水电站水力机械设计及安装分析

摘要：在开发与利用能源的过程中，电能是十分重要的方面，而电能的开发离

不开水电站，水电站承载着借助水力发电的基础环节部分，因此水力机械的开发

及安装使用就显得十分重要。本文拟从水力机械设计中的水轮机、辅助系统、厂

房等部分入手，进而分析水电站中辅助系统的合理利用，并最终得出水力机械科

学安装的具体途径。

关键词：水电站；水力机械设计；安装

回顾我国水电站的水力机械的设计过程，它经过了多年的设计改良与实际的

投入运用，并进行多次的技术总结与实践更新，在注重同国外的交流与合作的基

础上，已经形成了比较成熟的设计理念与安装技术，并且通过已有的经验与不断

的创新发展总结出了一套相对来说较适合本国特色的设计与安装规程。

一、水轮机的机械设计

水轮机的机械设计需要综合考虑水电站的运行需求、不同水轮机结构特点、

水轮机的设计工艺及材料等因素，以保证水轮机可以满足性能的要求。

1、水轮机的机型选择

首先要注意到的就是水轮机的设计与安装问题，水轮机设发电的主要设施，

它的正常运转与科学安装在整个工程中占有着十分重要的地位。水轮机是一种比

较重要的设备，在选取与使用它的过程中要做到科学合理。同时需要注意的环节

与因素有很多，水的合理利用是最首要的问题，也要兼顾电站在工作中的施工效率，当然机械是否能够稳定的运转也是很重要的方面。另外水轮机的选取还要把

投资的成本和可能带来的经济效益等因素考虑进来。

2、技术目标参数决定的水轮机选取

水轮机的综合性能公式为。利用该公式，可以确定水轮机其他的性能。以混

流式水轮机为例，利用水轮机的额定水头可以确定初选额定比转速，根据最大水

头可以确定额定比转速的上线，进一步，根据额定比转速可以对临界空化系数和

电站空化系数进行查询，然后确定高度是否满足要求。进而根据过机水流所含泥

沙量的多少、运行水头变幅、水电站地理环境等对额定比转速进行修正。根据修

正数据进行机械设计，以选择最为适当的水轮机。

3、转轮

转轮设计时要根据水轮机的使用功率来进行，对转片的角度与尺寸进行优化，将运转过程中的损耗降至最小。若水电站的建设规模较大，基础设施很难使用车

辆运送到场地中，可按结构进行分离，施工时现场组装，焊接过程中要重点注意

各结构的完整性，避免撞击造成结构表面发生形变，影响运转速度。转轮的辅机

要经过精细化处理才可使用，可在主体结构安装完成后再进行，避免施工过程中

精准度发生变化。长度超出5米的结构可动用起重设备来完成安放。

4、主轴导轴承及主轴的密封

当前的主轴导轴承通常采用的是抗重螺栓，或是由可调节楔子板支撑的油浸

式扇形分块瓦轴承，在这个环节中对主轴采取密封的方案能够保证主轴的受力均匀，主要采用的事水压端面的密封结构设计，这样不仅能够保证水轮机的正常运转，而且能够延长其使用寿命。

5、座环与蜗壳

现常用的座环设计为上下环与固定导叶的平板焊接结构，这种结构方式充分

利用各部分的抗撕裂厚钢板优势，配合圆弧形导流环可以改善流态。为进一步对

水电站水力机械设计中的几个问题

水电站水力机械设计中的几个问题我国水电站的水力机械设计起于19世纪50年代，经过多年的实践、应用、总结及与发达国家之间的技术交流，已经基本形成了符合我国水电水利特点的设计理念和安装方式。随着计算机技术在各领域中得到了广泛的应用，结合计算机的数据计算和工程制图等，水电站的机械设计及安装方式得到了进一步的完善。虽然我国目前的水力机械设计中仍然存在提高和优化空间，但是在一定程度上，我国的水电站机械设计已经可以根据水电站的地理环境和设计要求等设计出符合使用性能的、能经受住运行考验的方案。二、水电站水力机械设计中存在的问题 1、设备选型存在的问题（1）关于阀门的选择水电站中的阀门，用于管路系统中，起切断管路中的油、气、水的供给的作用。如果阀门选择不当，容易造成管中流体遗漏或关闭不严等问题，影响机组运行。部分水电站技术供水系统对阀门设计大都采用手动闸阀，由于阀门设计的不合理及质量等原因，容易出现阀门盘根漏水，闸板脱扣或卡阻等故障，检修维护工作量大。正反向供水的切换阀为液压阀，控制液压阀的电磁阀不可靠，容易发生卡阻；立式电磁阀的手柄在重力作用下常自动落下，造成误动作，现已全部改用电动闸阀。机组冷却供水系统为防止泥沙淤堵，系统采用正反向切换供水，切换阀为液压阀，水电站建议改用电动闸阀较好，主要原因就是电磁阀不可靠。与大化水电站一样，原设计选用的手动闸阀，经常出现盘根漏水，闸板脱扣等故障，现已准备改用电动闸阀。（2）关于自动化元件的选择在水电站中，自动化元件，例如信号器、压力开关等是实现机组自动控制最基本的单元。如果所选用的自动化元件性能不可靠，会直

接给机组运行带来不安全因素。特别是在水电站这样一个对社会有重要影响的单位，稍有不慎，就会给社会带来严重损失。因此，在现今电站运行朝着“无人值班，少人值守”方向发展的情况下，选择可靠的自动化元件就显得尤为重要。部分电站高压空压机采用进口设备，相应的自动控制元件也全部进口，低压系统用气则由高压系统经减压阀提供。另外一些水电站技术供水系统示流信号器发讯不准确、漏水，现在都已不用。原开机回路中示流信号器的信号用操作电磁阀的信号代替，实际上该信号并不可靠。水电站压缩空气系统自投运以来，压缩空气系统不能自动运行，主要是其压力开关的整定值经常飘移，电站担心发生事故而采用手动。岩滩水电站机组制动及检修围带充气均是手动操作，主要是电厂担心电磁阀不可靠引起事故，不敢采用自动操作。（3）关于滤油机的选择滤油机是油的净化设备。通过滤油机，去掉油中的水分、杂质。真空滤油机能在短时间内达到除水脱气，提高电气绝缘强度，增加绝缘油的电阻率等作用。压力滤油机能过滤油中杂质和微量水分，水分较少而杂质较多时用压力滤油机效果较好。大化电站原有真空滤油机，运行时噪音大，而且起油雾，清洗滤网困难，1994年更换为透平油滤油机，运行人员反映也不好用，效果改善不大，用了不到一年时间就坏了，也没修理。现在一直使用压力滤油机。运行人员反映压力滤油机使用效果还可以，但更换滤纸的工作量大，感觉到很辛苦。岩滩水电站原配置的真空滤油机毛病较多，无法继续使用。压力滤油机使用情况还可以，现在滤油都是使用压力滤油机。 2、设备布置存在的问题油处理设备及水泵基础旁缺少排油沟，油处理室是进行油处理的地方，有滤油机、油泵等油处理设备。设计时未考虑在油处理设备旁设排油沟，结果渗漏的油以及设备操作时遗漏的油不能定向排走，使得满地都是油污。

某水电站电气主接线设计毕业设计(论文)word格式

前言电力系统是由发电厂、变电站、线路和用户组成。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。为满足生产需要，变电站中安装有各种电气设备，并依照相应的技术要求连接起来。把变压器、断路器等按预期生产流程连成的电路，称为电气主接线。电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。一、主接线的设计原则和要求主接线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电站电气设计的首要部分。它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。 Ⅰ. 电气主接线的设计原则电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。 1.接线方式：对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路—变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。在110-220KV 配电装置中，当出线为2 回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4 回时，一般采用分段单母线接线。在枢纽变电站中，当110-220KV 出线在4 回及以上时，一般采用双母接线。在大容量变电站中，为了限制6-10KV 出线上的短路电流，一般可采用下列措施：

机械设计基础(第三版)课后答案(1-18节全)

机械设计概述 1.1机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段的主要内容是什么？答：机械设计过程通常可分为以下几个阶段： 1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。 2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下，由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。 3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。 4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。 1.2常见的失效形式有哪几种？答：断裂，过量变形，表面失效，破坏正常工作条件引起的失效等几种。 1.3什么叫工作能力？计算准则是如何得出的？答：工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。对于载荷而言称为承载能力。根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。 1.4标准化的重要意义是什么？答：标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少，简化生产管理过程，降低成本，保证产品的质量，缩短生产周期。

摩擦、磨损及润滑概述 2.1按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为哪几类？各有何特点？答：摩擦副可分为四类：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜，摩擦系数及摩擦阻力最大，磨损最严重，在接触区内出现了粘着和梨刨现象。液体摩擦的特点是两摩擦表面不直接接触，被液体油膜完全隔开，摩擦系数极小，摩擦是在液体的分子间进行的，称为液体润滑。边界摩擦的特点是两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，但由于边界膜较薄，不能完全避免金属的直接接触，摩擦系数较大，仍有局部磨损产生。混合摩擦的特点是同时存在边界润滑和液体润滑，摩擦系数比边界润滑小，但会有磨损发生。 2.2磨损过程分几个阶段？各阶段的特点是什么？答：磨损过程分三个阶段，即跑合摩合磨损阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。各阶段的特点是:跑合磨损阶段磨损速度由快变慢；稳定磨损阶段磨损缓慢，磨损率稳定；剧烈磨损阶段，磨损速度及磨损率都急剧增大。 2.3 按磨损机理的不同，磨损有哪几种类型？答：磨损的分类有磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损点蚀、腐蚀磨损。 2.4 哪种磨损对传动件来说是有益的？为什么？答：跑合磨损是有益的磨损，因为经跑合磨损后，磨损速度减慢，可改善工作表面的性质，提高摩擦副的使用寿命。 2.5如何选择适当的润滑剂？答：选润滑剂时应根据工作载荷、运动速度、工作温度及其它工作条件选择。当载荷大时，选粘度大的润滑油，如有较大的冲击时选润滑脂或固体润滑剂。高速时选粘度小的润滑油，高速高温时可选气体润滑剂；低速时选粘度小的润滑油，低速重载时可选润滑脂；多尘条件选润滑脂，多水时选耐水润滑脂。 2.6润滑油的润滑方法有哪些？答：油润滑的润滑方法有分散润滑法和集中润滑法。集中润滑法是连续润滑，可实现压力润滑。分散润滑法可以是间断的或连续的。间断润滑有人工定时润滑、手动油杯润滑、油芯油杯润滑、针阀油杯润滑、带油润滑、油浴及飞溅润滑、喷油润滑、油零润滑等几种。 2.7接触式密封中常用的密封件有哪些？答：接触式密封常用的密封件有O形密封圈，J形、U形、V形、Y形、L形密封圈，以 2.8非接触式密封是如何实现密封的？答:非接触式密封有曲路密封和隙缝密封，它是靠隙缝中的润滑脂实现密封的。

机械设计基础第六版重点复习

《机械设计基础》知识要点绪论；基本概念：机构，机器，构件，零件，机械第1章：1）运动副的概念及分类 2）机构自由度的概念 3）机构具有确定运动的条件 4）机构自由度的计算第2章：1）铰链四杆机构三种基本形式及判断方法。 2）四杆机构极限位置的作图方法 3）掌握了解：极限位置、死点位置、压力角、传动角、急回特性、极位夹角。 4）按给定行程速比系数设计四杆机构。第3章：1）凸轮机构的基本系数。 2）等速运动的位移，速度，加速度公式及线图。 3）凸轮机构的压力角概念及作图。第4章：1）齿轮的分类（按齿向、按轴线位置）。 2）渐开线的性质。 3）基本概念：节点、节圆、模数、压力角、分度圆，根切、最少齿数、节圆和分度圆的区别。 4）直齿轮、斜齿轮基本尺寸的计算；直齿轮齿廓各点压力角的计算；m = p /π的推导过程。 5）直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮的正确啮合条件。第5章：1）基本概念：中心轮、行星轮、转臂、转化轮系。 2）定轴轮系、周转轮系、混合轮系的传动比计算。第9章：1）掌握：失效、计算载荷、对称循环变应力、脉动循环变应力、许用应力、安全系数、疲劳极限。了解：常用材料的牌号和名称。第10章: 1）螺纹参数d、d1、d2、P、S、ψ、α、β及相互关系。 2）掌握：螺旋副受力模型及力矩公式、自锁、摩擦角、当量摩擦角、螺纹下行自锁条件、常用螺纹类型、螺纹联接类型、普通螺纹、细牙螺纹。 3）螺纹联接的强度计算。第11章: 1）基本概念：轮齿的主要失效形式、齿轮常用热处理方法。 2）直齿圆柱齿轮接触强度、弯曲强度的计算。 3）直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮的作用力（大小和方向）计算及受力分析。第12章: 1）蜗杆传动基本参数：m a1、m t2、γ、β、q、P a、d1、d2、V S及蜗杆传动的正确啮合条件。 2）蜗杆传动受力分析。第13章: 1）掌握：带传动的类型、传动原理及带传动基本参数：d1、d2、L d、a、α1、α2、F1、F2、F0 2）带传动的受力分析及应力分析：F1、F2、F0、σ1、σ2、σC、σb及影响因素。 3）弹性滑动与打滑的区别。 4）了解：带传动的设计计算。第14章: 1）轴的分类（按载荷性质分）。 2）掌握轴的强度计算：按扭转强度计算，按弯扭合成强度计算。第15章: 1）摩擦的三种状态：干摩擦、边界摩擦、液体摩擦。第16章: 1）常用滚动轴承的型号。 2）向心角接触轴承的内部轴向力计算，总轴向力的计算。滚动轴承当量动载荷的计算。滚动轴承的寿命计算。第17章: 1）联轴器与离合器的区别第一章平面机构的自由度和速度分析 1、自由度：构件相对于参考系的独立运动称为自由度。 2、运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。构件组成运动副后，其运动受到约束，自由度减少。

分析电气主接线选择及优化

分析电气主接线选择及优化摘要：变电所主接线设计是电力系统总体设计的重要组成部份。变电所主接线形式应根据变电所在电力系统中的地位、作用、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求。关键词：电气主接线；选择；优化引言变电站是电力系统的重要组成部分，其可靠性直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，随着经济的发展，110kV变电站迅速发展起来。变电站的可靠性是其供电能力的直接表现，而在影响其供电可靠性的诸多因素中，主接线的选择显得尤为重要。一、选择电气主接线时考虑的问题（1）考虑变电站种类的影响。变电站有地区变电站、企业变电站、枢纽变电站、分支变电站和终端变电站几种，不同的特性和作用使其对电气主接线的要求也不相同。（2)考虑主接线灵活性的影响。①可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修运行方式以及特殊运行方式下的调度要求；③主接线扩建方面：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使其在扩建过渡时，无论是一次设备还是二次装置等所需的改造工作量最小。（3）考虑主接线可靠性的影响。主接线可靠性的具体要求：①断路器检修时，不宜影响对系统的供电；②断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电； ③尽量避免变电所全部停运的可能性。（4）考虑主变台数产生的影响，变电站的主变台数直接影响着电气主接线，不同的传输容量有对主接线灵活可靠性的不同要求。（5）考虑负荷的分级和出线回数的影响。一级负荷需要两个独立电源供电，如果其中一个不发生作用时，必须保证所有的一级负荷连续供电；二级负荷通常也需要两个供电电源，当一个不发生作用时，需保证大部分二级负荷继续供电；三级负荷往往只需一个电源供电。（6）考虑备用容量的影响，备用容量主要是适应负荷突增，维持可靠供电，防止检修设备和故障停运的应急情况。二、选择电气主接线的要求

水电站水力机械设计及安装分析

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【精品文档】水电站水力机械设计及安装分析【摘要】改革开放以来，中国的科学技术水平取得了新的进展，各项技术方面也在不断突破自身的前提下取得飞速发展。在开发与利用能源的过程中，电能是十分重要的方面，而电能的开发离不开水电站，水电站承载着借助水力发电的基础环节部分，因此水力机械的开发及安装使用就显得十分重要。本文拟从水力机械设计中的水轮机、辅助系统、厂房等部分入手，进而分析水电站中辅助系统的合理利用，并最终得出水力机械科学安装的具体途径。【关键词】水电站；水力机械设计；安装回顾我国水电站的水力机械的设计过程，它经过了多年的设计改良与实际的投入运用，并进行多次的技术总结与实践更新，在注重同国外的交流与合作的基础上，已经形成了比较成熟的设计理念与安装技术，并且通过已有的经验与不断的创新发展总结出了一套相对来说较适合本国特色的设计与安装规程。一、水轮机的机械设计水轮机的机械设计需要综合考虑水电站的运行需求、不同水轮机结构特点、水轮机的设计工艺及材料等因素，以保证水轮机可以满足性能的要求。 1、水轮机的机型选择水电站是一项大型的开发与利用水资源的工程，在这项环节运转的过程中，需要考虑到很多的细节问题。首先要注意到的就是水轮机的设计与安装问题，水轮机设发电的主要设施，它的正常运转与科学安装在整个工程中占有着十分重要的地位。水轮机是一种比较重要的设备，在选取与使用它的过程中要做到科学合理。同时需要注意的环节与因素有很多，水的合理利用是最首要的问题，也要兼顾电站在工作中的施工效率，当然机械是否能够稳定的运转也是很重要的方面。另外水轮机的选取还要把投资的成本和可能带来的经济效益等因素考虑进来。 2、技术目标参数决定的水轮机选取水轮机的综合性能公式为。利用该公式，可以确定水轮机其他的性能。以混流式水轮机为例，利用水轮机的额定水头可以确定初选额定比转速，根据最大水头可以确定额定比转速的上线，进一步，根据额定比转速可以对临界空化系数和电站空化系数进行查询，然后确定高度是否满足要求。进而根据过机水流所含泥沙量的多少、运行水头变幅、水电站地理环境等对额定比转速进行修正。根据修正数据进行机械设计，以选择最为适当的水轮机。 3、转轮转轮设计时要根据水轮机的使用功率来进行，对转片的角度与尺寸进行优化，将运转过程中的损耗降至最小。若水电站的建设规模较大，基础设施很难使用车辆运送到场地中，可按结构进行分离，施工时现场组装，焊接过程中要重点注意各结构的完整性，避免撞击造成结构表面发生形变，影响运转速度。转轮的辅机要经过精细化处理才可使用，可在主体结 2

水电站电气主接线可靠性计算

水电站电气主接线可靠性计算崔巍，卫志农，周丽华河海大学电气工程学院，南京 (210098) E-mail ：cw053060@https://www.360docs.net/doc/b311968428.html, 摘要：对水电站电气主接线进行可靠性计算，能为水电站的电气主接线选择提供依据。本文考虑继电保护及自动装置对可靠性的影响，对断路器模型进行修正。此外，还分析了水能在水电站电气主接线可靠性计算中的影响。最后，通过算例验证了该模型的有效性。关键词：可靠性计算；电气主接线；断路器；水能中图分类号：TM 732 1．引言可靠性计算，对提高电站在电力系统运行的安全性、减少停电损失及充分发挥电站的效益都有十分重要的理论意义和现实意义。水电站电气主接线可靠性计算是指对电气主接线的供电连续性、充裕性和安全性进行评估。水电站由于其增减负荷速度快的运行特点和在整个系统中的调峰、调频作用，对系统的经济运行有重要影响，因此其主接线可靠性计算具有重要的意义。对电气主接线的研究，首先是研究元件的模型。1971年Endrenyi 等提出了断路器的三状态模型[1]，即正常状态、事故发生但尚未切除状态以及事故切除后修复状态。随后，有学者提出元件的四状态模型，即在三状态模型的基础上增加了计划检修状态。1997年，在分析传统三状态模型的缺陷后[2]，Billinton 提出了一种广义n+2状态系统的马尔可夫模型[3]。本文首先给出一系列可靠性指标和计算公式，接下来给出用最小割集方法计算主接线可靠性的流程图，然后分析考虑继电保护及自动装置影响的断路器故障模型，最后分析水能对水电站主接线可靠性计算的影响。 2. 可靠性指标和计算公式评价发电机组、出线运行可靠性的指标[4]有：故障率λ，期望年停运时间U ，平均故障持续时间D 。 ∑∈=L i i λλ （1） ∑∈?=L i i i r U λ （2） λU D = （3）式中，L 为导致发电机组、出线停运的事件集合，i λ为故障率，i r 为由i λ引起的导致发电机组、出线停运的时间。对于i λ和i r ，分以下几种情况进行计算。一重故障：i λ即为单个元件强迫停运的故障率，i r 为单个元件强迫停运的故障恢复时间。如果存在备用设备，停运时间就是备用设备投运的操作时间。二重故障：应考虑强迫停运与计划检修停运重叠的情况。假设两个元件强迫停运的故

机械设计基础各章习题67页

绪论一、判断题（正确T，错误F） 1. 构件是机械中独立制造的单元。（） 2. 能实现确定的相对运动，又能做有用功或完成能量形式转换的机械称为机器。（） 3. 机构是由构件组成的，构件是机构中每个作整体相对运动的单元体。（） 4. 所有构件一定都是由两个以上零件组成的。（）二、单项选择题 1. 如图所示，内燃机连杆中的连杆体1是（）。 A 机构 B 零件 C 部件 D 构件 2. 一部机器一般由原动机、传动部分、工作机及控制部分组成，本课程主要研究（）。 A 原动机 B 传动部分 C 工作机 D 控制部分三、填空题 1. 构件是机械的运动单元体，零件是机械的______单元体。 2. 机械是______和______的总称。参考答案一、判断题（正确T，错误F） 1. F 2. T 3. T 4. F 二、单项选择题 1. B 2. B 三、填空题 1. 制造 2. 机构机器

第一章平面机构的自由度一、判断题（正确T，错误F） 1. 两构件通过点或线接触组成的运动副为低副。（） 2. 机械运动简图是用来表示机械结构的简单图形。（） 3. 两构件用平面低副联接时相对自由度为1。（） 4. 将构件用运动副联接成具有确定运动的机构的条件是自由度数为1。（） 5. 运动副是两构件之间具有相对运动的联接。（） 6. 对独立运动所加的限制称为约束。（） 7. 由于虚约束在计算机构自由度时应将其去掉，故设计机构时应尽量避免出现虚约束（） 8. 在一个确定运动的机构中，计算自由度时主动件只能有一个。（）二、单项选择题 1. 两构件通过（）接触组成的运动副称为高副。 A 面 B 点或线 C 点或面 D 面或线 2. 一般情况下，门与门框之间存在两个铰链，这属于（）。 A 复合铰链 B 局部自由度 C 虚约束 D 机构自由度 3. 平面机构具有确定运动的条件是其自由度数等于（）数。 A 1 B 从动件 C 主动件 D 0 4. 所谓机架是指（）的构件。 A 相对地面固定 B 运动规律确定 C 绝对运动为零 D 作为描述其他构件运动的参考坐标点 5. 两构件组成运动副必须具备的条件是两构件（）。 A 相对转动或相对移动 B 都是运动副 C 相对运动恒定不变 D 直接接触且保持一定的相对运动三、填空题 1. 机构是由若干构件以_______________相联接，并具有__________________________的组合体。 2. 两构件通过______或______接触组成的运动副为高副。 3. m个构件组成同轴复合铰链时具有______个回转副。四、简答题 1. 何为平面机构？ 2. 试述复合铰链、局部自由度和虚约束的含义？为什么在实际机构中局部自由度和虚约束常会出现？ 3. 计算平面机构自由度，并判断机构具有确定的运动。（1）（2）

机械设计基础(陈晓楠-杨培林)课后答案全

第三章部分题解 3-5 图3-37 所示为一冲床传动机构的设计方案。设计者的意图是通过齿轮1 带动凸轮2 旋转后,经过摆杆3 带动导杆4 来实现冲头上下冲压的动作。试分析此方案有无结构组成原理上的错误。若有,应如何修改? 解画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a),其自由度为: F =3n-2P -P =33-24-1=0 3-6 54 其中:滚子为局部自由度计算可知:自由度为零,故该方案无法实现所要求的运动,即结习题3-5 图图3-37 解决方法:1增加一个构件和一个低副,如习题3-5 解图(b)所示。其自由度为: 构组成原理上有错误。 F =3n-2P -P =34-25-1=1 54 2将一个低副改为高副,如习题3-5 解图(c)所示。其自由度为: F =3n-2P -P =33-23-2=1 54 习题3-5 解图(a)画出图3-38 所示机构的运动简图(运动尺寸由图上量取),并计算其自由度。 (a)机构模型(d) 机构模型图3-38 习题3-6 图习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。计算该机构自由度为:

F =3n-2P -P =33-24-0=1 54 习题3-6(a)解图(a) 习题3-6(a)解图(b)习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)、习题3-6(d)解图(b)、习题3-6(d)解图(c) 习题3-5 解图(b) 习题3-5 解图(c) 解(a) 解(d) 等多种形式。 -1- 3-7 解(a) 解(b) 解(c) 54

计算该机构自由度为: F =3n-2P -P =33-24-0=1 54 习题3-6(d)解图(a)计算图3-39 所示机构的自由度,并说明各机构应有的原动件数目。 F=3n-2P-P=37-210-0=1 54 A、B、C、D 为复合铰链原动件数目应为1说明:该机构为精确直线机构。当满足BE=BC=CD=DE,AB=AD, AF=CF 条件时,E 点轨迹是精确直线,其轨迹垂直于机架连心线AF F=3n-2P-P=35-27-0=1 习题3-6(d)解图(b) 习题3-6(d)解图(c) 解(d) 解(e)

西岸水电站水力机械设计

３８科技资讯科技资讯　ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２００８ＮＯ．０７ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ工　程　技　术１　电站概况西岸水电站工程位于广西壮族自治区柳州市鹿寨县黄冕乡西岸村旁的柳江主要支流洛清江上，是洛清江干流规划八个梯级中的第四个梯级。电站装设２台灯泡贯流式机组，单机容量９ＭＷ，总装机容量１８ＭＷ，水库正常蓄水位１１２．５ｍ，死水位１１２．０ｍ，死库容１５４０万ｍ３，有效库容１５０万ｍ３。其水轮机主要技术参数如下：型号：ＧＺ（Ｋ２４１ＷＰ４００；转轮公称直径Ｄ１：Ф４０００ｍｍ；额定转速：１３６．４ｒ／ｍｉｎ；额定出力：９３８０ＫＷ；额定效率：９２．８％；最大效率：９５．２％；额定流量：１２４．３ｍ３／ｓ；旋转方向：上游往下游看顺时针；最大飞逸转速：非协联３８５ｒ／ｍｉｎ；电站水头：９．７／８．３／３．０ｍ；最大正向水推力：最大水头时９７ｔ。２　厂房布置２．１　厂房布置形式河床式低水头径流式电站厂房，多采用灯泡贯流式机组。灯泡贯流式机组没有庞大的蜗壳和弯肘形尾水管，其厂房的高度、机组间距均比相同水文条件下的立式机组小。因灯泡贯流式机组安装和检修都在电站内进行，且检修工作比较复杂烦琐，为提供比较好的安装、检修条件，避免露天式厂房易受气候条件限制的缺点，采用封闭式厂房布置形式。２．２　安装间布置安装间地面高程主要根据下游防洪、设备进厂方式和厂区总体布置确定。西岸电站机组安装高程（转轮中心线高程）为９７．０ｍ，下游校核洪水位为１１３．９３ｍ。进厂公路在右岸山体修筑，利用右岸山体地势高于下游校核洪水位的特点，结合施工期和完工运行、检修就近的需要，确定将封闭式厂房的安装间设在右岸高程１１６．８ｍ。安装间面积主要根据发电机转子、定子、水轮机转轮、导水机构、主轴装配、转轮室等放置位置来决定。其宽度与主厂房同宽，由于安装施工按两台机组顺次进行，检修亦不考虑两台机组同时进行的情况，同时从投资经济的角度考虑，将安装间的纵向长度确定为１３ｍ，长度只比机组间距略长，总面积为１９５ｍ２。安装间的高度主要根据厂家提供的最大起吊件，即水轮机导水机构翻身所需尺寸来确定。最终确定安装间地面距桥机轨道面高程为１０ｍ。２．３　厂房布置主厂房地面高程为１０９．７００ｍ。宽度主要由机组本身的结构尺寸以及发电机、水轮机各部件的吊装要求控制。西岸电站主厂房宽度定为１４．５ｍ。主厂房分层按现行成熟设计方案，设有安装层、电缆层、运行层、管道层和流道层，利用灯泡贯流式机组特点将主厂房布置于上游侧，副厂房主要布置于下游侧尾水管段以上。安装层除安装间外，还在副厂房布置了油库、中控室和低压室。电缆层楼面全部在下游侧副厂房，布置有电气电缆外还利用尾水平台下部空间放置了厂房的通风设备。出于运行、维护方便的角度考虑，运行层布置了大部分重要装置，将调速、油压装置布置在运行层主厂房，机旁盘、励磁盘、高压开关柜等置于运行层副厂房。管道层上游侧主厂房主要布置与直接进出灯泡体有关的管路、电缆、设备，设计有管沟、电缆沟以及电缆桥架，下游侧副厂房布置了技术供、排水泵室和空压机室。流道层则布置了回油箱、水力监测仪表。为了减小机组运行时水轮机传出的噪音，设计在管道层水轮机竖井、运行层发电机和水轮机竖井总共加三处钢盖板。此外，在管道层１０５．２ｍ以上的每一层厂房都设置了消火栓，消防水泵放置于技术供、排水泵室。３　厂内桥机选择桥机起重量由发电机转子、定子或导水机构组件中的最重件决定，本电站起吊最重件是重４５ｔ的发电机转子，所以选用５０ｔ／１０ｔ的单小车桥式起重机一台。桥机跨度和起吊限制线在下游侧只考虑水轮机的吊装，上游侧考虑发电机定子和主轴的安装要求。西岸电站的桥机跨度定为１４．５ｍ。桥机主要参数如下：主钩起重量：５０ｔ；副钩起重量：１０ｔ；主钩起升高度：３１ｍ；副钩起升高度：３５ｍ；主钩起升速度：２ｍ／ｍｉｎ；副钩起升高度：６ｍ／ｍｉｎ；大车行走速度：２５ｍ／ｍｉｎ；小车行走速度：１５ｍ／ｍｉｎ。４　辅助系统４．１　油系统为了油处理设备设置的简便，调速系统和轴承润滑油系统一律采用Ｌ－ＴＳＡ６８号气轮机油。４．１．１　调速系统调速器系统由一只导叶接力器和一只桨叶接力器、分段关闭阀组、重锤关机卸压阀组、管路附件及油压装置（ＹＺ－４．０－４．０）、调速器（ＷＳＴ－８０－４．０）组成。调速系统的额定油压４．０ＭＰａ，最低许容油压２．８ＭＰａ。导叶操作油从油压装置经调速器主配压阀操作接力器，回油至调速器集油箱。压力油罐供油作为调速器操作和机组自动化元件的油源。桨叶操作油从调速器通过受油器经主轴操作油管至桨叶接力器来实现桨叶的开关动作。设置轮毂高位油箱，使轮毂内油压始终保持均压，轮毂高位油箱溢油排至油压装置集油箱。４．１．２　轴承润滑油系统轴承润滑油采用与调速器系统完全分开的独立系统。该系统包括轴承高位油箱、轴承供油泵、轴承回油箱、油冷却器、高压顶起油泵、电动阀及轴承流量信号器等组成。油的循环路线为：轴承高位油箱→各个轴承→回油箱→轴承供油泵→油冷却器→轴承高位油箱。为保证轴承供油可靠，设两台互为备用的轴承供油泵。４．２　供水系统技术供水分两路，一路供发电机空冷却，一路供轴承油冷却。于机组进水流道取水，各设一台滤水器、两台互为备用水泵。冷却水经热交换后排至下游。主轴密封润滑供水引自电站生活水源，经滤水器、电动阀、流量信号器向主轴密封供润滑水。两只滤水器互为备用，电动球阀、流量信号器均设有旁通管路，当元件故障时仍能手动操作供水润滑，水封处设有压力表以便现场监视。４．３　排水系统电站机组检修排水系统和渗漏排水系统分开布置。检修集水井和渗漏集水井利用了两机组尾水管之间的空间设置，既经济又便于设备管路布置。检修排水装设两台３５０ＪＣ／Ｋ３４０－１４ｘ１深井泵。渗漏排水装设两台２００ＪＣ／Ｋ８０－１６ｘ２深井泵，集水井有效容积２０ｍ３。４．４　气系统本电站根据需要设置了中、低压气系统。中压气系统作用为供油压装置充气补气，设１ｍ３、４．５ＭＰａ贮气罐一只。低压气系统作用为机组的制动、复位用气，主轴检修密封用气及安装间的吹扫用气，设３ｍ３、０．８ＭＰａ贮气罐一只，用气从供气总管上分别引出。５　结语西岸水电站采用灯泡贯流机组，是利用低水头发电的优选机型，运行方便灵活，机组效率高、尺寸小、投资省见效快。灯泡贯流机组主机、流道和尾水锥全部为卧式布置，针对本机型特点设计的油、水、气系统是机组正常运行、设备维护检修方便的基本保证。在总结过去十多年的同机型厂房、设备布置的基础上，经过合理的设计，西岸水电站现行的厂房、设备布置已经相当完善，使用、检修都较为方便。同时，也为其他梯级电站的设计、施工提供了成熟的经验。西岸水电站水力机械设计卓烨（柳州水力电力勘测设计研究院广西柳州５４５００５）摘　要：本文主要介绍西岸水电站根据灯泡贯流式机组特点选择厂房布置、厂内辅助设备系统的设计，对同类型机组的电站设计具有借鉴意义。关键词：灯泡贯流式机组厂房布置辅助系统西岸水电站中图分类号：ＴＵ７文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－３７９１（２００８）０３（ａ）－００３８－０１

超大型水电站电气主接线设计

超大型水电站电气主接线设计陈树文（水利部水利水电规划设计总院，北京100011）摘要：在总结分析我国超大型水电站电气主接线设计选择的基础上，对我国超大型水电站电气主接线设计选择发展趋势进行了展望，并提出新的设计理念。关键词：超大型水电站；电气主接线；可靠性；灵活性；经济技术指标 1 前言电气主接线设计是超大型水电站电气设计的核心。在超大型水电站装机规模、台数，电站接入系统电压、出线回路数、距离和位置确定的条件下，主接线设计对主变压器、断路器等主要电气设备的容量、台数、型式的选择与布置，对电站主要机电设备的继电保护、监控系统的设计，对厂房布置、枢纽布置以及机电设备和土建投资，环境保护和水土保持等都密切相关，有着较大的影响。而且，电气主接线设计对电站本身和电力系统的安全、可靠、经济运行也起着十分重要的作用。因此，电气主接线设计不仅是技术含量高、涉及范围广的一项错综复杂的系统工程，又是衡量设计水平的一个重要标志。我国超大型水电站建设起步较晚，大多数始建于20世纪80年代，至今已建成或即将建成的超大型水电站主要有白山、万家寨、小浪底、丹江口、葛洲坝、刘家峡、龙羊峡、二滩、岩滩等18座。这18座超大型水电站的电气主接线设计，主要有如下几种方式：双母线接线、一倍半接线、角形接线、单母线接线和变压器—线路组接线（详见表1）。由表1可知，按电压等级统计，其220kV电压采用双母线接线（包括双母线带旁路、分段接线，以下相同）的有7座电站，占58％；采用变压器—线路组接线的有2座电站，占17％；采用单母线、角形和1倍半接线的各1座电站，各占8％。330kV电压采用双母线接线的有2座电站，占50％；采用角形和一倍半接线的各1座电站，各占25％。500kV电压采用双母线接线的有2座电站，占22％；采用一倍半接线的有6座电站，占67％；采用角形接线的有1座电站，占11％。而按电站数量统计，在18座超大型水电站的电气主接线设计中，采用双母线接线的数量最多，为13座电站，占48％；其次为采用一倍半接线，有8座电站，占30％；采用角形接线的有3座电站，占10％；而采用变压器—线路组接线的有2座电站，占7％；单母线接线的有1座电站，占4％。由此可知，无论是按电压等级统计，还是按电站数量统计，采用双母线接线的占多数，超过50％；其次为采用一倍半接线，接近30％。在220kV电压采用双母线接线的占多数，500kV 电压采用一倍半接线的占多数。这就是我国超大型水电站电气主接线设计的基本状况和发展水平。双母线接线和一倍半接线何以成为我国超大型水电站电气主接线设计的主

第11章连接《机械设计基础(第3版)》教案

第11章连接基本要求：了解连接的类型和应用；了解螺纹连接的类型和应用；掌握螺旋副的受力分析、效率和自锁，螺纹连接的防松装置；掌握螺纹连接失效形式及强度计算；了解螺旋传动的受力情况及计算要点；了解轴毂连接的类型及应用。重点：螺旋副的受力分析、效率和自锁；螺纹连接失效形式及强度计算。难点：螺旋副的受力分析，效率和自锁；螺栓连接的计算。学时：课堂讲授：8学时。教学方法：多媒体结合板书。

11.1 连接概述一部机器通常都是由成百上千个零件所组成的，但这些零件并不是随意罗列在一起的，由于使用、结构、制造、装配、运输等原因，机器中有许多零件需要按照一定的要求和方式它们连接起来，而构成一个整体。零件的连接方式有多种：被连接件间相互固定、不能作相对运动的称为静连接；能按一定运动形式作相对运动的称为动连接。通常所谓的连接主要是指静连接。静连接的分类见表10-1。 ——螺纹连接 ——键连接 ——可拆的连接————销连接 ——弹性环连接连接————成形连接 ——夹紧连接 ——焊接 ——不可拆的连接————铆接 ——粘接 ——过盈配合在这些连接方式中尤其是以螺纹连接应用最为广泛，各种类型的机器设备中都有这种连接方式，如：自行车等。螺纹连接的主要特点： 1)构造简单，形式繁多； 2)连接可靠，具有良好的自锁性能； 3)装拆方便； 4）能够承受较大的载荷，如起重设备中的连接； 5)容易制造：手工——板牙、丝锥；机械——车制、碾制、铣制、磨制； 6）价格低廉，选用方便，标准件。

11.2 螺纹的主要参数 11.2.1 螺纹的形成如图11-1所示，将一倾斜角为ψ的直角三角形绕在直径为d2的圆柱体上，其三角形的斜边，便形成一条螺旋线任取一平面图形，使它沿着螺旋线运动，运动时保持此图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。图11-1 螺纹的形成 11.2.2 螺纹的类型和分类 1.按照平面图形的形状：螺纹分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等。 2.按照螺旋线的旋向：螺纹分为左旋螺纹和右旋螺纹。机械制造中一般采用右旋螺纹，有特殊要求时，才采用左旋螺纹。 3.按照螺旋线的数目：螺纹还分为单线螺纹和多线螺纹，为了制造方便，螺纹的线数一般不超过4。 4.按功能：连接螺纹；传动螺纹，调节螺纹，阻塞螺纹等 5.按标准：公制螺纹，英制螺纹 6.螺纹有内螺纹和外螺纹之分，两者旋合组成螺旋副或称螺纹副。 7.按照母体形状，螺纹分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。 11.2.3 螺纹的基本参数以圆柱螺纹为例，大径——d、D 中径——d2、D2 小径——d1、D1 线数——n 螺距——P 导程——S S＝nP

机械设计基础课后答案及解析第三版刘江南郭克希编

3-1 何谓构件？何谓运动副及运动副元素？运动副是如何进行分类的？解答：构件是机器中每一个独立运动的单元体，是组成机构的基本要素之一。运动副是由两个构件直接接触而组成的可动连接，是组成机构的基本要素之一。运动副元素是两构件能够参加接触而构成运动副的表面，如点线面等。运动副分类： a) 按两构件接触情况分为低副和高副； b) 按两构件相对运动情况分为平面运动副和空间运动副。 2 机构运动简图有何用处？它能表示出原机构哪些方面的特征？如何绘制机构运动简图? 答：机构运动简图：表达各种构件的相对运动关系，确切表达机构的运动规律和特性，用规定符号表示构件和运动副，并按比例绘制的图形。机构运动简图的用处：表达各种构件的相对运动关系，确切表达机构的运动规律和特性。 4 在计算机构的自由度时，应注意哪些事项？通常在哪些情况下存在虚约束？答：在计算机构的自由度时，应注意复合铰链、局部自由度、虚约束。虚约束通常存在情况有：1.两构件组成多个导路相互平行或重合的移动副，只有一个移动副起约束作用，其余为虚约束；2两构件构成高副，两处接触且法线重合或平行；3. 轨迹重合：在机构中，若被联接到机构上的构件，在联接点处的运动轨迹与机构上的该点的运动轨迹重合时，该联接引入的约束是虚约束；4、机构中存在对传递运动不起独立作用的对称部分。 **平面机构中的低副和高副各引入几个约束？答：每个自由构件具有3个自由度，高副引入一个约束，还有两个自由度；低副引入两个约束，还有一个自由度。 4-1 什么是连杆机构的急回特性？他用什么表达？什么叫极位角？它与机构的急回特性有什么关系？

4-2什么叫死点？ 5-18、请指出凸轮机构从动件常用运动规律有哪些？并说明每一种运动规律的冲击特性及其应用场合。答：凸轮机构从动件常用运动规律有：（1）等速运动规律；）等速运动规律有刚性冲击，用于低速轻载的场合；（2）等加速等减速运动规律，等加速等减速运动规律有柔性冲击，用于中低速的场合；（3）简谐运动规律（余弦加速度运动规律）；简谐运动规律（余弦加速度运动规律）当有停歇区间时有柔性冲击，用于中低速场合；当无停歇区间时无柔性冲击，用于高速场合。 9、何为带传动的弹性滑动？何为带传动的打滑？请具体说明二者最主要的区别。答：由于带的紧边与松边拉力不等，使带产生弹性变形而引起的带在带轮表面上滑动的现象，称为弹性滑动。当带传动工作过程中作用到从动轮上的阻力矩大于带和带轮间的极限摩擦力矩时，带与带轮的接触面就会发生相对滑动的现象，称为打滑。区别：打滑是有过载引起的，是可以避免的，不过载就不会打滑；而弹性滑动是由于传动带具有弹性且紧边与松边存在拉力差而产生的，它是带传动中所固有的物理现象，是不可以避免的。 6-2直齿圆柱齿轮的基参数？（1）齿数z: 齿轮整个圆周上轮齿的总数 2）模数m: 分度圆的周长l=πd=zp，则有分度圆直径d=p/π*z 由于π是无理数，给齿轮的设计、制造及检测带来不便。为此，人们将比值p/π为简单的有理数（如1,2,3…）并将该比值为模数，用m表示，单位是：mm。因此分度圆直径d=mz，分度圆齿距p=πm。模数是决定齿轮尺寸重要参数，齿数相同的齿轮，模数越大，其尺寸也越大。 3）压力角α：渐开线上各点的压力角是不同的。压力角太大对传动不利，我国规定压力角为20度。 4）齿顶高系数ha *和顶隙系数c*。齿轮齿顶高和齿根高得计算：ha = ha *m， hf =

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