很方便，且效率較高，因此使用范圍極為廣泛。視頻圖5-56離心泵的結(jié)構示意圖第71頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一常用的離心泵的型式有如下幾類：1、單級單吸式（IS型、BA型、B型泵等）IS型泵如圖5-57所示，包括泵體、葉輪、泵蓋、主軸、密封環(huán)、懸架軸承、軸套等。圖5-57IS型泵第72頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-58為B型泵的部件圖，B型泵又稱托架式旋臂泵，是BA型的改進型，兩者結(jié)構大同小異，主要由泵體、泵蓋、葉輪、軸、托架、軸承等組成。圖5-58B型泵的部件圖第73頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一2、單級雙吸泵（SH型泵）單級雙吸泵結(jié)構如圖5-59所示。圖5-59單級雙吸泵結(jié)構第74頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一為了減小該型泵機組的占地面積，可將電動機置于較高的位置，以適應于江河邊泵站的要求也可以采用立式單級雙吸泵型式。如圖5-60所示。機泵之間靠傳動軸聯(lián)接，泵轉(zhuǎn)子的軸向力由泵上部的推力軸承承受。圖5-60立式單級雙吸泵第75頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一3、多級離心泵（DA型泵）分段式多級離心泵結(jié)構型式如圖5-61所示圖5-61分段式多級泵第76頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一DG型鍋爐給水泵供輸送不含固體顆粒的清水或物理化學性質(zhì)類似于清水的液體。DG型泵是臥式單吸多級分段式鍋爐給水泵，泵結(jié)構有單轂體和雙轂體。高壓泵的吸入口和吐出口均垂直向上，其他泵吸入口為水平方向，吐出口為垂直向上，單轂體泵用拉緊螺栓把吸入段、中斷、壓出段聯(lián)結(jié)成一體，結(jié)構圖見圖5-62。第77頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-62DG型鍋爐給水泵第78頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一石油化工用Y型油泵如圖5-63所示，是一種適用范圍較廣，輸送不含固體顆粒的石油產(chǎn)品的系列液壓泵。圖5-63石油化工用Y型油泵第79頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一4、液下離心泵圖5-64為立式單吸單級液下離心泵，它抽送溫度為-20—140度的堿等有腐蝕性的液體。該型泵的入口為軸向垂直向下，出口為垂直向上，主要有泵體、泵蓋、葉輪、軸、接管、軸承架等零部件組成，泵軸上端有兩個滾動軸承支撐，軸承用油脂潤滑,軸封采用填料密封.圖5-64立式單吸單級液下離心泵第80頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一(四)混流泵結(jié)構型式及用途混流泵結(jié)構和BA型泵基本上一樣，只是葉輪形狀不同。和離心泵葉輪相比，混流泵葉輪的進、出口開口值都比較大，葉片長度較短，其形狀介于離心泵和軸流泵之間，因此，混流泵的流量較大，揚程較低。比轉(zhuǎn)數(shù)較高的混流泵其基本結(jié)構形式接近于軸流泵?；炝鞅贸７譃槲仛な胶蛯~式兩種結(jié)構，前者結(jié)構特點接近于離心泵，后者的結(jié)構特點接近于軸流泵。圖5-65為蝸殼式混流泵結(jié)構，圖5-66為導葉式混流泵結(jié)構。第81頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-65蝸殼式混流泵第82頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-66導葉式混流泵第83頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

(五)軸流泵結(jié)構型式及用途

軸流泵的特點是流量大、揚程低，廣泛應用于平原地區(qū)低揚程大流量的農(nóng)田排灌，以及結(jié)水排水，船塢升降水位，火電廠輸送循環(huán)水等系統(tǒng)中。軸流泵是由喇叭形吸水管，圓筒形泵殼，出水彎管及轉(zhuǎn)動部件等組成。泵的轉(zhuǎn)動部分有葉輪、導水葉和主軸。按照主軸的安放情況可將軸流條分為立式、臥式和斜式三種。

立式軸流泵占地面積小，葉輪淹沒在水中、無需灌引水，起動方便。臥式軸流泵雖占地面積較大、但可降低泵站廠房高度，可采用水平中開式，便于維護及檢修。第84頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

斜式軸流泵兼有立式和臥式結(jié)構兩者的特點，它無需高大的泵房．有利于采用水平中開式結(jié)構，便于安裝在江河湖泊沿岸的斜坡上，可使電機處于較高的位置，并可安放在斜坡滑道上，保證電動機在水位升高時不被淹沒，水位下降時、泵也能正常工作。

對于軸流泵，當葉輪直徑小于250mm時常設計成定槳式，即葉輪葉片與輪轂鑄成一整體，葉片角度不可調(diào)，對大中型軸流泵，常采用可調(diào)葉片角度的葉輪結(jié)構型式，類似于軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機結(jié)構(見圖5-67)，這樣可擴大泵的使用范圍．提高泵的運行效率，減少泵的品種．有利于泵的批量生產(chǎn)、降低成本。第85頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-67為常見的立式軸流泵結(jié)構。圖5-67立式軸流泵結(jié)構第86頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

二、容積泵的結(jié)構型式及用途

容積式流體機械是靠密閉空間的容積變化來壓送流體的，大致可分為往復式及固轉(zhuǎn)式兩種前者是活塞或者柱實在缸體內(nèi)做往復運動的，后者是具有各種形狀的轉(zhuǎn)子在殼體內(nèi)做回轉(zhuǎn)運動的。這里介紹作為液體機械的容積式泵，包含有往復泵及回轉(zhuǎn)泵兩種。第87頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

（一）往復泵結(jié)構型式及用途

往復泵是靠活塞或者柱塞的往復運動吸入液體并把液體送到高壓側(cè)的。作為水泵，它從前被廣泛地當作通用泵來使用，主要是由于它具有能夠產(chǎn)生很高的排出壓力的特點，也用在鍋爐給水泵上。但是近年來，出于離心泵性能的大大提高，適用范圍擴大，而且己擴大到了往復泵的使用范圍，所以現(xiàn)在很少將往復泵當作通用水泵來使用，而更多的是把它當作油泵來使用。適用于流量小而壓力高的場合。第88頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一在這種小流量范圍內(nèi)，往復泵具有比離心泵優(yōu)越的特性：往復泵的效率高，能自吸，運轉(zhuǎn)過程中幾乎沒有噪聲；能在高壓下輸送小流量；適用于輸送粘稠物料，而且能夠提供精確計量的體積流量等。根據(jù)這些特性。往復泵特別適合于小流量供水，化學工業(yè)，產(chǎn)生驅(qū)動水壓機加壓水，輸送油類，以及做成計量泵等。第89頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一往復泵理論瞬時流量q與活塞運動速度關系為式中，r為曲柄半徑；ω為角速度；L為連桿的長度;χ為活塞到曲柄旋轉(zhuǎn)中心的距離；θ為曲柄所處位置角，如圖5-68所示。圖5-68曲柄轉(zhuǎn)角和活塞運動第90頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

往復泵的總體結(jié)構可分為兩大部分，一部分是液力端，它包括液缸、柱塞或活塞、閥填料函、集流腔和缸蓋等，另一部分為動力端，它是由曲軸、連桿、十字頭、中間桿、軸承和機架等組成的。其基本結(jié)構形式為具有滑動軸承或滾動軸承的臥式和立式兩種。往復泵與其他型式泵相比，具有壓力高，吸上性能良好，起動時不需要注水等優(yōu)點，但往復泵卻不能像其他泵那樣用壓水閥調(diào)節(jié)流量，更不能像離心泵那樣在關死狀態(tài)下運行。因此在往復泵裝置中必須設有安全閥及其他的安全設備，另外還須特別注意活塞與泵缸接觸部分以及柱塞桿經(jīng)過泵缸滑動部分的填料磨損與損壞的問題。第91頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

圖5-69為2Q-G系列型蒸汽往復泵結(jié)構，該型泵由三部分組成，即汽缸、液缸和中間聯(lián)接體部分。圖5-692Q-G系列蒸汽往復泵結(jié)構圖第92頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一(1)汽缸部分汽缸體由灰鑄鐵制成，通過聯(lián)接支架與地基固定，缸體內(nèi)部活塞上裝有鑄鐵活塞環(huán)，兩缸體上方配汽箱內(nèi)各有一個平板配汽閥。汽缸進汽壓力小于1．569MPa的泵，配汽箱上蓋設有冷凝式給油杯。用以潤滑配汽閥的摩擦表面以及汽缸內(nèi)壁及活塞環(huán)。

(2)液缸部分液缸體也由灰鑄鐵制成，缸體內(nèi)壁壓入銅套，下面通過聯(lián)接支架與地基固定。每個缸體上方成對設置兩個吸入閥，兩個排除閥。第93頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一（3）中間聯(lián)接體部分

中間聯(lián)接體兩端與汽缸、液壓缸相連，上方固定著中心支架。（4）潤滑配汽閥摩擦面、汽缸內(nèi)壁及活塞的潤滑當進氣壓力不超過1.569MPa時，由設置在配汽箱上蓋上的冷凝式油杯供應稀油潤滑，當進氣壓力高于1.569MPa時則由強制機構給油。其他存在相對運動的部位（如中心支架的搖桿等）的潤滑，均采用人工定期加油。第94頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-70為IDBM-1.2/10型隔膜計量泵結(jié)構圖圖5-70IDBM1.2/10型隔膜式計量泵結(jié)構圖第95頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-71為3DSL型三柱塞泵結(jié)構圖5-713DSL型三柱塞泵結(jié)構圖第96頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

(二)回轉(zhuǎn)泵結(jié)構及用途回轉(zhuǎn)泵在原理上與往復泵同屬于容積式泵，它與往復泵不同的是往復泵使用做往復運動的活塞或柱塞，而回轉(zhuǎn)泵則使用做回轉(zhuǎn)運動的的轉(zhuǎn)子，并且在往復泵上，閥門是泵工作不可缺少的部件，但在回轉(zhuǎn)泵上卻沒有使用閥門的必要，同時回轉(zhuǎn)泵的液體流量是連續(xù)的，沒有液體流量的加速和減速情況的存在。在結(jié)構上取消了曲柄傳動機構，使得回轉(zhuǎn)泵的結(jié)構較為簡單，其結(jié)構形式大致可分為齒輪式及滑片式兩種。第97頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一齒輪泵結(jié)構示意圖如圖5-72所示。螺桿泵也屬于這一類，它是靠主動件和從動件在泵殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，將充滿齒輪齒槽或螺桿嚙合空間的液體輸送出去。圖5-72齒輪泵第98頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一具體過程分析如下：在吸入側(cè)，兩個相互嚙合的齒輪齒槽充滿了液體。液體從進口流入，其方向與齒輪旋轉(zhuǎn)方向相反。由于齒輪四周有泵體封閉，液體就被帶往排出側(cè)。在那里，從兩個齒輪流出的液體互相匯合，其中絕大部分被擠入泵的出口，只有一小部分返回到吸入室。第99頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一齒輪泵結(jié)構簡單，其典型結(jié)構見圖5-73所示。圖5-73是中壓大流量高速油泵的示圖。主動軸和從動軸采用由輸送介質(zhì)潤的潤滑軸承。由于填料函處于吸人管的壓力之下，因此，只要吸入壓力同外界的大氣壓力沒有顯著的差別，則填料函幾乎處于無載荷狀態(tài)。主動軸的端面受載情況也是如此。這里就達到了壓力平衡。從動軸通過其平衡孔，也可達到壓力平衡。第100頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-73齒輪泵第101頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

圖5-74是這種泵的特性曲線。隨著泵的壓力的提高，體積流量僅僅略微下降一點。在給定的最高表壓力為15MPa(14．72bar)下，由于轉(zhuǎn)速高達1450r／min(24．17r／s)，該泵就未能達到最佳效率。圖5-74圖5-73所示的齒輪泵特性曲線第102頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-75是土木工程機械用的高壓油泵。圖5-75高壓齒輪泵第103頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一(一)射流泵

射流泵是一種利用工作流體的射流來輸送流體的流體機械設備。根據(jù)工作流體介質(zhì)和被輸送流體介質(zhì)的性質(zhì)是液體還是氣體，而分別稱為噴射器、引射器、射流泵等，其工作原理和結(jié)構型式都基本相同。通常把工作液體和被抽送液體是同一種液體的設備稱為射流泵。

三、其它類型泵其他泵的類型很多，只介紹射流泵及水錘泵。第104頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

射流泵如圖5-76所示，由壓力管路l、引入噴嘴2、吸入管路3、喉管4、擴散管5和排出管6等組成。圖5-76射流泵的工作原理及結(jié)構說明第105頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一(二)水錘泵

圖5-77是水錘泵配置情況。泵殼A一方面與工作水管LT連接，另一方面又與揚水管Ls的空氣室B連接。另外，還配有止回閥、排出閥c(自動盤閥)和沖擊閥或截止閥D。

沖擊閥有各種不同型式。圖5-77所示是重力載荷的盤閥，它帶有垂直向上移動的閥桿。盤閥處于下限位置時，工作水可暢通流過；而處于上限位量時，可將泵殼密封，防止向外泄水。第106頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-77自動水錘泵第107頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-78示出了一種改進型水錘泵的結(jié)構。截止閥l的錐形閥桿具有適合流動要求的形狀，并被安放在水位最低部位。由于截止閥處于水位最低處，因此得以充分利用總的落差。落差很小時，這一點具有特別重要的意義。截止閥的溢流孔浸沒在水箱中，從而避免了溢出的工作水向四周飛濺。位于外側(cè)的板彈簧2使截止閥錐形間桿的重量保持平衡，通過板彈簧或緊或松的拉力，使水錘泵的輸送流量同當時變化了的工作水流量相匹配，排出閥3是用彈簧壓緊的。第108頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-78塞納水錘泵第109頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一風機和壓縮機是以空氣作為工作介質(zhì)的，屬于氣體機械。其中包括供給氣體能量，使其總壓力升高的風機和壓縮機，以及利用氣體能量做功的可壓縮氣體機械。風機和壓縮機按其工作壓力和原理可分為葉片式以及容積式兩大類。葉片式風機及壓縮機又可分為離心式和軸流式，容積式風機及壓縮機也可分為往復式及回轉(zhuǎn)式。5.5風機和壓縮機第110頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-79是各種風機及壓縮機的適用范圍(以壓力與進口容積流量表示)，在應用該圖選擇機型時，還必須同時考慮其使用條件，如運行費用，振動限聲等。圖5-79風機及壓縮機的適用范圍第111頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一一、葉片式風機和壓縮機結(jié)構及用途葉片式風機及壓縮機包括離心式及軸流式，還有混流式以及橫流式等。（一）離心式風機及壓縮機離心式風機及壓縮機的特征是：介質(zhì)沿著軸向近入葉輪，在葉輪內(nèi)沿著徑向流動，如圖5-80所示。圖5-80離心式風機及壓縮機第112頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一離心式風機結(jié)構比較簡單，通常由葉輪、集流器、整流器、機殼、調(diào)節(jié)器、進風箱、主軸、喉部及擴散器等組成，如圖5-81所示。圖5-81離心式風機第113頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

圖5-82為一典型的離心式風機結(jié)構圖。圖5-82C-HQ18-1.18型離心式風機結(jié)構圖第114頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-83為典型的八級離心壓縮機結(jié)構圖。圖5-83DA135-81型氫氣循環(huán)八級離心壓縮機結(jié)構圖第115頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一（二）軸流式風機及壓縮機特征是：介質(zhì)沿著鈾向流入葉輪，經(jīng)葉輪后也軸向流動，在葉輪中氣流沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如圖5-84所示。圖5-84軸流式風機結(jié)構示意圖第116頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

圖5-85為國產(chǎn)軸流式風機結(jié)構圖。隨著航空噴氣發(fā)動機的理論及試驗研究的應用，以及對軸流式壓縮機的氣動力學的理論大流量、高壓力比的軸流式壓縮機，除廣泛應用于航空燃氣輪機外，還應用于發(fā)電燃氣輪機裝且，艦船燃氣輪機裝置以及機車燃氣輪機裝置中。

軸流式風機通常是由集流罩、葉輪、集風器、導葉、擴散筒和機殼等組成。由于氣流沿軸向流入葉輪又軸向流出．也就是說氣流通過葉輪是軸對稱的，沿某一半徑的圓筒形截面上氣流是均勻的。如圖5-84所示的A-A斷面，這樣導葉與葉片組成一組葉片有限長的平面葉柵。第117頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-85國產(chǎn)軸流式風機結(jié)構圖第118頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-86為國產(chǎn)的23250-46軸流式壓縮機結(jié)圖。圖5-86Z3250-46軸流式壓縮機第119頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一二、容積式風機和壓縮機容積式風機和壓縮機分為往復式及回轉(zhuǎn)式

（一）往復式壓縮機往復式壓縮機是通過曲柄連桿機構，把驅(qū)動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為活塞在氣缸內(nèi)的往復運動，并從低壓側(cè)吸入氣體，經(jīng)壓縮后排向高壓側(cè)的壓縮機。這類機械有兩個特點：一是運行過程中將產(chǎn)生往復慣性力，通過機構傳給基礎；二是具有明顯脈動性質(zhì)的氣體壓力，產(chǎn)生交變的活塞力作用在壓縮機機構上。第120頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

氣缸中氣體的吸人及排出，大多數(shù)是通過自動閥門進行的，如圖5-87所示的結(jié)構示意圖，在活塞與氣缸等滑動部分需要的潤滑劑，通常在氣體中混入，如氣體要求不能混進潤滑劑的情況下，其活塞將采用迷宮式止漏環(huán)，活塞或活塞環(huán)是由油碳、樹脂等材料制成的。圖5-87往復式壓縮機的構造第121頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-88為一臺L型空氣動力用壓縮機結(jié)構圖。圖5-88L型動力用空氣壓縮機第122頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一（二）回轉(zhuǎn)式鼓風機和壓縮機1、羅茨式鼓風機和壓縮機如圖5-89為這類風機及壓縮機結(jié)構示意圖，它是由斷面呈紡錘形或星形的轉(zhuǎn)子與氣缸等組成。圖5-89羅茨式鼓風機第123頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

2．螺桿式壓縮機如圖5-90為螺桿式壓縮機的工作原理示意圖。其結(jié)構是由一對陰陽螺桿轉(zhuǎn)子和氣缸等組成的，兩個轉(zhuǎn)子靠同步齒輪實現(xiàn)相互反向旋轉(zhuǎn)，由轉(zhuǎn)子和氣缸所圍成的空腔從吸入口送向排出口。并在齒槽內(nèi)體積不斷變化，從而使氣體受到壓縮。圖5-90螺桿式壓縮機第124頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一3．滑片式壓縮機

圖5-91為這種壓縮機的結(jié)構示意圖。它是由在氣缸里偏心裝置的轉(zhuǎn)子和能從轉(zhuǎn)子里徑向出入的一些活動葉片組成的，這些葉片常稱為滑片。相鄰滑片所圍成的體積(如ABCD)，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)將發(fā)生變化，壓縮成A’B’C’D’，并排向高壓側(cè)。圖5-91滑片式壓縮機第125頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

三、真空泵

真空泵是將容器中的氣體排到大氣中，使其內(nèi)部壓力下降到接近子絕對真空的一種泵。因它能將低壓氣體壓縮到大氣壓力徘出，其工作原理與壓縮機是相同的。在真空泵中既有像往復式和回轉(zhuǎn)式那樣的機械式真空泵，也有利用氣體或蒸汽射流工作的射流式真空泵。第126頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一水環(huán)式真空泵的結(jié)構示意圖如圖5-92a所示，泵缸中偏心裝著的葉輪，在封著水的泵缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)。其內(nèi)部的水受到離心力的作用而附在四周，兩個葉片間的體積在移動中就會發(fā)生變化，情況如同滑片式壓縮機。第127頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一油封式回轉(zhuǎn)真空泵，如圖5-92b所示的構造，A是偏心轉(zhuǎn)子，B是固定理動閥門的圓筒，在工作中，B沿著A的外例滑動，閉門則上下滑擺。同樣在排出處也裝有排氣閩。這種回轉(zhuǎn)式真空泵能達到相當?shù)恼婵斩?。?28頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一5.6水輪機和渦輪機一、水輪機

水輪機是一種把水流的能量轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機械能的動力機械，根據(jù)水輪機在能量轉(zhuǎn)換過程中利用水流能量方式的不同可分為反擊式和沖擊式兩大類。

反擊式水輪機主要是利用水流的壓能和動能。

沖擊式水輪機是利用水流的動能做功第129頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-93各種水輪機的使用范圍第130頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

水輪機的型號組成：

第一部分表示水輪機的型式，由漢語拼音字母和阿拉伯數(shù)字組成。

第二部分表示水輪機主軸的布置型式和引水式的特征。

第三部分表示水輪機轉(zhuǎn)輪的標稱直徑，以厘米為單位。（一）反擊式水輪機結(jié)構特點及用途按照轉(zhuǎn)輪區(qū)域內(nèi)水流流動的方向特征，分為混流式、軸流式、斜流式、及貫流式等不同形式。按照水流流經(jīng)水輪機的途徑，可分為將反擊式水輪機分為四大部件。第131頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一1．引水部件其作用是保證導水葉片進口圓周處均勻進水，使水流呈軸對稱狀態(tài)，并使水流在進入導水葉片之前形成——定的速度環(huán)量。

2．導水部件其主要作用是形成和改變進入轉(zhuǎn)輪的水流速度環(huán)量，根據(jù)外界電力系統(tǒng)負荷的變化，調(diào)節(jié)水輪機的流量和功率，并防止機組甩負荷時發(fā)生飛速和使機組停正運行。3．轉(zhuǎn)動部件指水輪機的轉(zhuǎn)輪，它是水輪機中最重要的過流部件，是轉(zhuǎn)換水流能量為旋轉(zhuǎn)機械能的部件，其性能好壞將直接影響到整個水輪機的好壞。第132頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一4．排水部件

也稱吸出管或尾水管，其主要作用是收集從轉(zhuǎn)輪流出的水流并引導至下游，回收轉(zhuǎn)輪出口的部分能量，也就是說它可以使轉(zhuǎn)輪出口的水流動能以及高出下游水面的那一段位能得到回收利用。(二)混流式水輪機典型結(jié)構圖5-94混流式水輪機廠房剖面第133頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

圖5—94為一裝有混流式水輪機的電站廠房剖面圖。水流沿壓力鋼管經(jīng)蝸殼。導水機構進入轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，并使水輪機帶動發(fā)電機工作。在水電站常把水輪機、發(fā)電機及其附屬設備稱為水輪發(fā)電機組?；炝魇剿啓C按廠房內(nèi)的布置方式有立軸和橫軸兩種結(jié)構型式，前者水輪機與發(fā)電機不在同一高程上，機組占用廠房面積較小，但廠房高度較大，一般大中型水輪機都是采用立軸布置方式。后者水輪機與發(fā)電機在同一高程上，要求的廠房高度及電站開挖量小，但廠房面積增大，一般小型水輪機采用這一布置形式。第134頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一(三)軸流式水輪機典型結(jié)構圖5-95混流式水輪機剖面圖第135頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

圖5-95為一中小型立軸混流式水輪機剖面圖，結(jié)構比較典型。該水輪機牌號HL240-LJ-180,設計水頭為20.5m,額定出力為3150kW,轉(zhuǎn)速為187.5r/min。

水流經(jīng)蝸殼、座環(huán)1、活動導葉2、轉(zhuǎn)輪3、進入尾水管排至下游。座環(huán)1是水輪機零部件安裝的基礎，也是整個水輪發(fā)電機組的承重部件。機組的重量、作用在轉(zhuǎn)輪上的軸向水把力以及廠房蝸殼以上的混凝土重量都通過它傳到廠房基礎上。座環(huán)的結(jié)構是由上環(huán)、下環(huán)及若干個支柱組成。為減小過流的水力損失，支柱具有流線型斷面，因此支柱又稱固定導葉。第136頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-96高水頭混流式水輪機剖面圖第137頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

圖5—96為我國制造的高水頭混流式水輪機結(jié)構，其設計水頭為270m，最高水頭為318m，額定出力為38．5Mw，機組轉(zhuǎn)速為500r／min。該機的主要部件，如蝸殼、頂蓋和轉(zhuǎn)輪等均由高強度的低合金鋼制成。由于采用鑄造結(jié)構。座環(huán)和蝸殼合二為一。蝸殼為分辨鑄造的組合結(jié)構。為了抗磨，該機在頂蓋及底環(huán)的過流面上均覆蓋一層抗磨板4。它的材料具有良好的抗磨性能，結(jié)構上允許在磨損后更換。轉(zhuǎn)輪葉片選用具有良好抗磨和抗汽蝕的材料2G15MnMovCu鑄造。為便于檢修轉(zhuǎn)輪，機組允許在不拆卸發(fā)電機的條件下使轉(zhuǎn)輪從下面運出，因此基礎環(huán)9和層水管直錐段做成可拆卸式的。第138頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-97立軸明槽定漿式水輪機第139頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

圖5—97為一小型立式明槽定槳式水輪機結(jié)構圖，這種水輪機適用于2~8m水頭，轉(zhuǎn)輪直徑在1.2~1.4m以下。圖中12為水輪機的基礎環(huán)，它的下面和直錐形尾水管相連，上面通過固定的導葉軸8支撐著頂蓋9，導葉10可以圍繞導葉軸轉(zhuǎn)動。在調(diào)速器的操縱下，調(diào)速袖驅(qū)動控制環(huán)11轉(zhuǎn)動?？刂骗h(huán)和尋葉有連桿相連，控制環(huán)轉(zhuǎn)動改變了導葉的位置，從而達到了調(diào)節(jié)流量的目的。轉(zhuǎn)輪4用鍵5和螺母3固定在主軸6上，主軸6則在頂蓋上的水潤滑橡膠導軸承內(nèi)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)輪葉片是和轉(zhuǎn)輪整體澆鑄的。對尺寸稍大一點的定槳式轉(zhuǎn)輪，葉片和轉(zhuǎn)輪體采用裝配結(jié)構．它們分別制造，然后用產(chǎn)環(huán)和螺母聯(lián)結(jié)在一起。第140頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5-98ZZ105-LH300型水輪機剖面圖第141頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

圖5-98為一中比轉(zhuǎn)速的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機，設計水頭為18.5m，額定出力9260kW，轉(zhuǎn)速為187.5r/min。圖中座環(huán)1、導水機構底環(huán)10、轉(zhuǎn)輪室11和尾水管里襯17是埋設部件、其中座環(huán)的尾水管里襯為焊接結(jié)構，其余則為鑄鋼件。座環(huán)1采用整體式，和混流式水輪機相同。在有些大型軸流式水輪機中，座環(huán)亦有非整體式結(jié)構，由若干個單獨的支柱組成。軸流式水輪機頂蓋一般由三件組成：導水機構頂環(huán)2，用以支撐導葉；頂蓋3，用以支持控制環(huán)；支持蓋8，用以支持導軸承4和止水密封裝置21。第142頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一(四)斜流式水輪機典型結(jié)構

裝于云南會澤毛家村水電站、中國最大容量的斜流式水輪機（0.88萬kW）模型試驗轉(zhuǎn)輪。

第143頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

斜流式水輪機的轉(zhuǎn)輪葉片相對于機組軸線是傾斜設置的，因而在轉(zhuǎn)輪區(qū)域內(nèi)，水流沿相對于機組軸線傾斜的方向流動。它的結(jié)構特點是：

1)轉(zhuǎn)輪葉片可以繞轉(zhuǎn)輪體轉(zhuǎn)動，能夠適應水頭在較大幅度上的變化，機組效率曲線變化乎緩。

2)由于料流式轉(zhuǎn)輪葉片分布在一個直徑較大的圓球上，所以允許布置比軸流式更多的葉片數(shù)及其轉(zhuǎn)動機構，因而提高了轉(zhuǎn)槳式水輪機的水頭使用范圍。

3)由于葉片是傾斜安放的，一般為45。，因此葉片的轉(zhuǎn)動機構不在同一平面內(nèi)。

4)軸流式轉(zhuǎn)輪在運行中會略合軸向(主要是向下的)移動，而在斜流式水輪機中這些軸向位移必須加以限制，以免葉片和轉(zhuǎn)輪室相接觸。

5)斜流式轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)一般為8—12個。

第144頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一斜流式水輪機的水流及結(jié)構特點。如圖5-99.圖5-99斜流式水輪機剖面圖第145頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

目前世界上單機出力最大的斜流式水輪機安裝在前蘇聯(lián)的澤雅水電站，該機最大出力為215MW，設計水頭為78．5m，轉(zhuǎn)輪直徑為6．6m，應用水頭最高的為日本新日向川電站，其最大水頭為113.4m。我國策一臺國產(chǎn)斜流式水輪機于1970年l0月在云南毛家村水電站投運，該機出力8300kw，設計水頭為53m，轉(zhuǎn)輪盲徑為1.6m。由于斜流式水輪機的水流及結(jié)構特點。其導水機構在采用徑向式導水機構時，因轉(zhuǎn)輪的形狀，需要把導水機構市心圓直徑D布置得比混流式和軸流式更大些，如圖5—99所示。如果采用斜向式導水機構，則蝸殼和座環(huán)也是傾斜布置的，因此流通比較平順，不僅縮小了機組的平面尺寸，也提高了水輪機的效率。但水輪機的結(jié)構也相應要復雜些。第146頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一(五)貫流式水輪機典型結(jié)構

圖5—100為導水機構斜向布置，其傳動機構的傳動為空間系，導葉的轉(zhuǎn)臂、連桿和控制環(huán)之間均要用球銷鉸接。圖5-1003葉斜向布置的斜流式水輪機第147頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

(六)貫流混流式水輪機結(jié)構這類機型的具體使用情況可設計為以下三種結(jié)構型式。

1．貫流混流袖伸式結(jié)構圖5-101貫流混流軸伸式結(jié)構圖第148頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

它的主軸自尾水彎管的方向伸出水輪機并與發(fā)電機聯(lián)接，適用于中小型范圍，特別是小型機組。已設計制造并已安全可靠運行的這型水輪機，其結(jié)構型式如圖5-101所示。由于機組向尺寸較長，應用于大型水輪發(fā)電機組時將要求甚大的廠房寬度，故這種軸伸式結(jié)構最好使用在小型、中型范圍。該型機已于1995年通過水利部鑒定，認為很有發(fā)展前景，建議在中、小型范圍內(nèi)推廣應用。真機GH200-W-35（套用HL200轉(zhuǎn)輪）在東方電機股份有限公司水輪機能量實驗臺上進行了性能測試，其最優(yōu)效率達85.7%，最優(yōu)單位流量為960.2L/s。第149頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一2．貫流混流燈泡式結(jié)構這種結(jié)構型式是按現(xiàn)代軸流燈泡式水輪機的基本結(jié)構而構思的，它將發(fā)電機置于導流體中，主軸不再從尾水管方向伸出，因而其尾水管也就設計成了效率高、尺寸短的擴散型直錐尾水管。其總體結(jié)構型式如圖5-102所示。圖5-102燈泡混流式結(jié)構及梅花式結(jié)構圖第150頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一3．貫流混流梅花式結(jié)構

其主要結(jié)構及作用如下導流室的作用是引導水流進入轉(zhuǎn)輪．由于貫流溫流式水輪機取消了常規(guī)的蝸殼，因而轉(zhuǎn)輪進口所需要的環(huán)且就要由導流室中的固定導葉和活動導葉共同來形成，為了保證活動導葉有足夠的壽命。通常讓固定導葉形成全部或絕大部分環(huán)量，固定導葉在此相當于混流式水輪機的蝸殼的作用，并在結(jié)構上起支撐作用。這樣一來，機組減少了常規(guī)水輪機蝸殼的重量及尺寸，也減少了水流在蝸殼中的各種水力損失，使得機組的重且、尺寸都大幅度降低，水力效率提高。第151頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一(七)沖擊式水輪機典型結(jié)構圖5-103為一橫軸水斗式水輪機結(jié)構圖。水流從壓力鋼管5，經(jīng)噴嘴6形成高速射流沖擊到轉(zhuǎn)輪3的水斗上，沖擊轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動而做功.在噴嘴中裝有噴針4。噴針和針桿連在一起，由調(diào)節(jié)機構的手輪控制，可調(diào)節(jié)水流的流量。切擊式轉(zhuǎn)輪由一系列水斗組成。機殼2把轉(zhuǎn)輪罩起來以免水流飛濺，也保證轉(zhuǎn)輪的安全。圖5-103橫軸水斗式水輪機第152頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一（八）可逆式水輪機典型結(jié)構

可逆式水輪機即水泵水輪機，其正轉(zhuǎn)可以帶動同步電機作發(fā)電機運行，用于發(fā)電；當同步電機從電力系統(tǒng)吸收有功功率而逆轉(zhuǎn)時，即作電動機運行，用來抽水。圖5-104為三機式水泵水輪機組的電站剖面圖圖5-104三機式水泵水輪機組第153頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

二風車

風車是利用風能的機器。地球上年可用風能大約為，相當于裝置總?cè)萘繛?/p>

風車大致可分為水平軸風車和垂直軸風車。

水平軸風車：氣流流經(jīng)轉(zhuǎn)子的方向與轉(zhuǎn)子軸平行，氣流是低速不可壓縮空氣流。

垂直軸風車：氣流方向與轉(zhuǎn)子軸垂直，也就是并非徑向方向流經(jīng)轉(zhuǎn)子。圖5-105風車示意圖第154頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一（一）水平軸風車的類型及特點

水平軸風車可分為傳統(tǒng)型風車、低速風車及高速風車幾種。它的基本型式有旋轉(zhuǎn)頂蓋式和旋轉(zhuǎn)艙室式，如圖5-106所示。圖5-106傳統(tǒng)型風車第155頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5—107為低速風車的外觀圖風輪后有一較大的尾翼使風輪保持迎風促置，葉片數(shù)較多，一般為12—24片，幾乎覆蓋了整個旋轉(zhuǎn)平面，轉(zhuǎn)輪直徑為5—8m，這種風車持別適用于低風速3—7m／s狀態(tài)，在2—3m／b的風速下這種風車就可以開始轉(zhuǎn)動，啟動力短相對比較高。但這種風車的功率較小，一般用于平均風速4—5m／s地區(qū)的提升水之用。圖5-107低速風車的外觀圖第156頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一圖5—108為高速風車其風輪叮片數(shù)僅為2—4片，因而在相同功率的條件下．其重量要輕得多，廣泛用于風力發(fā)電站。但不足之處是啟動較困難，高速風輪的調(diào)向裝置有；尾舵、側(cè)風輪、自動調(diào)向風輪及伺服電動機調(diào)向等。圖5-108高速風車第157頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一（二）垂直軸風車的類型及特點垂直軸風車可分為阻力差型、屏障型、平板葉片型、旋轉(zhuǎn)葉片型、固定或可動周期變槳距葉片型等幾種類型。(1)阻力差型風車

(2)屏障型風車圖5-109杯形風輪圖5-110屏障式風車第158頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一(3)平板葉片風車(4)旋轉(zhuǎn)葉片風車圖5-111平板葉片式風車圖5-112具有旋轉(zhuǎn)葉片的Panemone風車第159頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一(三)風力發(fā)電利用風力發(fā)電，對那些多風地區(qū)是員經(jīng)濟的能源來源。

圖5-113為瑞典S.Engstrong設計的典型風力發(fā)電機組裝置圖。兩種裝置的風輪都是雙葉片可變槳距形式，風輪位置對Gotoland為上風式，對MaglarP為下風式，其輪毅類型前者為固定的，后者為鉸接的，前者功率為2000kw，后者為3000kw。圖5-113瑞典風力發(fā)電機第160頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一三、蒸汽輪機及燃汽輪機結(jié)構及用途蒸汽輪機作為蒸汽動力循環(huán)可分為三種：

(1)凝汽式汽輪機(2)背壓式汽輪機

(3)抽汽式汽輪機

就其汽輪機的結(jié)構來講，最常見的結(jié)構有室式?jīng)_動式汽輪機結(jié)構以及鼓筒式反動式汽輪機結(jié)構，它們都屬于多級軸向結(jié)構。第161頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一室式?jīng)_動式汽輪機結(jié)構鼓筒式反動式汽輪機結(jié)構圖5-114室式?jīng)_動汽輪機圖5-115鼓筒式轉(zhuǎn)子汽輪機第162頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

高壓部分汽缸可設計成雙層罐形結(jié)構或帶有緊環(huán)的雙層汽缸，如圖5-116所示。圖5-116多缸汽輪機的高壓部分第163頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一（二）燃氣輪機燃氣輪機裝置通常包括三個基本部分，即壓縮機、燃燒室及渦輪機。圖5-117為常規(guī)燃氣輪機裝置，可用于峰值負荷發(fā)電站。圖5-117大型燃氣輪機剖面圖視頻第164頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

圖5-118為車輛燃氣輪機裝置，它是由一臺燃氣發(fā)生器和一臺自由動力渦輪機所組成，可用于軍艦、鐵路高速機車、裝甲車等。圖5-118車輛燃氣輪機第165頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一5.7流體傳動裝置一、流體傳動裝置的特點流體傳動與電氣傳動和機械傳動等相比較，具有一下特點：1）流體傳動裝置重量輕、結(jié)構緊湊、慣性小。2）能在很大的范圍實現(xiàn)無極變速，變速比可達200~250。3）傳遞動作均勻平穩(wěn)、負載變化時速度較穩(wěn)定，所以液壓傳動常用于磨床、仿型機床等中。4）操作簡單，便于實現(xiàn)自動化，特別是電液聯(lián)合應用時，能夠充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點，易于實現(xiàn)復雜的自動工作循環(huán)。5）借助于溢流閥，易于實現(xiàn)過載保護。第166頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一6）可實現(xiàn)低速大力距傳動，無需減速器。流體傳動包括液體傳動和氣體傳動，液體傳動又分為液壓傳動和液力傳動。這兩種液體傳動的功能的分析如下。1）液力傳動比液壓傳動的能容大，即傳動裝置單位重量所傳遞的機械能要大得多。

2）液力傳動裝置內(nèi)部沒有摩擦副，共壽命要比液壓傳動的長，液力傳動內(nèi)部壓力不高，密封條件要求較低，而且對液體介質(zhì)清潔度和對液體介質(zhì)枯度溫度特性的要求都遠低于液壓傳動，因此在運行維護和制造成本等方而優(yōu)越性較明顯。3）液力傳動最高效率和最高效率工作范圍內(nèi)的平均效率不及液壓傳動，且液壓傳動有很強的變換功能和控制功能，這是液力傳動無法比擬的。第167頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一二、葉片式流體傳動裝置(一)液力變矩器

如圖5-119，液力變矩器的工作腔是由泵輪4、渦輪2、導輪5的流道和旋轉(zhuǎn)外罩3的導流表面共同組成。動力從彈性聯(lián)接板輸入．然后經(jīng)過旋轉(zhuǎn)外罩傳到泵輪。圖5-119液力變矩器第168頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

工作腔的軸面投影圖(圖5—120)相對軸心線是對稱的。為了簡化起見，用軸心線上面一部份表斥液力變矩器的結(jié)構就可以了。故工作腔的軸而投影通常只用這一半表示．大家常稱它為循環(huán)圓。圖5-120液力變矩器軸面投影圖第169頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

通過循環(huán)圓的形狀可以了解各個葉輪的相互位置，及各個葉輪的型式，從面可以知道液力變矩器的特性格貌。葉輪的結(jié)構示意圖如圖5-121所示，它是由葉片(柱面葉片和空間扭曲葉片)、內(nèi)環(huán)及外環(huán)組成。圖5-121葉輪的結(jié)構示意圖第170頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一變矩器的分類如下：1)按插在其他葉輪之間的渦輪數(shù)目分，有單級、二級、三級…液力變矩器。2)按軸面液流在渦輪內(nèi)的流動方向分，有離心渦輪、軸流渦輪和向心渦輪變矩器。3)按渦輪相對泵輪的轉(zhuǎn)動方向分，有正轉(zhuǎn)變矩器(同向)、反轉(zhuǎn)變矩器(反向)。4)按變矩器的能否調(diào)節(jié)分，有可調(diào)變矩器與不可調(diào)變矩器。5)按能否實現(xiàn)鍋臺器工況分，能實現(xiàn)鍋臺器工況者為綜合液力變矩器。6)按傳遞功率流的數(shù)目分．有純液力變矩器以及液力機械傳動——其功率流分兩路傳遞，功率分流在變矩器以外，即在行星齒輪傳動機構中進行功率分流或匯流的，稱為外分流液力機械傳動。功率分流在變矩器內(nèi)部的，稱為內(nèi)分流液力機械傳動。第171頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

圖5-122a~圖5-122g表示廠單級變矩器的各種類型，顯示了各種液力變矩葉輪的布置情況。圖5-122單級變矩器葉輪的布置情況第172頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

兩級變矩器由一個泵輪，兩個渦輪，兩渦輪間還有其他葉輪相隔和一個或者是兩個導輪組成．見圖5-123a~5-123e。圖5-123多級變矩器葉輪布置方式第173頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

圖5-124為一綜合式液力變矩器結(jié)構示意圖。它綜合了變矩器與液力耦合器的有點，提高了液力傳動的性能。圖5-124綜合式液力變矩器結(jié)構示意圖第174頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一（二）液力耦合器

把液力變矩器工作腔中的導輪取消，即取消了外部支架對液力變矩器的反作用扭矩，這時液力變矩器轉(zhuǎn)變?yōu)橐毫︸詈掀鳌?/p>

圖5-125所表示的是一個液力耦合器。在圖4-85中泵輪裝在輸入軸上，渦輪與輸出軸聯(lián)接。如果要聯(lián)接動力機與工作機只要通過中心孔3向液力耦合器工作腔中供給工作液。

圖5-125液力耦合器第175頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

液力耦合器主要根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構和原始特性進行分類。目前廣泛采用的液力鍋合器大致分為四類，即普通型、牽引型、限矩型和調(diào)速型。1．普通型液力耦合器普通型液力耦合器結(jié)構簡單，而工作輪和循環(huán)團基本對稱，當內(nèi)環(huán)無限縮小時，即成無內(nèi)環(huán)的耦合器。圖5-126綜合液力耦合器第176頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一2．牽引型液力耦合器

圖5-127是國產(chǎn)YL—50牽引型液力耦合器的結(jié)構圖和原始特性，該液力耦合器已應用于龍門式起重機、高強度皮帶運輸機、破碎機和大型風機，一般在不完全充液情況下工作。它的主要結(jié)構特點是具有側(cè)輔室和擋板6。

圖5-127YL50牽引型液力耦合器第177頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一3.限矩形液力耦合器圖5-128650限矩型液力耦合器第178頁，共195頁，2023年，2月20日，星期一

圖5-128是650限矩型液力偶合器的結(jié)構圖和原始特性。他的結(jié)構