ZZ560轴流式水轮机结构设计毕业设计设计说明书.doc

毕业设计（论文）题 目 ZZ560轴流式水轮机 结构设计 专 业 热能与动力工程 班 级 动09*班 学 生 * * 指导教师 * 教授 2013 年摘 要 葛洲坝电站是我国代表性的低水头大流量、径流式水电站，兼具发电、改善航道等综合效益。本次设计主要是通过查阅相关设计手册，对葛洲坝电站型号为ZZ560-LH-1130的轴流转桨式水轮机结构进行设计，主要内容包括水轮机总体结构设计、导水机构及其传动系统设计，水轮机部分零部件，例如主轴，导叶等零件的设计。通过使用CAD绘图，本次设计过程更加便捷，设计成果更加精确。关键词：葛洲坝水电站，轴流式水轮机，转轮设计，结构设计，ABSTRACTGezhouba Dam power plant is China's representative low head and largeDischarge,runoff hydropower stations,power generation,wita comprehensive benefits improve navigation etc.This design is mainly through access to relevant design manual,design of the Kaplan turbine structure of Gezhouba Dam power plant model for ZZ560-LH-1130,The main contents include design of water mechanism and its transmission system overall structure design of hydraulic turbine,guide,some parts of hydraulic turbine,such as the spindle,the design of guide vane and other parts.Using the CAD,the process of design is more convenient and the result is more accurate.KEY WORDS: GeZhouBa hydropower station,Kaplan turbine, station,runner,Structural design. 目 录目 录11 前言11.1 概述11.2 设计内容21.3 原始资料22水轮机总体结构设计42.1绘制轴面流道图42.2 座环设计52.3 蜗壳72.4 尾水管72.5 活动导叶及导水机构装置零件72.5.1 活动导叶翼型72.5.2 导叶结构系列尺寸和轴颈选择92.5.3 导叶的密封结构102.5.4 导叶轴颈密封122.5.5 导叶端面抗磨板132.5.6 导叶止推装置132.5.7 导叶套筒142.5.8 导叶轴套152.5.9 导叶臂182.5.10 导水机构装配尺寸202.5.11 导叶传动机构212.5.12 连接板212.5.13套筒232.5.14 叉头销232.5.15 叉头252.5.16 连接螺杆262.5.17 剪断销262.5.18 分半键272.5.19 端盖292.5.20 补偿环302.6 控制环312.6.1 控制环尺寸（总体）322.6.2 控制环（大耳环处）332.6.3 控制环（小耳环处）333 主轴及其附属部分343.1 主轴结构设计343.1.1 连轴螺栓363.1.2 水导轴承393.1.3 主轴密封423.2 操作油管443.3 转轮部分453.3.1 叶片453.3.2 转轮体463.3.3无操作架转桨机构463.3.4 叶片密封装置473.4 底环473.5 顶盖和支持盖483.6真空破坏阀494 导水机构传动系统总设计504.1 确定导叶开度505 总结49致 谢49参考文献541 前 言1.1 概述我国资源绝对数量较大，而人均能源相对不足。仅为世界平均水平的二分之一。能源和水资源是21世纪制约社会经济可持续发展的两大难题，水资源是我国能源的重要组成部分，人均占有量为世界平均水平的81%,是我国能源的最大优势。随着国民经济的快速发展，能源供应已逐渐成为经济社会发展的制约因素。石油储量不足，进口困难，而且价格一路攀升；煤炭资源虽然相对丰富，但是产能不够，运力不够，矿难频发，污染严重。能源安全形势十分严峻。随着世界化石能源资源的日益减少，这种能源紧缺的局面将会越来越严峻，而解决这一矛盾的根本出路，恐怕就在于更多的应用可再生能源。可再生能源最显著的优点就是它可以重复利用，源源不断，但是，它也有最致命的弱点就是不能保存，如果你不开发利用，它就要随着时间流逝。在这方面，风能、太阳能、生物质能等各种新型的可再生能源的技术目前还不够十分成熟，开发成本和效率都还难以满足大规模电网的需要。水电是目前唯一可以进行商业化大规模应用的可再生资源。此外，水能可再生的特点决定，开发应用无穷无尽，而得不到开发，也不能保存，其实际能源资源量就等于零。在我国当前的还有大量的水电资源尚未开发的具体情况下，开发利用水电就是最大的节能，我们早一天、多一点开发利用水电，必然就是把更多的不可再生资源留给后代的明智之举。水轮机作为水电站的核心设备，其结构设计的合理性直接决定了电站能否经济、高效、可靠、安全的运行。本次毕业设计通过查阅设计手册以及参照已有设计电站等方法，对葛洲坝水电站ZZ560的水轮机作出了完整的结构设计。旨在将大学期间对基础理论知识的学习应用到设计实践中去，加深了我对水轮机结构的认识，弥补了在理论学习中的不足。通过本次毕业设计，除了促进我将大学所学各专业知识相互贯通，锻炼了我的动手能力，创新能力外，还使得我对水轮机结构设计这个行业上的一些新的科技进展及基本设计过程有了一定的了解，另外，通过本次设计，我也认识到自己本身存在的一些不足之处，希望自己在以后的工作学习过程中能积极查漏补缺。本次毕业设计所有出图皆为CAD绘图所得，这不仅缩短了设计时间，也让我更加熟练的掌握了CAD绘图技术。1.2 设计内容（一）根据给定的葛洲坝水电站基本资料进行水轮机总体结构设计1.根据给定的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；2.根据机组型式和电站基本条件设计主轴密封和水导轴承；3.绘制水轮机总装配图及主要部件组装图或零件图。（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）对主要零件进行设计1.设计活动导叶并绘制导叶零件图2.设计主轴并绘制主轴零件图1.3 原始资料本次毕业设计基本参数如下：单机容量：170MW水轮机型号：ZZ560-LH-1130设计水头：18.6m设计流量：1130m3/s额定转速：54.6r/min吸出高度：-7m2 水轮机总体结构设计 2.1绘制轴面流道图查阅水轮机设计手册得，型号为ZZ560的水轮机模型流道尺寸和转轮室尺寸分别如图2-1，图2-2所示，根据比例换算所得真机的流道尺寸和转轮室尺寸如表2-1，表2-2所示：图2-1 ZZ560流道尺寸表2-1 流道尺寸参数符号真机数值（mm）参数符号真机数值（mm）D111300R27345Z16d24520D013108d33955Z032d43955b04520 d5118.65dB4520h12356R12825h345202.2 座环设计座环是反击式水轮机的基础部件之一，除了承受水压力作用外，还承受整个机组和机组段混凝土重量，因此要有足够的强度和刚度。其基本结构是由上环、下环和固定导叶组成。鉴于葛洲坝水电站水头较低，故而选择与混凝土蜗壳连接的座环，考虑到电站的基本资料，现对制造质量提出如下要求：1)此座环所选材料为 ZG30，采用焊接形式；2)考虑到其强度要求，钢板厚度选取为75mm；2)所有过流表面打磨光滑至表面光洁度为3.2，其余表面为12.5；3)固定导叶进口端节距误差不超过0.0015Da；4)顶盖与底环把合面平行度误差不超过0.025 毫米/米；5)分瓣结构的合缝面光洁度为6.3，合缝面间隙一般不超过0.05 毫米，局部允许有0.150.3 毫米凹陷部分（深度小于接合缝的1/3，长度不超过接合缝总长的1/5），但不允许有突起。根据转轮直径（11300mm）从水轮机设计手册104 页表6-14 选出座环基本尺寸，再根据电站实际情况稍作改动，设计如下图2-3，表2-3所示：表2.3 水轮机座环尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）Db15936H1=b0+(10-20)4525Da19390R700k100其中参数符号对应 图2-3 水轮机座环（，根据蜗壳而定）图2-3 水轮机座环2.3 蜗壳蜗壳的作用是把水流均匀分布到转轮周围。当水头在40米以下时，水轮机的蜗壳常用钢筋混凝土在现场浇注而成；水头高于40米时，则常采用拼焊或整铸的金属蜗壳。由于葛洲坝水电站的设计水头为18.7米，最低水头8.3米，最高水头27m，故蜗壳的形式为混凝土梯形断面的蜗壳，包角为180°，为防止水流冲刷及渗漏现象，在混凝土蜗壳和座环的连接部位还加有钢板衬板。2.4 尾水管由于葛洲坝水电站工作水头较低，采用轴流转桨式水轮机，故其尾水管是由混凝土浇筑而成的，但为了防止水流冲刷，在尾水管进口直锥段内衬有钢板里衬，为保证转轮能高效安全运行，里衬厚度选为60mm。2.5 活动导叶及导水机构装置零件2.5.1 活动导叶翼型圆柱式导水机构的导叶叶形，通常有对称形和非对称形（正曲率）两种标准叶形。由于对称形导叶一般用于具有不完全包角的高比转速轴流式水轮机中，故本设计中采用对称形的叶形。由水轮机设计手册中137 页表8-5查得对称形导叶叶形的断面参数如下表：表2-4 导叶翼型参数参数符号数值(mm)参数符号数值(mm)D111300k11.4D013092r89.6Z032R1267a114.3R2242b138.5R3544c144.2L1340d138.5L1649e125.7L2691d0217.1q30m115.1t20其符号所代表的意义见图 2-4:图2-4 导叶翼型图2.5.2 导叶结构系列尺寸和轴颈选择导叶轴颈可按转轮直径 D1，使用水头H1（指最高水头），导叶的相对高度b0/D1，从水轮机设计手册中146 页表8-10 初选轴颈db，选得db =330mm，再根据db=330mm 从设计手册中表8-9 查得导叶结构的其它尺寸如下表：表2-5 导叶尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）db330hB360da270hc515d1340h135dc300h2295d2315h3120dm70h425d3M64h510d478H 参考1569d5298R1165hA270R2135其中参数符号所代表下图2-5中符号图2-5 导叶结构尺寸导叶的材料为ZG20MnSi，为保证导叶转动灵活，导叶上、中、下三个轴颈要同心，径向摆度不大于中轴颈公差的一半，导叶体端面与不垂直度允许误差不超过0.15/1000。导叶过流表面型线要正确，制造中应用样板检查。2.5.3 导叶的密封结构导叶关闭后，导叶体的立面应该有很好的密封。由于本机组属于大型低水头的机组，因此采用圆橡皮条直接镶入鸽尾槽内封水，这种结构制造简单，但只适用于40 米水头以下的机组，因为水头太高会把圆橡皮条冲掉。从水轮机设计手册上148 页表8-12 查得圆橡皮条和鸽尾槽的尺寸如下表：（由于导叶体较高，可在中间加焊数段钢筋，使橡皮条分段固定。）表2-6 圆橡皮条和鸽尾槽的尺寸参数符号数值（mm）a15b16c4其中参数符号对应下图2-6中符号：图2-6 导叶密封2.5.4 导叶轴颈密封导叶中轴颈密封多数装在导叶套筒的下端，目前不少机组中已改用“L”型密封，实践证明，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。密封圈与顶盖配合端面，则靠压紧封水，所以套筒与顶盖端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，模压成型。其尺寸大小如下表2-7：表2-7 中轴颈密封参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）db330h22d33814.5d132224.5d2390R20.8R53.5其中参数符号意义对应图2-7： 图2-7 中轴颈密封导叶下轴颈的密封主要是防止泥沙进入，发生轴颈磨损。下轴颈密封一般采用“O”型橡皮圈密封结构，其尺寸大小如下表2-8： 表2-8 下轴颈密封参数符号数值（mm）db330D270d10其中参数符号意义对应图2-8：图2-8 下轴颈“O”型密封导叶中轴颈处虽有密封装置，但因导叶是转动的，不可避免会有少量漏水，其排除方法主要是通过自流排水或水泵排水将漏水排出。对于轴流式水轮机，导水机构套筒处得漏水由排水管集中到顶盖下部的轴承支架内，连同主轴密封处的漏水，由水泵抽水至电站集水井。对于葛洲坝水电站，机组较大，可设两套水泵互为备用。2.5.5 导叶端面抗磨板由于水流冲刷及导叶转动过程中的摩擦，导叶端面位置容易磨损，故而一般在此处加抗磨板。葛洲坝水电站工作水头较低，相应的，其承受的水压低，而抗磨板价格昂贵，故可不设。2.5.6 导叶止推装置对于水头较高的机组，应考虑导叶在水压作用下的上浮力，当上浮力超过导叶的自重时，在套筒上必须装止推装置，以防止导叶向上抬起，碰撞顶盖和影响连杆受力。葛洲坝水电站正常工作水头低，上浮力小，机组自重大，不须再另设止推装置。2.5.7 导叶套筒导叶套筒是固定导叶上中轴套的部件，采用HT2140铸铁铸造。套筒结构与主轴材质、密封结构和顶盖的高度有关。分段套筒虽有质量小，便于加工，容易调整装配等优点，但由于受到机组尺寸的限制，本次设计仍选择传统的整体圆筒形结构。套筒的尺寸大小如下表2-9：表2-9 导叶套筒参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）db330d746d1760d810d2510h70d3330h160d4360h2330d5370h3150d6670Z12H 参考1150其中参数符号对应下图2-9中符号： 图2-9 导叶套筒为满足于导叶臂的装配要求，最终取H=1150mm2.5.8 导叶轴套导叶轴套目前已广泛采用具有自润滑功能的工程塑料代替，这样不仅简化了结构，而且节省了大量的有色金属，降低成本。该设计中，导叶套筒采用尼龙1010，其吸水性小，尺寸较为稳定，通过离心熔铸成型，适合在水轮机导叶、连杆等部位应用。a） 上轴套尺寸系列如表2-10 所示：表2-10 上轴套尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）dc300h150d1300h110d2330h214d3329.61.2d4370表中参数符号意义见图2-10： 图2-10 上轴套b） 中轴套尺寸系列如表2-11 所示：表2-11 中轴套尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）db330h330d1330h160d2360h210d3359.6d510d43701.2表中参数符号意义见图2-11：图2-11 中轴套c） 下轴套尺寸系列如表2-12 所示：表2-12 下轴套尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）da330h330d1330h110d23601.2d3359.6表中参数符号意义见图2-12： 图2-12 下轴套2.5.9 导叶臂根据叉头传动机构装配尺寸从水轮机设计手册上165 页的表8-23查出导叶臂及其销孔尺寸如下表2-13,2-14：表2-13 导叶臂参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）db330H350Dc300DL1295D1430de70D2480K11d2370R140dm70Df12d3M30T0.3d439其中参数符号意义对应图2-13(左) :表2-14导叶臂销孔尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）dcn100DC13R135h100B380h1120其中参数符号意义对应图2-13 ：图2-13 导叶臂 2.5.10 导水机构装配尺寸导水机构大部分零件应做到标准化、系列化，在水轮机设计手册上132页查表8-1可得出按转轮系列尺寸编制的导水机构装配系列，下表2-15是葛洲坝水电站对应的导水机构装配尺寸：表2-15 导水机构装配尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值(mm)D111300Dc9400Z032LH1356D013092lp54042°lc1051其中参数符号意义对应图2-37：图2-37 导水机构装配 2.5.11 导叶传动机构鉴于叉头传动机构受力情况好，因此对于葛洲坝这样的大型机组采用比较多。其主要是由导叶臂、连接板、叉头、叉头销、连接螺杆、螺帽、分瓣键、剪断销、轴套、端盖和补偿环等组成。参照水轮机设计手册164页表8-25，可得出本次设计的导叶传动机构装配尺寸，如表2-16所示：表2-16 导叶传动机构装配尺寸参数符号数值(mm)参数符号数值(mm)接力器行程dc900d2110D3/jdZ032h80d1M80×4h1100dn100D/dc导叶中轴颈db330dcn90D4/dc4分瓣键直径dm60D/gc2.5.12 连接板根据叉头传动机构装配尺寸从水轮机设计手册上167 页的表829到表8-30查出连接板尺寸如下表2-17：表2-17 连接板尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）D1430DR2120R1255h100K0.03h1125Dcn100 D4l35D2135D3l1=l2150d1200c1.5d2M30其中参数符号意义对应图2-14： 图2-14 连接板2.5.13 套筒根据连接板D2=150，从水轮机设计手册上168 页的表833查出轴套尺寸如下表2-18：表2-18 轴套尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）dn150Dh165d2165jdh115d1172.5c3其中参数符号意义对应图图2-15：图2-15 轴套2.5.14 叉头销根据套筒dn=150D，从水轮机设计手册上170页的表836查出剪断销尺寸如下表2-19：表2-19 叉头销尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）dn150dch218d150gbD132d1142.5gbb6d2148.5R3d3136.5c6h192d06h169r3H321其中参数符号意义对应图2-16：图2-16 叉头销2.5.15 叉头根据连接板dn=150从水轮机设计手册上167 页的表8-31查出叉头尺寸如下表2-20： 表2-20 叉头尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）d1M80×4L322d2150L1202d3142.5DR135d4225r30H315r115h195c13h160S48其中参数符号意义对应图2-17：图2-17 叉头2.5.16 连接螺杆根据连接板d1=M108从水轮机设计手册上168 页的表832查出叉头尺寸如下表2-21：表2-21 连接螺杆尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）d1M80×4b45d2135b112d3111r3S120c4l285其中参数符号意义对应图2-18：图2-18 连接螺杆2.5.17剪断销根据连接板Dcn=120mm，从水轮机设计手册上170页的表835查出剪断销尺寸如下表2-22：表2-22 剪断销尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）Dcn120dc4r2d45h110d2117h222d3135h120d4120l114b9L263b17其中参数符号意义对应图2-19：图2-19 剪断销2.5.18 分半键根据上轴直径dc =300mm，从水轮机设计手册上169 页的表834查出分半键尺寸如下表2-23：表2-23 分半键尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）dc300b31.95dm70K6L295c2B68b138.05l1375h225l2305h350h10h412其中参数符号意义对应图2-20：图2-20 分半键2.5.19 端盖根据轴颈db=330mm，从水轮机设计手册上171页的表837查出端盖尺寸如下表2-24：表2-24 端盖尺寸 参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）db330h142d1580R150d23081M42d3100232d472374d5370d6170h52其中参数符号意义对应图2-21：2-21 端盖2.5.20 补偿环根据叉头销dc=100mm，从水轮机设计手册上172页的表838查出补偿环尺寸如下表2-25： 表2-25 补偿环尺寸 参数符号数值（mm）d150d1168h16其中参数符号意义对应图2-22：图2-22 补偿环2.6 控制环控制环是传递接力器作用力，并通过传动机构转动导叶的环形部件，在本次设计中采用ZG30铸造。根据水轮机转轮直径查水轮机设计手册第185页图8-34及其表8-52到表8-54得出控制环尺寸如下：2.6.1 控制环尺寸（总体）表2-26 控制环尺寸（总体） 参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）DC8648Dy8872Z032S40R20其中参数符号意义对应图2-23： 图2-23 控制环（总体）2.6.2 控制环（大耳环处） 表2-27 控制环尺寸（大耳环处） 参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）d1300h1112d2300h2360d3550其中参数符号意义对应图2-24： 图2-24 控制环（大耳环处） 2.6.3 控制环（小耳环处） 表2-28 控制环尺寸（大耳环处）参数符号数值（mm）d2160Dh1150R165其中参数符号意义对应图2-25：表2-25 控制环（小耳环处）3 主轴及其附属部分3.1主轴结构设计主轴是水轮机的关键部件之一，用来传递水轮机转轮产生的转矩（功率），使发电机旋转，产生电能，同时承受轴向水推力及转动部分的重量。它的毛坯采用 ZG20MnSi 整锻。由于本机组是大型的轴流式水轮机，在主轴内装有操作油管，所以主轴必须要有中心孔。同时，这样的空心轴，不但减轻了主轴的质量，提高轴的刚度和强度，而且还能消除轴心部分组织疏松等缺陷，便于检查。主轴与转轮的连接结构在设计中采用转轮上盖与主轴法兰分开的结构。主轴一端与发电机相连，另一端与转轮相连。查水轮机设计手册上312页的表12-3 得轴的尺寸如下表2-29：表2-29 主轴尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）D1648d2255R125D2666h290R130Db2143h1320R2400Dp1668l80R38D22656l1110f2D31700l212Z20d1446S600C16d1445S 1660C120db175a50C24d1180m2其符号所代表的意义如下图2-26所示: 图2-26 主轴（其中右边为水轮机端，左边为发电机端） 3.1.1 连轴螺栓连轴螺栓是将主轴与转轮连接起来的重要零件，它的性能直接影响到水轮机的正常运转，该水轮机所选用材料为ZG20MnSi.根据主轴直径查的连轴螺栓个数为20个，根据主轴的外径从水轮机设计手册316-317页的表12-6，查的水轮机连轴螺栓尺寸入下表2-30：表2-30 连轴螺栓尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）螺钉M170×4K214db175m10D255m132h120C15d1164C16d2162L170S240L270d344l350d4M30D主轴1700d525l740d632l660d720l0370R10l1160R16l3175E35l5635K114l5555其符号所代表的意义如下图2-27所示:图2-27 连轴螺栓3.1.2水导轴承水轮机导轴承型式很多，目前比较常用的有水润滑的橡胶轴承;稀油润滑有转动油盘、斜油槽自循环的筒式轴承和稀油润滑油浸式分块瓦轴承。其它型式轴承如稀油润滑毕托管上油方式轴承，在中、小型机组中虽有采用，但近期已被斜油槽自循环的筒式轴承所代替。干油润滑轴承国内运用不多。查水轮机设计手册345页，本次设计中采用稀油润滑分块瓦式轴承，主要是因为以下原因：稀油润滑分块瓦式轴承虽然有密封在轴承下部，转轮悬臂大，成本高，平面布置尺寸大等缺点，但鉴于其受力均匀，轴瓦研刮、调整方便，运行安全可靠，在大中型机组中应用较多。葛洲坝水电站水质干净，有清洁水 源，水质含悬浮物质不超过0.1克/升，选择分块瓦式轴承虽然转轮悬臂 大，但其仍有不可掩盖的优点。其结构如图2-28：:图2-28 稀油润滑分块瓦式水导轴承本次设计中，葛洲坝水电站Nr=129000kW，n=54.6r/min，再参照国内部分运行机组的结构参数，其尺寸对应下表2-31：表2-31 水导轴承参数符号数值参数符号数值N（千瓦）100000瓦宽B（毫米）520n（转/分）88.2瓦数10轴颈直径（毫米）1500B/L0.8轴颈直径De（毫米）1800轴瓦单边间隙（毫米）0.25瓦高L（毫米）650使用部位水导考虑本次设计中，其他部件的布置情况，针对以上数值作出了一定的变动，具体参照总装图中的尺寸。另外，对于稀油润滑分块瓦式轴承，本次设计选择将轴领作为主轴轴身上的附加物，之后与轴身焊成一体，轴领采用与主轴同样材质的铸件或者锻件，粗加工后焊于轴身上，并经退火处理，消除焊接应力。退火前主轴内孔灌以铸铁铁屑或者黄砂，两端封闭，以减少内孔氧化。轴颈下部开有成一定角度或径向的通油孔。当主轴旋转时，此孔起着油泵的作用，将经过冷却器冷却后的润滑油输送到轴瓦面及轴承体空腔内，工作后的热油经轴承体上部油孔和顶部流向冷却器，形成油循环。轴领下部通油孔数目在2432范围内，孔直径取30mm。挡油箱以上的轴领处，开有数个通气孔，以平衡轴领内外侧压力，防止油和油雾外溢。轴领处的结构如下图2-29：图2-29 轴颈处结构本次设计中，油盆选择用A3钢板焊接，并在制造过程中进行煤油渗漏试验。分块轴瓦采用ZG30、滑动面浇注ChSnSb11-6锡基轴承合金，垫板采用30Cr，并有以下制造要求：本体铸成整圈，分割成若干块，合金浇注前挂纯锡，不许脱壳，瓦面光洁度8，瓦背面支顶垫板与背面贴紧不许有间隙，垫片热处理HRC3540。支顶螺丝材料为锻钢35，热处理HRC40，细牙螺纹与螺帽选配。分块瓦轴承体材料为ZG30，支顶螺丝孔中心线与轴心线垂直，轴承体法兰面与分块瓦承托面平行，误差不超过0.030.05毫米。3.1.3主轴密封主轴部分的密封装置分两种，一种是机组正常运行中，橡胶轴承压力水箱的密封，稀油轴承下部防止机组漏水的主轴密封。这一种密封的结构形式很多，如盘根、垫料式密封，单层或双层橡胶密封，径向式端面碳精块（尼龙块）密封，水泵密封等等。本次设计中采用的是水压式端面密封，这种密封方式检修维护方便，结构简单，工作寿命长，其结构见图2-30。另一种是机组停机检修轴承和轴承下部主轴密封时防止尾水往机坑内泄漏的检修密封。这种密封的结构形式有空气围带式、机械操作式或抬机密封等多种。在本次设计中采用的是空气围带式密封，采用的压缩空气压力是47 公斤/厘米2，其所采用的围带的剖面尺寸见下图2-31：图2-30水压式主轴密封 图2-31 空气围带 3.2 操作油管转桨式水轮机转轮的接力器操作油管装于主轴中心孔内。通常，操作油管用两根无缝钢管组成内外两个压力油腔，上部接至受油器，下部与转轮接力器的活塞杆连接。操作油管的外油腔与转轮接力器活塞上部油腔联通，内腔则与活塞下部油腔联通。本次设计中操作油管被分为数段，用法兰连接，这主要是考虑到电站布置，主轴和接力器结构的变化，为满足动作灵活，加工、装卸方便。根据水轮机设计手册中的要求，参照已有电站资料，本次葛洲坝水电站操作油管水轮机段得结构如图2-32所示：图3-32 操作油管结构图3.3 转轮部分3.3.1 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。叶片材料为ZG20SiMn，由于该材料抗汽蚀性能差，因此根据电站的运行条件，在表面堆焊不锈钢层，以提高转轮的抗汽蚀性能。叶片枢轴支承在转轮体上，采用滑动轴承结构，轴承衬为青铜。3.3.2 转轮体转轮体外表面是过流通道的一部分，其内部则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，球形轮毂能使叶片和转轮体表面配合良好，在各种叶片转角下它们之间的间隙可以很小，从而减小容积损失。在本次毕业设计中，转轮体与主轴联接时，采用直接连接。图2-33 葛洲坝水电站转轮结构图3.3.3 无操作架转桨机构为了减轻转轮重量和加工工时，在国内不少的转桨机构