水力机械结构设计及强度计算

目录 前言 第1章 水力机械结构概论 1 1.1 水力机械的分类 1 1.1.1 水轮机的主要类型 1 1.1.2 泵的主要类型 8 1.2 水力机械结构设计的基本要求及生产特点 21 1.2.1 水轮机设计的一般要求 21 1.2.2 水轮机结构设计的一般要求 24 1.2.3 水轮机强度计算与分析的一般要求 25 1.2.4 水轮机主要结构部件的材料和制造要求 26 1.2.5 不同形式水轮机的要求 26 1.2.6 水轮机的性能保证 27 1.2.7 水轮机产品的检验及试验要求 28 1.3 水轮机结构 31 1.3.1 混流式 31 1.3.2 轴流式 39 1.3.3 贯流式 46 1.3.4 斜流式 51 1.3.5 冲击式 54 1.3.6 高水头贯流式 58 1.4 水泵结构 59 1.4.1 离心泵 59 1.4.2 双吸离心泵 62 1.4.3 多级离心泵 64 1.4.4 高速离心泵 66 1.4.5 自吸式离心泵 67 1.4.6 混流泵 69 1.4.7 斜流泵 73 1.4.8 轴流泵 73 1.4.9 旋流泵 75 1.4.10 透平泵 76 1.4.11 除磷泵 77 1.4.12 潜水泵 78 1.4.13 深井泵 78 1.5 水泵水轮机结构 82 第2章 水力机械埋入部件结构设计及强度计算 89 2.1 埋入部件设计基本要求 89 2.2 蜗壳三维结构设计及强度计算 90 2.2.1 金属蜗壳的结构形式 90 2.2.2 金属蜗壳的强度计算 94 2.2.3 混凝土蜗壳与座环的强度计算 100 2.2.4 金属蜗壳的三维结构设计与强度计算 105 2.3 座环三维结构设计及强度计算 106 2.4 尾水管及机坑里衬三维结构设计 110 2.4.1 尾水管的作用 110 2.4.2 尾水管的基本类型 110 2.4.3 尾水管选择 111 2.5 转轮室的结构设计 117 第3章 导水机构的结构设计及强度计算 118 3.1 导水机构设计基本要求 118 3.2 导水机构的结构形式 118 3.2.1 径向式导水机构 118 3.2.2 斜向式导水机构 118 3.2.3 轴向式导水机构 120 3.3 导叶转动机构的设计 121 3.3.1 导叶转动机构 121 3.3.2 导叶转动机构的三维设计实例 124 3.4 导水机构的止漏装置和导叶的间隙调整 125 3.5 导水机构的接力器 126 3.5.1 接力器的布置形式 127 3.5.2 接力器的结构 128 3.5.3 导水机构接力器容量计算 129 3.6 导叶的结构设计及强度计算 135 3.7 顶盖、底环、控制环的结构设计及强度计算 142 3.7.1 顶盖的结构设计 142 3.7.2 底环 146 3.7.3 控制环 148 第4章 转轮的结构设计及强度计算 150 4.1 混流式水轮机转轮结构及受力分析 150 4.1.1 结构形式 150 4.1.2 混流式转轮受力分析 152 4.2 混流式水轮机转轮的止漏装置 155 4.2.1 混流式水轮机止漏装置的形式 155 4.2.2 迷宫止漏环水力计算 157 4.3 轴流式水轮机转轮结构设计 160 4.3.1 轴流式水轮机转轮的结构形式 160 4.3.2 轴流式水轮机转轮的结构设计 161 4.4 轴流式水轮机转轮接力器容量的计算 167 4.5 转桨式水轮机主要零部件的强度计算 172 4.5.1 转轮桨叶的强度计算 173 4.5.2 桨叶固定螺栓计算 176 4.6 斜流式水轮机主要零部件的强度计算 178 4.6.1 斜流式水轮机的特点 178 4.6.2 斜流式水轮机转轮的结构形式 180 4.6.3 刮板接力器的容量计算 180 第5章 切击式水轮机结构设计及强度计算 187 5.1 切击式水轮机主要零部件的结构特点 187 5.1.1 进水管 187 5.1.2 喷射机构(喷管) 188 5.1.3 转轮 189 5.1.4 外调节机构(折向器或分流器) 190 5.1.5 副喷嘴(反向制动喷嘴)和防飞逸反射器 191 5.1.6 机壳 192 5.1.7 各部件结构 192 5.2 结构部件的强度计算 194 5.2.1 工作轮的强度与振动计算 194 5.2.2 导水机构接力器计算 196 5.2.3 配水管计算 197 5.2.4 折流机构 199 第6章 水力机械通用部件的结构设计及强度计算 201 6.1 水轮发电机组主要部件的三维结构设计 201 6.2 水轮机主轴结构 203 6.2.1 主轴的连接方式 203 6.2.2 主轴结构及标准化 204 6.2.3 转桨式水轮机转轮接力器操作油管的布置 206 6.3 大型水轮机主轴的结构设计 207 6.3.1 主轴外径的决定 207 6.3.2 主轴计算 208 6.4 水轮机轴承的结构设计 217 6.4.1 轴承结构形式 217 6.4.2 轴承密封装置 219 6.5 水轮机橡胶轴承的水力计算 220 6.6 水轮机导轴承的结构设计 223 6.6.1 概述 223 6.6.2 导轴承的结构形式 223 6.6.3 密封装置 225 6.7 水泵零部件的强度计算 225 6.7.1 产生轴向力的原因及计算方法 225 6.7.2 泵轴的结构设计 231 6.7.3 泵轴的强度计算 232 6.7.4 泵轴的强度校核 234 6.7.5 泵轴的疲劳强度计算 236 6.7.6 键、联轴器、叶轮和平衡盘的强度计算 238 6.7.7 泵体的强度计算 240 第7章 基于数字化软件的水力机械强度计算 247 7.1 基于数字化软件的水力机械强度理论 247 7.1.1 刚强度分析的直接方法 247 7.1.2 刚强度分析的间接方法 249 7.1.3 水力机械结构刚强度分析常用的数值方法 249 7.1.4 模态分析的基本理论 250 7.2 水力机械结构刚强度数值分析的基本步骤 251 7.3 水轮机典型部件强度计算与分析 253 7.3.1 冲击式转轮破坏的原因分析 253 7.3.2 水轮机座环结构的数值分析 258 7.3.3 水轮机顶盖的刚度、强度数值分析 259 7.3.4 水轮机转轮及叶片的刚度、强度数值分析 259 7.3.5 主轴 260 7.3.6 水轮机上机架及推力轴瓦 260 7.4 水泵典型零部件刚强度数值分析 261 7.4.1 水泵压出室 261 7.4.2 水泵叶轮 262 参考文献 263