水轮机毕业设计 毕业论文.doc

摘 要

本次毕业设计的主要内容是对越南DongNai5电站水轮机进行结构设计。设计主要途径是在给定DongNai5电站水轮机型号和转轮标称直径等基本参数的前提下，通过查阅相关资料进行结构设计。以CAD软件为平台，绘制总装配图、导水机构装配图、导叶布置图和控制环零件图。

关键词：DongNai5电站，水轮机结构，CAD

ABSTRACT

The main contents of this graduation adsign are the Vietnam DongNai5 hydropower plant hydraulic turbine structural design.The main way of design is with the basic paramrters of DongNai5 hydropower plant model and runner nominal diameter and accessing relevant information for the structural design.Drew general assembly drawings, water guide mechanism assembly drawing,guide vane arrangement drawing and control loop parts drawing.

KEY WORDS:DongNai5 hydropower plant, structure of hydraulic turbine, CAD
目 录

前言 1
概述 1
设计内容与要求 2
1 越南DongNai5电站基本资料 3
2 轴面流道图 4
3 水轮机真机运转特性曲线 6
3.1 等效率线的绘制 6
3.2 等开度线的绘制 10
3.3 真机运转特性曲线的绘制 12
4 埋入部件结构设计 13
4.1 座环 13
4.1.1 结构型式 13
4.1.2 尺寸系列 13
4.2 基础环 13
4.3 尾水管里衬 14
5 导水机构结构设计 16
5.1 导水机构总体结构设计 16
5.2 导叶布置图的绘制 16
5.2.1 导叶翼型的确定 16
5.2.2 导叶开度的确定 18
5.2.3 导叶布置图以及相关曲线的绘制 19
5.3 导叶装置结构设计 20
5.3.1 导叶的结构 20
5.3.2 导叶轴套结构 21
5.3.3 导叶轴颈的密封 23
5.3.4 导叶的止推装置 24
5.3.5 导叶套筒结构 25
5.4 导叶传动机构设计 26
5.4.1 导叶臂 26
5.4.2 连接板 27
5.4.3 叉头 28
5.4.4 连接螺杆 29
5.4.5 分半键 29
5.4.6 剪断销 30
5.4.7 叉头销 31
5.4.8 端盖 32
5.5 导水机构环形部件结构设计 32
5.5.1 底环 33
5.5.2 控制环 33
5.5.3 顶盖 36
6 转动部件结构设计 37
6.1 转轮结构 37
6.2 泄水锥 37
6.3 止漏装置 38
6.4 主轴结构设计 39
7 轴承、主轴密封及其它部件设计 42
7.1 轴承 42
7.2 主轴密封 42
7.3 补气装置 43
7.4 其他部件设计 44
结论、讨论和建议 46
致谢 47
参考文献 48

47

前言
概述
电力是现代化工业生产和生活不可或缺的动力能量,水力发电是电力工业的一个门类。建国50多年来,我国的水电事业有了长足的发展,取得了令人瞩目的成绩。水电在我国的兴起是有其深刻的背景的。
我国水能资源丰富,不论是水能资源蕴藏量,还是可能开发的水能资源,在世界各国中均居第一位。但是目前我国水能的利用率仅为13%,水力发电前景广阔。随着我国经济的快速增长,能源消耗总量也大幅度增长,煤炭、石油和天然气这些常规能源的消耗量越来越大,甚至需要依靠进口。
水力发电经过一个多世纪的发展,其工程建设技术、水轮发电机组制造技术和输电技术趋于完善,单机容量也不断增大。并且水力发电成本低廉,运行的可靠性高,故其发展极为迅速。近一个世纪,特别是建国以来,经过几代水电建设者的艰苦努力,中国的水电建设从小到大、从弱到强不断发展壮大。改革开放以来,水电建设更是迅猛发展,工程规模不断扩大。
水轮机是一种流体机械。所谓流体机械就是以流体作为工作介质的机器。它是实现流体功能和热能转换的机械。( 热能转换的流体机械在此不作介绍) 。对于功和能转换的流体机械主要分为两大类,一类是流体能量对流体机械作功而提供动力; 另一类则是通过流体机械将原动力传递给流体, 使流体的能量得以提高。当然还有一种液力传动功能的机械( 如液力变矩器、液力耦合器以及流体与流体、流体与固体分离的机械) 也称为流体机械。
水力发电用的水轮机有着100 年以上的历史，一般认为是已竭力开发的成熟机械。的确，在数十年前水轮机的效率就已达到90% ，看起来开发的余地不大。但实际上，在以计算机进行流态分析和强度分析的技术进步支撑下，水轮机的开发已达到非常先进的程度。性能的提高，不仅是简单体现在效率的提高，而是更应在更宽的水头和流量范围内仍能稳定和高效率的运转。
对水轮机的选型和结构设计进行研究，不仅可以使水轮机在实际运行中更加接近设计参数，同时可以对已运行的水轮机进行优化改造，消除或者减轻在运行中出现的问题，提高水轮机的运行效率和电厂运行的经济性。
设计内容与要求
（一）根据给定的越南DongNai5电站水轮机基本参数进行水轮机总体结构设计
1.根据水轮机型号和转轮直径等基本参数，依据水轮机模型特性曲线，绘制水轮机真机运转特性曲线，运转曲线要求包括等效率线、等开度线、出力限值线，对真机的额定流量和额定效率进行校核，并在运转曲线中标注额定工况点；
2.根据水轮机型号和转轮直径等基本参数，确定水轮机的主要特征尺寸，对水轮机主要部件进行结构设计；
3.根据机组型式和电站基本条件设计主轴密封和水导轴承；
4.绘制水轮机总装配图。
（二）导水机构传动系统设计
1.根据机组的型式进行导水机构传动系统设计；
2.绘制导水机构装配图及导叶布置图；
（三）绘制控制环零件图
（四）外文翻译一篇
（五）成果要求
1.毕业设计说明书（论文）一份
2.设计图纸共4张。
1) 1张水轮机总装配图（零号）；
2) 1张导水机构装配图（1号）；
3) 1张导叶布置图（2号）；
4) 1张控制环零件图（1号）。
1 越南DongNai5电站基本资料
DongNai5水电站坐落在位于越南DakNong和LamDong两省的DongNai河上，由越煤集团电力控股总公司投资2.27亿欧元兴建。该电站有两台发电机组，总装机容量为154MW，每年将向越南国家电网输电616GWh。该项目是越南政府电力发展第七规划的组成部分。越南DongNai5电站水轮机基本参数如下表格：
表1-1 水轮机基本参数
水轮机型号
HLBS01-LJ-407
水轮机额定出力(MW)
76.923
最大水头(m)
60.5
额定转速(r/min)
150
额定水头(m)
58
最大飞逸转速(r/min)
285
最小水头(m)
57.5
额定流量(m3/s)
143.79
额定效率(%)
94.59
最大允许吸出高度(m)
-0.42
安装高程(m)
224.4
转轮叶片数
13
导叶数
24

2 轴面流道图
水轮机的轴面流道图是设计水轮机最基本的依据。轴面流道图中主要体现的是转轮、导叶和尾水管过流断面的一些重要参数。每个水轮机型号都有相应的轴面流道图。越南DongNai5水电站水轮机型号为HLBS01-LJ-407，该型号水轮机的模型流道单线图如图2-1所示，它是个标称直径为0.35米的转轮。

图2-1 HLBS01-35流道单线图
越南DonNai5水电站水轮机转轮标称直径为D1=4.07m=4070mm，模型转轮标称直径D1′=350mm,比例系数：

则流道实际尺寸为：
出口直径：

导叶高度：

泄水锥高度：

根据经验，选取:

在确定实际尺寸后，以1:1在CAD中画出其流道图，形状与模型流道图一致。
3 水轮机真机运转特性曲线
3.1 等效率线的绘制
HLBS01-35水轮机模型综合特性曲线如图3-1所示。

图3-1 HLBS01-35水轮机模型综合特性曲线
在水轮机运行水头间选取5个水头：最大水头H1=60.5m、H2=59.5m、H3=58.5m、额定水头H4=58m、最小水头H5=57.5m。
水轮机额定转速：n=150r/min，效率修正值=1.5%。
查文献[2]P305公式（9-8）、(9-9)、（9-10），得
（3-1）
（3-2）
（3-3）
(一) H=60.5m，，经计算，相关数据如表3-1所示。
表3-1 H=60.5m时的数据
(%)
Q()
P(W)
90.5
0.685
47406
91.5
0.720
50378
92.5
0.757
53546
93.5
0.810
57915
94.5
0.865
62508
95.5
0.905
66091
95.5
1.003
73248
94.5
1.046
75588
93.5
1.090
77934
92.5
1.145
80991
91.5
1.168
81725
90.5
1.200
83046
(二) H=59.5m，，经计算，相关数据如表3-2所示。
表3-2 H=59.5m时的数据
(%)
Q()
P(W)
90.5
0.691
46640
91.5
0.724
49408
92.5
0.766
52845
93.5
0.819
57112
94.5
0.872
61458
95.5
0.910
64815
95.5
1.005
71582
94.5
1.048
73863
93.5
1.096
76429
92.5
1.138
78509
91.5
1.170
79844
90.5
1.205
81333
(三) H=58.5m，，经计算，相关数据如表3-3所示。
表3-3 H=58.5m时的数据
(%)
Q()
P(W)
90.5
0.700
46062
91.5
0.730
48566
92.5
0.770
51787
93.5
0.832
56562
94.5
0.881
60534
95.5
0.915
63535
95.5
1.010
70132
94.5
1.060
72833
93.5
1.100
74782
92.5
1.143
76874
91.5
1.175
78172
90.5
1.208
79489
(四) H=58m，，经计算，相关数据如表3-4所示。
表3-4 H=58m时的数据
(%)
Q()
P(W)
90.5
0.703
45667
91.5
0.730
47945
92.5
0.774
51390
93.5
0.838
56241
94.5
0.882
59827
95.5
0.920
63065
95.5
1.011
69303
94.5
1.052
71359
93.5
1.100
73825
92.5
1.135
75359
91.5
1.173
77040
90.5
1.205
78277
(五) H=57.5m，，经计算，相关数据如表3-5所示。
表3-5 H=57.5m时的数据
(%)
Q()
P(W)
90.5
0.705
45206
91.5
0.734
47586
92.5
0.780
51121
93.5
0.845
55979
94.5
0.889
59524
95.5
0.925
62590
95.5
1.013
68544
94.5
1.055
70639
93.5
1.100
72873
92.5
1.140
74715
91.5
1.170
75852
90.5
1.208
77460
3.2 等开度线的绘制
(一) H=60.5m，，经计算，相关数据如表3-6所示。
表3-6 H=60.5m时的数据
(mm)
(%)
Q()
P(W)
16
93.3
0.800
57077
18
94.7
0.870
63003
19
95.7
0.910
66593
20
95.9
0.955
70035
22
95.2
1.025
74619
24
93.8
1.080
77467
26
92.4
1.140
80550
(二) H=59.5m，，经计算，相关数据如表3-7所示。
表3-7 H=59.5m时的数据
(mm)
(%)
Q()
P(W)
16
93.1
0.800
55548
18
94.5
0.870
61317
19
95.5
0.910
64815
20
95.9
0.955
68305
22
95.1
1.025
72700
24
93.8
1.080
75534
26
92.5
1.135
78202
(三) H=58.5m，，经计算，相关数据如表3-8所示。
表3-8 H=58.5m时的数据
(mm)
(%)
Q()
P(W)
16
92.9
0.795
53700
18
94.3
0.865
59309
19
95.2
0.905
62644
20
95.8
0.957
66661
22
95.3
1.020
70678
24
94.2
1.080
73972
26
92.5
1.135
76336
(四) H=58m，，经计算，相关数据如表3-9所示。
表3-9 H=58m时的数据
(mm)
(%)
Q()
P(W)
16
92.8
0.795
52956
18
94.2
0.865
58488
19
95.0
0.905
61772
20
95.7
0.955
65602
22
95.3
1.020
69774
24
94.0
1.080
72870
26
92.5
1.135
75359
(五) H=57.5m，，经计算，相关数据如表3-10所示。
表3-10 H=57.5m时的数据
(mm)
(%)
Q()
P(W)
16
92.7
0.795
52216
18
94.1
0.865
57672
19
94.9
0.905
60852
20
95.6
0.955
64688
22
95.3
1.020
68874
24
93.9
1.080
71854
26
92.5
1.135
74387
3.3 真机运转特性曲线的绘制
选取两个水头Hr和Hmin，分别计算出他们的最大允许出力出力Pr和Pmin，然后过(Hr,Pr)和(Hmin,Pmin)两点连一条直线，以此作为的出力限制线。使用CAD工具绘制HLBS01-407水轮机真机运转特性曲线，如图3-2所示。

图3-2 水轮机真机运转特性曲线
4 埋入部件结构设计
4.1 座环
4.1.1 结构型式
座环是反击式水轮机的基础部件，除了承受水压力作用外，还承受整个机组和机组段混凝土的重量，因此要求有足够的强度和刚度。座环的基本结构由上环、下环和固定导叶组成。
根据越南DongNai5水电站的转轮型号和设计水头，采用带蝶形边的铸钢全焊结构的座环，材料采用ZG20MnSi，有24个固定导叶。
4.1.2 尺寸系列
查参考文献[1]P105表6-15的金属蜗壳座环尺寸系列，座环的结构如图4-1所示，其尺寸见表4-1。

图4-1 座环的结构尺寸参考文献[1]

表4-1 金属蜗壳座环尺寸 （单位：毫米）
D1
Db
Da
K
R
4070
5450
6300
150
350
H1=b0+(10~20)=1180+20=1200mm
取金属板厚度为50mm。
4.2 基础环
基础环是混流式水轮机中座环与尾水管进口锥管段相连的基础部件，埋设于混凝土内。转轮的下环在其内转动。本设计中，基础环由50mm厚的钢板焊接而成，上法兰面与座环用螺钉把合，下法兰直接与尾水管进口锥段的里衬焊接。
基础环下法兰与转轮下环间应有一定间隙，作为安装中放置斜楔，调整转轮水平用。查参考文献[1]P126表7-4，取间隙值δ间=45mm，δ环=15mm,如图4-2所示。

图4-2 基础环与转轮间隙
4.3 尾水管里衬
水流通过尾水管时具有一定的流速，为了防止水流冲刷混凝土造成损坏，本设计中在尾水管铺设了里衬，里衬结构采用钢板卷焊。
由于尾水管内的水流随着工况的变化不太稳定，存在不同程度的振动，所以里衬壁的钢板应具有一定的厚度，外壁加有足够的环筋和竖筋以增加刚度，安装中还在这些筋上焊若干拉杆或拉筋，浇灌在混凝土基础中。里衬的厚度，查参考文献[1]P123表7-2，取δ=14mm，如图4-3所示。

图4-3 里衬的壁厚参考文献[1]
尾水管进口锥管段里衬上部与基础环相连，采用直接焊接的连接方式，上部预留100mm配割余量。
5 导水机构结构设计
5.1 导水机构总体结构设计
水轮机导水机构主要由导叶、导叶操作机构、环形部件和轴套、密封等部件组成，导水机构的作用主要体现在以下四点：
1. 形成和改变进入转轮的水流流量，以改变机组出力
2. 按电力系统所需功率调节水轮机流量
3. 导叶在关闭位置时能使水轮机停止运动
4. 在机组甩负荷时防止机组飞逸
导叶的布置形式，按其导叶轴线的布置位置可以分为三种，圆柱式、圆锥式和径向式。本设计选择圆柱式导水机构。
5.2 导叶布置图的绘制
5.2.1 导叶翼型的确定
圆柱式导水机构的叶形，目前常用的有对称型和非对称型（正曲率）两种标准叶形。对称型导叶一般使用于蜗壳具有不完全包角的高比速轴流式水轮机中；非对称型（正曲率）导叶一般用于具有全包角蜗壳，并工作于较大开度的低比速轴流式水轮机和高中比转速混流式水轮机中。根据越南DongNai5电站的水轮机参数，选择非对称型导叶叶型。
非对称型导叶的外形结构和数据尺寸，查参考文献[1]P140图8-8、表8-7。如图5-1所示。

24

0.1523

约0.051
图5-1非对称型导叶（正曲率）参考文献[1]
其中
—导叶数；
—分布园直径；
—导叶臂中心线和圆切线所夹角度；
—导叶叶形基准线和圆切线所夹角度
查文献[1]P141表8-7，得到导叶叶形断面尺寸，如下表5-1所示。
表5-1 导叶叶形断面尺寸 （单位：毫米）

4582
24
81.7
21.2
84.1
37.3
83.1
50.7
76.5
57.4
69.0
61.2
118

55.5
45.2
6.7
35
44.8
140
120
279
352
317
669
20
8
通过上表，设计出导叶叶形，导叶材料采用ZG20MnSi整铸，如图5-2所示。

图5-2 导叶叶形
5.2.2 导叶开度的确定
参照文献[1]P144公式,将模型综合特性曲线的模型开口值换算得到真机导叶的最优开口，最大开口和最大可能开口。上式中下标M表示模型值。
最优开口
取设计水头下的单位转速与最优效率点对应的开口值为最优开口。
设计水头下的单位转速：
（5-1）
根据模型综合特性曲线（图3-1），，则真机
（5-2）
最大开口
取设计水头下发额定出力时的开口值为最大开口。
额定出力下，设计水头所对应的流量为：
(5-3)
单位流量
(5-4)
查曲线得，
则真机开口
(5-5)
最大可能开口
取 (5-6)
5.2.3 导叶布置图以及相关曲线的绘制
取a0=0,100,200mm，再加上上面的三个开度，绘制导叶布置图，如图5-3所示。

图5-3 导叶布置图
接力器行程S、β、γ随a0变化的关系曲线、和，如图5-4所示。

图5-4 S、β、γ与a0的关系曲线
5.3 导叶装置结构设计
5.3.1 导叶的结构
导叶的结构与导叶套筒、轴套、密封等形式有关。目前常用的带有套筒。中轴颈采用“L”形密封，下轴颈采用“O”形密封的导叶结构，如图5-5。

图5-5 导叶结构图参考文献[1]
根据参考文献[1]，选择导叶轴颈为115mm。查文献[1]P146表8-9，选择导叶的相关尺寸。导叶相关尺寸见表5-2。
表5-2 导叶尺寸 （单位：毫米）

115
95
125
110
30
M24
32
109
105

140
200
20
110
45
12
95
6
717
5.3.2 导叶轴套结构
导叶轴套过去大多数采用铸锡青铜，加注黄干油润滑。目前已广泛应用具有自润滑性能的工程塑料代替，这样不仅简化结构，而且节省大量有色金属，降低成本。
(一) 上轴套
查文献[1]P162表8-22，上轴套的结构和尺寸见图5-6和表5-3。
表5-3 上轴套尺寸 （单位：毫米）

105
105
120
150
53
5
10
0.8

图5-6 上轴套结构参考文献[1]

(二) 中轴套
查文献[1]P162表8-23，中轴套的结构和尺寸见图5-7和表5-4。
表5-4 中轴套尺寸 （单位：毫米）

115
115
130
135
115
25
6
6
0.8

图5-7 中轴套结构参考文献[1]
(三) 下轴套
查文献[1]P163表8-24，下轴套的结构和尺寸见图5-8和表5-5。
表5-5 下轴套尺寸 （单位：毫米）

95
95
110
95
6
0.8

图5-8 下轴套结构参考文献[1]
5.3.3 导叶轴颈的密封
(一) 导叶下轴颈密封结构
导叶下轴颈的密封主要是防止泥沙进入，发生轴颈磨损。本设计中采用“O”型橡皮圈密封结构。由上面的导叶尺寸知，db=330mm，查文献[1]P160表8-18，取D=95mm，d=7.5mm。其结构见图5-9。

图5-9 下轴颈“O”型密封参考文献[1]
(二) 中轴颈“L”型密封结构
导叶轴颈密封多数装在导叶套筒下面。曾采用过牛皮的“U”型密封，封水性能较好，但结构较复杂。目前不少机组中已改用“L”型密封，实践表明，封水性能很好，结构简单。“L”型密封圈与导叶中轴颈之间靠水压贴紧封水，因此轴套和套筒上开有排水孔，形成压差。密封圈与顶盖配合断面，则靠压紧封水，所以套筒与顶盖断面配合尺寸应保证橡胶有一定的压缩量。密封圈的材料采用中硬耐油橡胶，压膜成型。参照文献[1]P158表8-17，本设计中采用“L”型密封结构，尺寸见表5-6，结构见图5-10。
表5-6 中轴颈“L”型密封 （单位：毫米）

115
120
110
155
18
4
4

图5-10 “L”型密封结构参考文献[1]
5.3.4 导叶的止推装置
考虑到导叶在水压作用下的上浮力，为了防止导叶被向上抬起，碰撞顶盖和影响连杆受力，本设计中设置了止推装置。
止推装置的结构形式很多，本文采用的是在导叶臂上开槽，利用固定于套筒上法兰面的止推装置，卡在导叶臂槽内，使导叶臂与导叶受轴向限位，从而限制了导叶向上浮动。
查文献[1]P157表4-6，止推压板尺寸见表5-7，结构见图5-11。
表5-7 止推压板尺寸 （单位：毫米）

115
248
210
183
165
19
39
22
17

图5-11 止推装置结构参考文献[1]
5.3.5 导叶套筒结构
导叶套筒是固定导叶上中轴套的部件，套筒结构与轴套材质，密封结构和顶盖的高度等有关。本设计中，导叶套筒采用HT21-40铸造，查文献[1]P155表8-15，其尺寸结构见表5-8和图5-12。
表5-8 导叶套筒尺寸 （单位：毫米）
db
d1
d2
d3
d4
d5
d6
d7
d8
115
320
195
120
130
135
280
26
6
d9
d10
h
h1
h2
h3
z
H
210
M16
35
25
115
53
6
717

图5-12 导叶套筒结构参考文献[1]
5.4 导叶传动机构设计
导叶传动机构的型式很多，常用的有叉头传动和耳柄传动。本设计中采用叉头传动的方式，因为其受力较好，适宜于大型机组。
叉头传动机构主要由导叶臂、连接板、叉头、连接螺杆、螺帽、分半键、剪断销、轴套和端盖等组成。导叶臂与导叶用分半键连接，直接传递操作力矩。导叶臂上装有端盖，用调节螺钉把导叶悬挂在端盖上。导叶臂与连接板上装有剪断销，保护其他传动部件不受损坏。
5.4.1 导叶臂
查文献[1]P166表8-27，8-28，导叶臂结构见图5-13，导叶臂的尺寸见表5-8，导叶臂销孔尺寸见表5-9。

表5-8 导叶臂尺寸 （单位：毫米）
db
Dc
D1
D2
D3
D4
d2
dcn
d3
d4
115
105
165
180
160
180
135
35
M16
22
H
L1
h1
h3
e
k
R1
f1
T
164
110
13
20
42
8
20
1
0.2
表5-9 导叶臂销孔尺寸 （单位：毫米）
dcn
R
B
c1
h
h1
35
55
120
1
36
45

图5-13 导叶臂结构参考文献[1]
5.4.2 连接板
查文献[1]P167表8-20，8-21，结构见图5-14，连接板的尺寸见表5-10。
表5-10 连接板尺寸 （单位：毫米）
db
D1
B1
Dcn
D2
d1
d2
B2
h
h1
l
115
165
100
35
52
75
M12
45
36
45
15

图5-14 连接板结构参考文献[1]
5.4.3 叉头
查文献[1]P167表8-31，结构见图5-15，叉头的尺寸见表5-11。
表5-11 叉头尺寸 （单位：毫米）
d1
d2
d3
d4
H
h
h1
M36
45
42
70
90
58
16
L
L1
R
r
r1
c1
S
100
65
40
5
4
1
13

图5-15 叉头结构参考文献[1]
5.4.4 连接螺杆
查文献[1]P168表8-32，结构见图5-16，连接螺杆的尺寸见表5-12。
表5-12 连接螺杆尺寸 （单位：毫米）
d1
d2
d3
S
l
b
b1
r
C
M36
42
30
36
85
18
5
1.5
2

图5-16 连接螺杆结构参考文献[1]
5.4.5 分半键
查文献[1]P169表8-34，选择a型式分半键，结构见图5-17，分半键的尺寸见表5-13。

表5-13分半键尺寸 （单位：毫米）
dc
dm
L
B
l1
l2
h
b
105
35
110
34
140
110
5
16.4
K
C
b1

h2
h3
d
4
1
21.4
30
15
30
M20

图5-17 分半键结构参考文献[1]
5.4.6 剪断销
查文献[1]P170表8-35，剪断销结构见图5-18，尺寸见表5-14。
表5-14 剪断销尺寸 （单位：毫米）
Dcn
d
d2
d3
d4
b
b1
35
15
34
40
35
3
2
r
h1
h2
h
l
L
1
3.5
10
36
34
82

图5-18 剪断销结构
5.4.7 叉头销
查文献[1]P170表8-36，叉头销的结构见图5-19，尺寸见表5-15。
表5-15 叉头销尺寸 （单位：毫米）
dn
d
d1
d2
d3
h
h1
H
45
45
42
44
39
56
20
92
h2
D
b
R
C
d0
r
8
37
3.5
1.5
2
3
1

图5-19 叉头销结构参考文献[1]
5.4.8 端盖
查文献[1]P171表8-37，端盖的结构见图5-20，尺寸见表5-16。
表5-16 端盖尺寸 （单位：毫米）
d1
d2
d3
d4
d5
h
193
105
40
26
140
28
h1
R
Φ1
Φ2
Φ3
25
52.5
M20
15
34

图5-20 端盖结构参考文献[1]
5.5 导水机构环形部件结构设计
导水机构的环形部件有底环、顶盖、支持盖、控制环、轴承支架、推力轴承支架等。
5.5.1 底环
底环是一个扁平的环形部件，固定在座环上，设计时主要考虑刚度，一般不作强度计算。底环的主要功能是安装导叶的下轴承和形成流道的过流表面。底环上部过流表面尺寸应符合各型号转轮的流道尺寸。本设计中，底环分为四瓣，采用ZG30铸钢铸造。底环与导叶相配合的端面上装有3mm厚的抗磨板，材料采用A3钢板。底环的导叶轴孔中心线与导叶中心线重合，同时与导叶分布圆直径相重合。
底环的安装是搭在座环上的，它们之间用M30的螺钉连接。同时在它们之间做个台阶，使底环搭在座环上。在底环与转轮之间装有密封装置，我采用的是迷宫式密封。它是种止漏装置，是为了减少机组的容积损失。底环的结构尺寸，见图5-21。

图5-21 底环结构尺寸
5.5.2 控制环
控制环是用来传递接力器的作用力，并通过传动机构转动导叶的环形部件。本设计中，控制环采用A3钢板焊接，分成四瓣。查文献[1]P186表8-52，控制环结构尺寸见表5-17。
表5-17 控制环尺寸 （单位：毫米）
D1
Dc
Z0
Dy
R
S
4070
3250
24
.400
15
30
参照文献[1]P205，导叶接力器的直径dc按照下式估算：
（5-7）
式中
D1—转轮直径（米）；
Hmax—最高水头（米）；
b0/D1—导叶的相对高度；
pH—调速系统额定油压（公斤/厘米2）；
λ—取0.15；
取标准值dc=0.50m。
查文献[1]P186表8-53，8-54，控制环大耳环尺寸见表5-18和图5-22。
表5-18 控制环尺寸（大耳环处） （单位：毫米）
dc
d1
d2
d3
h1
h2
500
130
125
260
55
150

图5-22 控制环结构
查文献[1]P186表8-54，控制环小耳环尺寸见表5-19。
表5-19 控制环尺寸（小耳环） （单位：毫米）
d2