wword一些要訣的少為失敗找理為成功找方法卻不曉即時從小事做起畢業(yè)設(shè)計(jì)（論）題 目軸流式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及導(dǎo)葉應(yīng)力分析專 業(yè) 熱能與動力工班 級 動 班學(xué) 生指導(dǎo)教師 教授年摘要本次設(shè)計(jì)主要通過查閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊對型號為 且對帶裂紋導(dǎo)葉進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析首先對水輪機(jī)總體結(jié)構(gòu)作出設(shè)計(jì)次完成導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配情況設(shè)計(jì)及傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)另外對水輪機(jī)部分零部件例如主軸導(dǎo)葉控環(huán)導(dǎo)葉臂等零件作設(shè)計(jì)通過使用 過中包括用 用 葉流場網(wǎng)格劃用 流場數(shù)值算用 模態(tài)和靜結(jié)構(gòu)數(shù)值錄主其附屬部主直徑算主承主片轉(zhuǎn)葉片操作機(jī)構(gòu)與接力器泄油閥葉片密封裝置底環(huán)頂蓋和支持蓋真空破壞閥導(dǎo)水機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)總設(shè)計(jì)確定導(dǎo)葉開度應(yīng)力分析導(dǎo)葉模型建立導(dǎo)葉周邊流道模型建立單周期流道網(wǎng)格劃分邊界條件進(jìn)口邊界條件出口邊界條件定常流動計(jì)算結(jié)果分析約束施加荷載施加模態(tài)分析帶裂紋缺陷的導(dǎo)葉的導(dǎo)葉分析帶裂紋導(dǎo)葉的模型帶裂紋導(dǎo)葉有限元網(wǎng)格劃分模態(tài)分析結(jié)果靜力分析結(jié)果結(jié)論總結(jié)致謝參考文獻(xiàn)前言概述能源作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)為國經(jīng)濟(jì)的可持發(fā)展我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展能源這樣以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)我國擁有世界最豐富資源但開率較低積極開電已成我國當(dāng)務(wù)之急近年來輪機(jī)尺寸越來越大而葉片厚其固有頻率受到各種平衡力用工非常雜各種力平衡力和激振相互藕合使過流部件產(chǎn)生振動成葉片產(chǎn)生裂紋主要根源輪機(jī)過流部件剛強(qiáng)、振動特性與疲勞破壞是設(shè)計(jì)、運(yùn)行部門所關(guān)注隨著有元方法日益成熟輪機(jī)過流部件剛強(qiáng)分析中應(yīng)用逐漸普及對葉片振動其包含知識內(nèi)容極廣泛因此工實(shí)際中對轉(zhuǎn)輪葉片剛強(qiáng)分析顯得越來越要具有要用目前工中軸流式轉(zhuǎn)輪剛強(qiáng)分析中多利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)采用 有元分析計(jì)算方法對該輪機(jī)葉片最頭下強(qiáng)進(jìn)行分析計(jì)算設(shè)計(jì)內(nèi)容一、繪輪機(jī)轉(zhuǎn)輪按給定輪機(jī)型號和轉(zhuǎn)輪直徑參數(shù)

、力變正常和帶裂紋固有頻率正常和帶裂紋靜力三、外原始資料號出力（ ）設(shè)頭（額速（ 大頭（）設(shè)量（ 小頭（）總結(jié)構(gòu)設(shè)軸面查閱《設(shè)手冊》得號為 別如圖所示表 所示：圖 表 參數(shù)符號真數(shù)值（ ））一部分外形和選用型有關(guān)本電站型為其結(jié)構(gòu)如下圖所示圖 尺表尺寸模型α°°在電站運(yùn)行時為加強(qiáng)轉(zhuǎn)輪室的剛度并改善轉(zhuǎn)輪室與混凝土的結(jié)合在轉(zhuǎn)輪室四周有環(huán)向和豎向的加強(qiáng)筋并用千斤頂和拉緊桿將轉(zhuǎn)輪室牢牢固定在二期混凝土中座環(huán)設(shè)計(jì)座環(huán)是反擊式水輪機(jī)的基礎(chǔ)部件之一除了承受水壓力作用外、下固定導(dǎo)葉成于水電站水頭較低小于考慮到電站資料座所選材料為采用鑄造；考慮到求鋼板厚選取為 所過流表面打磨光滑至表面粗糙為 固定導(dǎo)葉進(jìn)口端節(jié)距誤差不超過 ；頂蓋與底把合面平行誤差不超過 米分瓣合縫面粗糙為合縫面間隙一般不超過 局部允許～ 毫米凹陷部分（深小于接合縫的但不允許突起座尺寸變化素較多不能完全統(tǒng)一參考《水輪設(shè)計(jì)手冊》 表 選出座尺再根據(jù)電站實(shí)際情況稍作改動設(shè)計(jì)如下圖表 所示：表 水輪座尺參數(shù)符號數(shù)值（ 參數(shù)符號數(shù)值（ αγ《手冊》再體情況下表：表 值值《機(jī)設(shè)計(jì)手冊》中 初得再根據(jù) 參數(shù)）為 、軸頸公差一半過流面型線要正確造應(yīng)用樣板檢查密封關(guān)閉后于本機(jī)組屬于低水頭機(jī)組這種造簡單但只適用于 米水頭以機(jī)因水頭太高會把圓橡皮條沖掉體））一縮量材料采硬耐油模大小如））δδ：一般采用 型橡皮圈結(jié)尺寸大小如表 ：表 值（ ）：型處雖有裝置但因轉(zhuǎn)動不避免會有少量漏水于流式水輪機(jī)連同處漏水水泵抽水至電站集水井用 雖有量小便于加工容易調(diào)整裝配等優(yōu)點(diǎn)但于受到機(jī)組尺寸限制尺寸大小如下表 ：表 參數(shù)符號數(shù)值（ 參數(shù)符號數(shù)值（ 參考））δ′表 ））δ′：圖 下））δ′表中參數(shù)符號意義見圖 圖 下軸套導(dǎo)葉臂根據(jù)叉頭傳動機(jī)構(gòu)裝配尺寸從《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊》上 頁的查出導(dǎo)葉臂及其銷孔尺寸如下表：表 導(dǎo)葉參數(shù)符號數(shù)值（ 參數(shù)符號數(shù)值（ ）圖 、系列化ψ°其中意義圖 葉傳動所以采用叉頭傳動蓋和補(bǔ)償環(huán)等組成照次葉傳動如所示：葉傳動器直徑×連接板根據(jù)叉頭傳動機(jī)構(gòu)裝配尺寸《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊上 頁的表 表 查出接板尺寸如下表 ：表 連接板尺參數(shù)符號數(shù)值（ 參數(shù)符號數(shù)值（ 《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊》上 表 表 表 軸尺寸值（ 值（ 套《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊》上 頁的表 查出剪斷銷尺寸如下表 表 叉頭銷尺寸值（ ）板《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊上 頁的表 查出尺寸如下表 表 尺寸））×其中意義對應(yīng)圖 圖 連接螺桿板 《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊上 頁的表 表 ：））×其中意義對應(yīng)圖 圖 剪斷銷從《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊》上 剪斷銷如下表剪斷銷））《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊》表 查出尺寸如下表 ：表 尺）值（ ）《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊》上 頁的表 表 表 尺寸值（ 值（ ΦΦΦ《手冊第 頁及表 表 尺寸如下：表 尺寸（總體值（ 值（ （總體）主軸及附屬分： 以《水輪設(shè)手冊》上 圖 關(guān)系曲得 ）內(nèi)孔《水輪設(shè)手冊》 頁上厘米）τ 最大許用應(yīng)斤米 材為其τ 斤厘米）所內(nèi)孔得：將內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)系列取為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是水輪關(guān)鍵部件之一輪產(chǎn)生使發(fā)電旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能它毛坯采用 整鍛于本是大型流水輪機(jī)在內(nèi)裝有操作油管心孔同時這樣空心軸不但減輕了提高剛度和強(qiáng)度便于檢查一端與發(fā)電相連另一端與輪相連查《水輪設(shè)手冊》上 頁得如：參數(shù)符號數(shù)值（ 參數(shù)符號數(shù)值（ 參數(shù)符號數(shù)值（ Ф′其符號所代表的意義如下圖 圖 （其中上邊為水輪機(jī)端下邊為發(fā)電機(jī)端）水導(dǎo)軸承水輪機(jī)導(dǎo)軸承型式很多循環(huán)的筒式軸承和稀油潤滑油浸式分塊瓦軸承在中、小型機(jī)組中雖有采用查《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊》 頁本次設(shè)計(jì)中采用稀油潤滑分塊瓦式軸承主要是因?yàn)橐韵略颍合∮蜐櫥謮K瓦式軸承雖然有密封在軸承下部轉(zhuǎn)輪懸臂大成本高平面布置尺寸大等缺點(diǎn)行安全靠在大中型機(jī)組中應(yīng)用較多結(jié)構(gòu)如圖 ：圖 分塊式水導(dǎo)本次設(shè)計(jì)中尺寸對應(yīng)下表 ：表 水導(dǎo)參數(shù)符號數(shù)值（數(shù)頸直徑（毫米）頸直徑 邊間隙（毫米高 （毫米）使用部位水導(dǎo)針對以上數(shù)值作出了一定的變動具體參照總裝圖中的尺寸另外對稀油潤滑分塊式承本次設(shè)計(jì)選擇將領(lǐng)作為主身上的附加物粗加工后焊于軸身上并經(jīng)退火處理消除焊接應(yīng)力退火前主軸內(nèi)孔灌以鑄鐵鐵屑或者黃砂兩端封閉以減少內(nèi)孔氧化軸頸下部開有成一定角度或徑向的通油孔當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時此孔起著油泵的作用將經(jīng)過冷卻器冷卻后的潤滑油輸送到軸瓦面及軸承體空腔內(nèi)工作后的熱油經(jīng)軸承體上部油孔和頂部流向冷卻器形成油循環(huán)軸領(lǐng)下部通油孔數(shù)目在 范圍孔直徑取擋油箱以上的軸領(lǐng)處開有數(shù)個通氣孔以平衡軸領(lǐng)內(nèi)外側(cè)壓力防止油和油霧外溢軸領(lǐng)處的下軸頸處油用 焊接并在制過油軸瓦采用 注 錫基軸承合墊采用割成若干塊合金澆注前掛純錫不許脫殼瓦面粗糙度為支頂螺絲材料為鍛鋼熱處理細(xì)牙螺紋與螺帽支頂螺絲孔心線與軸心線垂直誤差不超過 主軸密封、墊料單層或雙層泵等等端面其坑內(nèi)泄檢修有空氣圍帶、械操作或抬等在本次設(shè)計(jì)采用空氣圍帶采用縮空氣～ 斤其所采用圍帶剖面尺寸見圖 圖 管轉(zhuǎn)槳輪轉(zhuǎn)輪接器操作管于心孔內(nèi)通常上接至受器與轉(zhuǎn)輪接器活塞桿連接內(nèi)腔則與活塞腔聯(lián)通用法蘭連接要考慮到電站布和接器變化加工、參照已有電站資料本電站操作管輪段得圖 所示：圖 操作管示意圖葉片然后用螺釘材料為在表面堆焊不銹鋼層上采用滑動承結(jié)構(gòu)承襯為青銅轉(zhuǎn)輪體轉(zhuǎn)輪外表面是過流通道一部分上部主聯(lián)接下部形狀較為在次設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)輪采用 整鑄而轉(zhuǎn)輪外圓采用球形結(jié)構(gòu)球形輪轂?zāi)苁罐D(zhuǎn)輪表面配合良好從而減小容積損失在次畢業(yè)設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)輪主聯(lián)采用是轉(zhuǎn)輪上蓋主法蘭合一結(jié)構(gòu)圖 轉(zhuǎn)輪結(jié)圖操作機(jī)操作機(jī)型于其零件數(shù)少結(jié)簡單轉(zhuǎn)輪高度降低故其在水輪機(jī)中應(yīng)用較多其具結(jié)如圖 一層環(huán)形空相通子受回這樣了防法蘭露出別因背面常真空法蘭周邊處更易露出也了防外滲雙向具如示：λ 型環(huán)環(huán)一個環(huán)形件固定于座環(huán)上導(dǎo)算環(huán)采輸條件限制環(huán)見：環(huán)蓋要件一為蓋 一設(shè)計(jì)中多屬見真空破壞閥當(dāng)緊急關(guān)閉時轉(zhuǎn)泵作用在后轉(zhuǎn)室內(nèi)能產(chǎn)生真空引起下游尾反沖產(chǎn)生很破壞真空起一定保護(hù)作用真空破壞閥直徑最大能所要求接力器行程從而參數(shù)原始資料：轉(zhuǎn)直徑： ＝ ；頭： ＝ ；流量： ＝ ；額轉(zhuǎn)速：進(jìn)行算算額工況時單位轉(zhuǎn)速和單位流量分別為：查 ：算真最大能：頭 速 查模特性曲線得所以真得最優(yōu)口為：圖 布置圖圖 接力器行程應(yīng)力分析本次畢業(yè)采用 建立模如圖：圖 模圖導(dǎo)葉周邊流道模型建立由于此流道具有周期性所以在進(jìn)行 流道模型如圖：圖 流道網(wǎng)格劃用 平臺劃分網(wǎng)由于流道是圓周的所以只需對一個導(dǎo)葉劃分的網(wǎng)格如圖：圖 網(wǎng)格圖過 生成經(jīng)質(zhì)量檢查是符合要求的所以可以直接導(dǎo)入 中計(jì)算數(shù)值計(jì)算邊界條件定常流動計(jì)算邊界條件流場數(shù)值計(jì)算中邊界條件的給定非常重要它不僅影響數(shù)值計(jì)算的收斂性而且很大程度上影響數(shù)值計(jì)算的精確性輪的導(dǎo)葉流道計(jì)算的邊界條件對單進(jìn)口邊界條件本文在對軸流式輪三維導(dǎo)葉流道流動進(jìn)行數(shù)值計(jì)算時進(jìn)口邊界條件給定導(dǎo)葉進(jìn)口質(zhì)量流量出口邊界條件流動出口邊界條件一般設(shè)置在離幾何擾動足夠遠(yuǎn)的地方在這種位置流動是充分發(fā)展沿流動方向沒有變化在此設(shè)置一個垂直于流動方向的面然后便可施加流動出口邊界條件本文在對軸流式輪三維導(dǎo)葉流道流動進(jìn)行數(shù)值計(jì)算時出口邊界條件給定為導(dǎo)葉出口平均靜壓等于零固壁面邊界條件固壁面是流動問題中最常用的邊界對于固壁面邊界條件除壓力修正方程外各離散方程的源項(xiàng)需要作特殊處理壁面即可以設(shè)置為無滑移或滑移壁面對于近壁區(qū)域的流動的處理方法通常有兩種：使用低雷諾數(shù)標(biāo)準(zhǔn) ε或使用壁面函數(shù)法本文中采用了壁面函數(shù)法并且在對軸流式水輪機(jī)三維導(dǎo)葉流道流動進(jìn)行數(shù)值計(jì)算時固壁面邊界條件給定為無滑移邊界條件即定常流動計(jì)算結(jié)果分析在定常流動計(jì)算中主要通過給定導(dǎo)葉進(jìn)口流量和導(dǎo)葉出口相對壓力并控制收斂殘差使之小于允許范圍得定流動的結(jié)果文件分析壓力以對定常流動計(jì)算結(jié)果的葉進(jìn)行分析流：導(dǎo)葉的模分析靜力分析設(shè)計(jì)的導(dǎo)葉模分析和靜力分析是通過平件進(jìn)行的之的導(dǎo)葉模型導(dǎo)入件定導(dǎo)葉的為模量：×泊松比：密：許用應(yīng)力為極限破壞應(yīng)力為然其中設(shè)置單元長劃分網(wǎng)格其中單元節(jié)點(diǎn)數(shù)為 個過、阻尼比剛強(qiáng)最基手段并且掌握于不同類如何響物按照某階向量示稱之物己外激勵作下物會出不同階外激勵物相等候出外激勵物兩倍候出現(xiàn)依次類推講外界激勵非雜物雜外界激勵下反各階合、阻尼比一個過程稱為所階就是指特征值的個數(shù)將特征值從小到大排列就是階次只進(jìn)行了 階的固有頻率下圖為五階振型圖：一 階二階三 階四階五階圖 振型圖圖 應(yīng)力布圖葉下端面軸頸處帶裂紋導(dǎo)葉的型圖 裂紋圖帶裂紋導(dǎo)葉有限元網(wǎng)格劃分圖 元網(wǎng)格結(jié)果階 二階三階 五階圖 帶裂紋導(dǎo)葉靜力結(jié)果圖 靜力結(jié)構(gòu)圖、正常導(dǎo)葉與帶一階二階三階四階五階此以看出缺陷導(dǎo)葉各階固有頻率都比正常導(dǎo)葉各階固有頻率；數(shù)帶導(dǎo)葉明顯比正常導(dǎo)葉許多更容易達(dá)到破壞的界限所以要盡量避免使用有的導(dǎo)葉；括 、 、 、 、 以及 等在過程中比如說專英語詞匯匱乏等等但于我具有堅(jiān)韌性格不屈精神師兄師姐們請教終于通過己努克服些弱點(diǎn)困難同樹立我未來研究生學(xué)習(xí)生涯信心因此此我一難得訓(xùn)練通過系統(tǒng)尤有更充認(rèn)識過程也有所感悟?qū)?使得更加熟練數(shù)值擬算也有一定解外語獻(xiàn)也有所接觸我上研究生打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)、 兄兄以及杜楠姐平時對我的監(jiān)督和細(xì)心指教；同時和 平時的關(guān)心和鼓勵通過此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)在畢業(yè)設(shè)計(jì)這樣一個充分發(fā)揮學(xué)生我學(xué)習(xí)創(chuàng)新能力的實(shí)踐環(huán)節(jié)己對學(xué)習(xí)材料的歸納總結(jié)能力其次對理論知識的靈活應(yīng)用是做好畢業(yè)設(shè)計(jì)及以后工作任務(wù)的前提保證包括如何從已有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中去學(xué)習(xí)教訓(xùn)取長補(bǔ)短同時向及兄姐們虛心請教最重要的是碰到問題解決問題時要拓寬思路不墨守成規(guī)更不能知難而退輕言放棄積極尋求新的解決思路和方法這樣才能更好的做到對知識的活學(xué)活用通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)我收