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1、2006 届热能与动力工程专业毕业设计（论文）1摘摘 要要这次毕业设计的主要内容是进行水轮机结构设计，设计的对象是大峡水电站的轴流转桨式水轮机。本次设计是在给定水轮机基本参数的前提下，通过查阅相关的设计手册，对水轮机的结构进行设计。设计的主要内容有三部分，第一部分是对水轮机进行总体结构的设计，其中包括了座环、主轴、接力器等由水轮机设计参数确定的部件。由于大峡水电站的机组是转桨式的，所以在这一部分中还包括了叶片操作系统的设计。第二部分是对导水机构进行设计。这部分主要是根据接力器直径设计导水机构传动系统。最后一部分则是根据设计手册上推荐的方法对主要部件进行强度校核。其中，导叶的校核采用编程计算。由
2、于本次设计采用了计算机绘图，因此使得设计过程变得简单快捷。关键词关键词：水轮机、结构设计、计算机绘图、强度校核大峡水电站水轮机结构设计及其 CAD2ABSTRACTABSTRACTThe 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
3、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 component which can be designed by design factor of Hy
4、dro 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 waterturbine runner blades in this part .The second part is to design the Distribut
5、or 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 recommend. And the strength checking of guide vane is
6、 programmed to calculate among it . Due to the using of computer in drawing, the process of design become simple and rapid.KEY WORDS : Kaplan turbine ,structural design , computer produced drawing , strength checking 2006 届热能与动力工程专业毕业设计（论文）1目目 录录第 1 章 前 言.11.1 概述.11.2 设计内容.11.3 原始资料.2第 2 章 水轮机总体结构设计
7、.32.1 转轮的流道尺寸.32.2 导叶高度及分布圆直径.42.3 座环高度.42.4 主轴直径.52.5 主要部件的结构.62.5.1 转轮 .62.5.2 接力器 .92.5.3 导叶 .102.5.4 座环.182.5.5 顶盖与支持盖.192.5.6 底环.202.5.7 主轴 .212.5.8 主轴密封.232.5.9 水导轴承.252.5.10 控制环.292.6 叶片操作系统.312.6.1 带操作架的直连杆机构 .312.6.2 不带操作架的直连杆机构 .322.6.3 带操作架的斜连杆机构 .32大峡水电站水轮机结构设计及其 CAD2第 3 章 导水机构运动系统的设计.34
8、3.1 导叶开度.343.2 导水机构传动系统的设计.353.2.1 导水机构的装配尺寸：.353.2.2 导水机构的配合公差与间隙： .363.2.3导水机构的传动部分。.36第 4 章 强度校核.454.1 主轴的强度校核.454.1.1 基本参数的意义：.454.1.2 轴身应力计算：.454.1.3 薄壁轴法兰与轴身联接处应力的计算：.474.2 导叶强度的计算.52致 谢.56参考文献.57附 录.58附录 1：导叶校核程序 .58附录 2：导叶部分断面复核程序 .63附录 3：程序中各符号所代表的意义 .672006 届热能与动力工程专业毕业设计（论文）1第第 1 1 章章 前前
9、言言1.1 概述概述水能不仅是清洁的能源，而且是可再生的资源。目前水力发电在全世界范围内得到了优先开发，尤其是挪威、巴西等国，水力资源的开发几乎达到了百分百。而水电站作为水能开发的主要手段，它能否经济、高效的运行对水能的利用程度有很大的影响。水力机组是水电站的核心设备，是整个水电枢纽工程最终经济效益的归宿。因此，水轮机结构设计得是否合理就成为电站能否有效运行得关键。大峡水电站位于甘肃省兰州市以东中心河道距离 65km 处，是一个以发电为主，兼有灌溉、航运等综合效益的大型工程。电站装机 4 台，机组全为轴流转桨式。本次设计的主要内容是针对大峡水电站的具体情况对其水轮机结构进行设计，在设计中不仅对
10、其总体结构进行了设计，还特别对水轮机的转桨式机构进行了设计。在这次设计中，除了查阅手册外，还查阅了一些国内、外已建成的水电站的资料以作参考。随着计算机技术的发展，利用 CAD 软件进行绘图已成为设计的主要手段之一。在本次毕业设计中，由于所有的图纸都采用 CAD 软件进行绘制，所以不仅提高了利用 CAD 软件绘图的能力 ，也使得设计的质量大为提高。1.2 设计内容设计内容本次毕业设计的主要内容：（一）根据给定水轮机型号和转轮直径进行等参数进行水轮机结构设计1按给定水轮机型号和转轮直径等参数，确定水轮机的主要特征尺寸，对水轮机埋入部件进行结构设计；大峡水电站水轮机结构设计及其 CAD22确定水轮机主轴尺寸，并进行强度校核计算；3根据机组的型式和电站的自然条件进行主轴密封和水
