发布时间 : 星期日 文章2013本科毕业设计 - 热能与动力工程 - 设计说明书更新完毕开始阅读
再苦再难，也要坚强，只为那些期待的眼神。 毕业设计（论文）
题 目轴流式水轮机结构设计 及导叶应力分析
专 业 热能与动力工程 班 级 动094 班 学 生 指导教师 教 授
2013 年 摘 要
本次设计主要是通过查阅相关设计手册
对型号为ZZ600-LH-300的水轮机进行结构设计和对导叶进行应力应变分析 并且对带裂纹的导叶进行了应力应变分析 首先对水轮机总体结构作出设计
其次完成了导水机构装配情况的设计及其传动系统设计 另外
结合电站的具体情况以及我国制造业发展现状 还对水轮机部分零部件 例如主轴 导叶 控制环
导叶臂等零件作了设计 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
本次设计的应力应变分析是通过ANSYS平台软件进行的 其中包括用NX.UG软件建模
用ANSYS ICEM CFD软件对导叶流场进行网格划分
用CFX软件进行流场数值计算
用ANSYS软件进行模态分析和静力分析
关键字：水轮机 结构设计 数值分析 模态分析 应力分析 ABSTRACT
According to consulting the design book and referring the built up station the present paper is to design the structure of Kaplan turbine ZZ600-LH-300 and make analysis of stress and strain
firstly make the design of the architectural structure
the guide vanes machanism assembly and the system of the way to drive the guide vanes.Besides
considering the situation of the power station and now the development of the manufactory at home
we have designed some of the parts in details such as the principal axis the guide vanes the discharged ring
the arms of the guide vanes.Using the CAD
the process of design is more convenient and the result is more accurate.
This design made analysis of stress and strain on the guide vane of the models through the ANSYS platform software
including using NX.UG software modeling
meshing the flow field of the guide vane through ANSYS ICEM CFD software CFX software is used to numerical calculation
modal analysis and static analysis is done through ANSYS software.
KEY WORDS: hydroturbine architectural design numerical analysis modal analysis stress analysis
目 录
1 前言 1 1.1 概述 1 1．2 设计内容 2 1.3 原始资料 2
2 水轮机总体结构设计 3 2.1绘制轴面流道图 3 2.2 座环设计 5
2.3活动导叶及导水机构装置零件 7 2.3.1 活动导叶翼型 7
2.3.2 导叶结构系列尺寸和轴颈选择 2.3.3 导叶的密封结构 9 2.3.4 导叶轴颈密封 10 2.3.5 导叶套筒 12 2.3.6 导叶轴套 13 2.3.7 导叶臂 15
2.3.8 导水机构装配尺寸 17 2.3.9 导叶传动机构 18 2.3.10 连接板 19 2.3.11 套筒 20 2.3.12叉头销 20 2.3.13 叉头 22 2.3.14 连接螺杆 23 2.3.15 剪断销 24 2.3.16分半键 25 2.3.17端盖 26 2.4 控制环 27
2.5 主轴及其附属部分 28 2.5.1 主轴直径计算 28 2.5.2主轴结构设计 29 2.5.3 水导轴承 30 2.5.4主轴密封 33 2.6 操作油管 33 2.7 转轮部分 34 2.7.1 叶片 34 2.7.2 转轮体 35
2.7.3 叶片操作机构与接力器 36 2.7.4 泄油阀 37 2.7.5 叶片密封装置 37 2.8 底环 38
2.9 顶盖和支持盖 39 2.10 真空破坏阀 39
8 2.11 导水机构传动系统总设计 40 2.11.1 确定导叶开度 40 3 应力分析 43
3.1 导叶模型建立 43
3.2 导叶周边流道模型建立 43 3.2.1 单周期流道网格划分 44 3.3 CFX数值计算 45 3.3.1 边界条件 45
1.定常流动计算边界条件 45 2.进口边界条件 46 3.出口边界条件 46 4.固壁面边界条件 46
3.4 定常流动计算结果分析 46 3.5 导叶的模态分析与静力分析 48 3.5.1 约束施加 48 3.5.2荷载施加 49 3.5.3模态分析 49 3.5.4 静力分析 51
3.6 带裂纹缺陷的导叶的导叶分析 52 3.6.1 带裂纹导叶的模型 52
3.6.2 带裂纹导叶有限元网格划分 52 3.6.3 模态分析结果 53 3.6.4 静力分析结果 54 3.6.5 结论 55 4 总结 56 致谢 57 参考文献 58
1 前 言 1.1 概述
能源作为经济发展的物质基础
在我国社会主义现代化建设中起着决定性作用 为保证国民经济的可持续发展 能持续供应的能源就必须得到保证 随着我国经济的快速发展 能源需求逐年上升 这样
以煤炭为主的能源结构
不仅在很大程度上限制了经济的快速发展
同时也引发了能源安全以及环境污染等重大问题 基于以上问题的考虑 水能
作为安全、可靠、清洁的可持续能源越来越受到人们的重视 我国拥有世界上最为丰富的水能资源