《大峡水电站的轴流桨式水轮机的设计毕业设计论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大峡水电站的轴流桨式水轮机的设计毕业设计论文（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2006届热能与动力工程专业毕业设计（论文）摘 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。由于本次设
2、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：水轮机、结构设计、计算机绘图、强度校核ABSTRACTThe 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 design is to make a contrivance f
3、or 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 Hydro turbine .Such as stay vane ri
4、ng、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 Distributor of Hydro turbine .The major ta
5、sk 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 programmed to calculate among it
6、 . 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 1目 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6
7、2.5.2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第3章 导水机构运动系统的设计343.1 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
8、.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67 第1章 前 言1.1 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
9、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 设计内容本次毕业设计的主要内
10、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；2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导轴承的设计；4绘制水轮机总装配图及主要部件的组装图和部件图。（二）导水机构传动系统的设计1根据机组的型式进行导水机构的设计；2绘制导水机构装配图及导叶布置图；3导叶强度计算。（三）叶片操作系统设计1根据机组的布置型式进行叶片操作系统的设计；2绘制叶片操作系统装配图及叶片操作系统原理图；1.3 原始资料本次毕业设计的基本参数如下：单机容量： 77.3
11、MW水轮机型号：ZZF23-LH-700设计水头： 23(m)设计流量： 369.6（/）额定转速： 88.2（rpm）吸出高度： -5.5（m）安装高程： 1444.7（m）第2章 水轮机总体结构设计2.1 转轮的流道尺寸表1 转轮流道尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）D1Z1D0Z0b0dBR170005810024280031501652R2d2d3d4h1h2h3663632693045304517158612086其符号所代表的意义见下图1：表2 转轮室的尺寸参数符号数值（mm）计算参数数值（mm）R1R2R3R4R（球）h15258611834660835001715h2
12、h3h4D2D41491696572866089100110其符号所代表的意义见下图2： 图1 转轮流道尺寸图2 转轮室流道尺寸2.2 导叶高度及分布圆直径由上一节可知，导叶高度为：b0=0.4D1=2800(mm)，分布圆直径D0=1.16D1，所以D0=1.16D1=8100（mm），导叶转角050。由于本机组属于高比转速轴流式水轮机，所以导叶选择对称型翼形，导叶数目Z=24。2.3 座环高度表3 座环尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）DbDakR925010750100600H1=b0+30283030031.50其符号所代表的意义见下图3：图3 座环2.4 主轴直径主轴的外尺
13、寸可以根据机组的扭力矩初选，扭力矩按以下公式计算：（公斤厘米）式中 ： N代表主轴传递的功率（千瓦） n代表主轴转速（转/分）由原始资料得：N=77.3MW=77.3103KW n=88.2r/min所以，根据扭力矩与主轴外径的关系曲线查得D=1155（mm），根据薄壁轴的标准外径系列，取标准植D=1200（mm）主轴内孔直径按水轮机设计手册上的公式计算： 式中 ：D主轴外径（厘米） N主轴传递的功率（千瓦） n主轴转速（转/分） max最大许用应力（公斤/厘米2）初选主轴的材料为ZG20MnSi,其max=550公斤/厘米2所以根据主轴内孔直径公式计算得： 但为了保证主轴有足够的刚强度，可将
14、主轴内径按标准直径系列取为800mm 。2.5 主要部件的结构2.5.1转轮轴流转桨式水轮机的转轮由转轮体、叶片操作机构、叶片等组成。（1）叶片叶片由本体和枢轴构成。叶片本体与枢轴的连接方式有两种。一种是用分别整体铸造；一种是采用分开铸造，加工后用螺钉或销钉等机械零件组合。由于本机组属于大型机组，所以叶片和枢轴采用分别铸造，然后用螺钉连接。（2）转轮体转轮体上装有全部叶片和操作机构，上部与主轴联接，下部接泄水锥，形状较为复杂。在本次设计中转轮体采用ZG20MnSi整铸而成。转轮体外圆采用球形结构，以减少容积损失。在本次毕业设计中，转轮体与主轴联接时，采用的是转轮上盖与主轴法兰分开的结构。（3）叶片操作机构与接力器叶片操作机构的型式很多，本次毕业设计采用的是不带操作架的结构。在后面会专门有叶片操作机构的设计。叶片操作机构接力器的活塞直径根据操作油压确定。活塞杆的尺寸即要满足强度的要求，还应满足操作油管布置的需要。表4 活塞杆的尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）d1Dd2t2d3t3d4Zd5
