【《水平轴水轮发电装置主传动系统设计计算案例》5300字】

）式中 ——发电机额定转速，rpm； n ——叶轮转速，rpm；根据水轮发电装置的设计转速，以及所选发电机额定转速，增速传动比为25。使用二级行星齿轮增速装置，则水平轴水轮发电装置主传动系统从行星齿轮增速装置到发电机一侧的效率为：所以二级行星齿轮增速装置设计功率为：因此，设计二级行星齿轮增速装置功率为130kW，输入端输入转速为14rpm，输出端输出转速为350rpm，传动比为25，制造厂家选定为杭州齿轮厂的二级行星齿轮增速器，传动比为25，重量为2700千克。（3）联轴器的选型联轴器是使得被连接的轴与轴或回转体两部分在传递转速与转矩的工程中始终保持连接。对于联轴器的选用需要主要参考包括公称转矩、许用转矩、轴径范围等技术性能。主传动轴与二级行星齿轮增速装置的输入轴以及二级行星齿轮增速装置输出轴与发电机轴的连接都需要用到联轴器。考虑到叶轮输入的135kW较大转矩，选用弹性柱销齿式联轴器。弹性柱销齿式联轴器能够传递较大的转矩且构造简单、易于制造；具备寿命长、方便维修、无需润滑等优点，弹性柱销齿式联轴器材料选用如表1.4所示。表1.4弹性柱销齿式联轴器材料选用零件名称材料外齿轴套45内齿套半联轴器制动轮ZG270500柱销MC尼龙螺栓性能等级8.8级联轴器不仅具有连接作用，也具有减震缓冲、提高安全可靠性等功能。对于水平轴水轮发电装置传动载荷变化不大、无需频繁启动的工况，其结构图如图1.10所示.LZ9型弹性柱销齿式联轴器用于二级行星齿轮增速装置高速输出轴与发电机轴的连接如图1.11，选用LZ16型弹性柱销齿式联轴器用于主传动轴与二级行星齿轮增速装置低速输入轴的连接其性能参数如表1.5所示。图1.10弹性柱销齿式联轴器结构图图1.11LZ9型弹性柱销联轴器三维建模连接主传动轴与二级行星齿轮增速器低速轴所选用的LZ16型弹性柱销齿式联轴器许用转速=1000rpm，公称转矩=2.5×105N∙m，轴孔直径220240mm，LZ16型联轴器的选用考虑到所设计的主传动轴最小轴颈，故选择其内径，Y型轴孔长度。连接二级行星齿轮齿轮增速器高速轴与发动机轴所选用的LZ9型弹性柱销齿式联轴器公称转矩=2.5×104N∙m，许用转速=2300rpm，轴孔直径90150mm，LZ9型联轴器的选用考虑到发电机轴径故选择，轴孔长度。表1.5弹性柱销齿式联轴器基本参数和主要尺寸型号轴孔直径、轴孔长度sN∙mrpmmmkg∙m2LZ925000230090、9517213233522015071.559100、110、120、1252121671.678130、140、1502522021.733LZ1625000010002203522826954902651056.21240、250、26041033060.05280、300、32047038060.5634055045062.47（4）导电滑环的选用导电滑环由设备旋转轴、滑环定子、滑环转子和止转片等零部件组成，导电滑环的主轴通常由铝合金或不锈钢利用数控机床加工制成，主轴中间部分安装导电环，环与环之间配有绝缘体，每束刷针对应一环并预留压力以便于固定，材质的选择与压力的大小都对导电滑环的寿命及可靠性有影响。导电滑环可以用于绕轴线全周旋转同时需要连续输送数据型号、电、液、气等的机电系统。设计的水轮发电装置主轴最小直径为260mm，选用SNHX过孔导电滑环，选择过孔滑环时主要需要参考的性能规格有：动力电路及信号电路的最大电压和电流、工作时的旋转速度、工作温度及密封要求、信号种类。所选SNHX过孔导电滑环的产品图如图1.12所示，过孔滑环三维模型如图1.13所示，安装简图如图1.14所示。图1.12SNHX过孔导电滑环产品图图1.13导电滑环三维建模图1.14过孔滑环安装简图（5）机组密封的选用在水轮发电装置机舱中，两端存在压差的许多间隙需要密封，以防止泄漏。密封可以分为动密封即密封面之间有相对运动的密封形式以及静密封即密封面之间没有相对运动的密封形式。所设计的水平轴水轮发电装置的静密封采用普通O形密封圈。这种密封方式制造成本低，运用场景广泛。同时应该重点关注该发电装置所需要的动密封，即叶片动密封和主轴动密封。1）叶片动密封叶片绕轴线的旋转速度约为1rpm，叶片动密封需要使用两道密封。JamesWalker公司生产的Solosele®KB轴流调浆式水轮机叶片密封，当第一道密封发生泄漏后，水通过叶片导水管进入集水箱，其密封原理如图1.15所示。该元件优异的抗挤出的性能，是它有效阻止转轴旋转时发生的不易于密封的现象发生，同时其柔韧性强的特点也使其易于安装，其使用寿命也较V型组合密封有着较好的提高，这种采用双向密封的方式确保了前后两个方向都具有较强的密封效果，叶片动密封方案如图1.16所示，叶片密封置于连接盘与套杯之间并通过压板压紧，起到较好的密封效果。图1.15X双向动密封图1.16叶片动密封方案2）主轴动密封水平轴水轮发电装置在工作环境中，一部分主轴将直接暴露在液体环境中，对于主轴密封的考虑非常重要，图1.17为主轴动密封的方案，选用自贡科誉密封科技有限公司的国产密封元