山西龙口电站水轮机弯曲型尾水肘管的放样技术.pdf

第 2 2卷 第 1 期 2 01 0年 1月 黄河水利 职业技术学院学报 J o u rna l o f Ye l l o w Ri v e r C o n s e r v a n c y T e c h n i c a l I n s t i t u t e Vo I 2 2 N0 1 J a n 2 01 0 山西龙口电站水轮机弯曲型尾水肘管的放样技术 董巍 王智 兰 新华水工机械有限责任公司电站装备研究所 河南 三门峡4 7 2 0 0 0 摘 要 以山西龙 口电站水轮机尾水管为例 运用数学和解析几何的原理 推导出弯 曲型尾水管肘 管模板测量放样计算 的简易公式 取得 了快捷 精确 省时 省工的效果 关键词 山西龙 口 水轮机 弯 曲型尾水 肘管放样 中图分类 T V 7 3 2 8 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 4 8 6 X 2 0 1 0 0 1 0 0 1 5 0 3 0 引言 水轮机弯曲尾水管的几何形状 由正 圆锥管段 弯管段 肘管 和水平扩散段 3大部分组成 正圆锥 管段通常采用钢板做 内衬 由厂家提供 不需要放 样制作 水平扩散段为矩形截面 可直接拼焊安装 而弯管段 由圆环面和平面组成 是尾水 管中几何形 状 最 复杂 的 一段 其 平 面部 分 可直 接 放 样 取得 圆 环 部 分 是 不 可 展 曲 面 无 法 直 接 展 开 可 由近 似 曲 面拼接取得 由于缺乏严密的数学计算公式 弯管 圆环 段在 制作 和测量 放样 时 精度 不易 控制 因此 为 了提 高 制造 放 样 的 精 度 加 快 制造 的速 度 便 于 编制计算机语言程序进行放样制作 必须用数学和 解析几何 原理推导 出弯管段结构尺寸 的计算方程 式 现 以 山西省 龙 口水 电站 弯 曲型尾 水 管 为 例 对 弯 曲型尾水 肘管 里衬 的展 开放样 进 行探讨 1 水轮机尾水管弯管段几何模型的建立 1 1 弯管段形状的几何描述 尾 水 弯 管段 为渐 变 的 圆环 状 是 由多 段 圆顶 圆 斜 底 连接 管 拼接 而成 的 分 段 越 多 曲面 就 越 光滑 图 1 弯曲型尾水肘管外形右侧视图 Fi g 1 Ri g h t s i d e v i e w o f b e n d i n g t y p e t a i l r a c e e l bo w pi pe s ha pe 但 分段 太 多 则 过 于复杂 不利 于工 厂制造 一般 分 十几节 将 山西 省 龙 口水 电站 弯 曲型 尾水 肘 管 分 为 1 1 段 其外形和各截面示意图分别如图 1 和图 2所示 各截面的数据如表 1 所示 图 2 弯曲型尾水肘管 1 1 2截面尺寸示意图 Fi g 2 S ec t i o n s i z e s ke t c h of be nd i ng t yp e t a i l r ac e e l b ow p i pe 1 1 2 2 2 弯管段几何模型类型的确定 由图 1可 以看 出 截 面 1到截 面 l 2将弯管分 为 l 1段 近似地组成 了弯管段的外形 我们只需要 求 出每一段的模型展开图 就可以通过拼焊组成弯 管 段 的外形 了 由于各 分段 的空 间几何 形状 均为 圆 顶 圆斜底 连 接管 俗 称 斜 马蹄 此 种 空 问模 型 的 展 开 应使 用 三 角形 展 开法 J 三 角形 法 是将 构 件 表 面 根据复杂形状分成一组或多组三角形 在平面上展 开 用三角形法作展开图的步骤随构件表面形状而 变化 但概括起来有 以下 3个步骤 1 画出构建 的 主视 图 俯视 图或 其他 必要 的辅 助 图 2 求 出各棱 线或辅助线的实长 若构件端面不反映实形 还需 求出实形 3 按求出的实长和断面实形 绘制展开 图 收稿 日期 2 0 0 9 0 9 1 0 作者简介 董巍 1 9 7 5 一 男 河南 三门峡人 工程 师 主要从事水利工程 机电产 品铸件及火电厂钢结 构铸件设计工作 1 5 黄河水利职业技术学院学报 2 0 1 0年第 l 期 实长线求法 如图 3所示 为 先根据已知尺寸画出 主视图和断面图 并把 1 2断面图进行 6等分 等分 点分别 为 1 2 3 4 5 6 7 由各 等分点 引出对 C G点垂 直线 得 点为 2 3 4 5 6 由其 引下垂线 并 在水 平 中心 线 下 方 分 别 取 等 于 断 面 图 的 4 4 5 5 6 6 的距 离 得 点 为 1 2 3 4 5 6 7 通 过 各点连成曲线 同时于顶 口断面圆周等分点连 线 如俯视图所示 然后由主视图点 A和 C G线各 点向右引水平线与垂直线 得对应交点 由 M点左 右取 等于俯视 图各投影 线 的长度 得 出各点 分别连 成斜线 即得出所求实长线 展 开图画法 顶 口和底 口分 别用俯 视 图和 断面 图的等分弧长 再用实长图的实长线 按俯视图各线 的顺序 由中间开始向两侧进行 依次求出各点 通 过各点连成曲线和直线 即得出所求展开图 如图 4 所示 3 几何模型的计算公式推导 以往的工厂放样一般使用画法几何的方法 即 在模板上作图 放出实际图样 然后按样板下料加 工 但是对一些大型尺寸的工件很难现场放样 这就 需要使用解析公式计算的方法 根据图 3的三角形 展开法的原理 我们需先求出三角形各边的实长 其 方法为 先求出圆顶在水平面上各点的位置 再求出 斜 圆底 在水平 面上各点 的位置 3 1 圆顶和斜圆底在水平面上的投影公式 利用解析几何原理 顶部圆形在水平面上的投 影 公式 为 跗 1 y l r s i n 0 底部圆形和顶部 圆形的投影中心并不重合 需 添加偏移量 Y 统一坐标系 其公式为 1 6 I d 甄 l l譬 I 鲴 l I 一 l t I 7 3 1 7一 3 图 3 用三角形法展开的圆顶圆斜底连接管示意图 Fi g 3 Co n n e c t i n g p i p e s k e t c h o f t o p c i r c l e a n d b o t t o m e ll i p tic e x p a n d e d b y t r i an g l e m e t h o d 图 4 展开形状 Fi g 4 Ex p