水力机械结构设计及分析
讲座二
一、水力机械的设计过程
水力设计（含水力实验）
结构设计（含强度计算和校核、工艺审查）
同时设计还可分为：
初步设计 —— 确定水力模型和水力参数、
机组总体设计方案、论证制造工艺、运输等
等。
技术设计 —— 确定机组总体布置、各部
件的具体结构、主轴、转轮、导叶等关键部
件的技术要求、主要受力件的受力分析、应
力及变形的数值分析等。
施工设计 —— 全部图纸及技术资料等设
计。
二、水力机械的生产特点和工
艺特点
水泵是通用机械，它是小批量或成批生产、生产
的自动化程度比水轮机的要高，工厂的通用设备多，
大型、专用设备较少。零件的系列化、通用化、标准
化（三化）程度要比水轮机产品高，产品零件工艺规
程的编制比较简单。
水轮机的形式与电站的自然条件有关，因此水轮
机产品的通用性甚小，水轮机的生产属于典型的单件、
小批量生产、生产的自动化程度较低、机械加工的劳
动强度大、工厂的大型、通用设备较多、专用设备较
少、自制专用工装及大型工装较多、工艺成本高。
三 水轮机典型零部件结构分析
一、座环的结构及特点
座环的毛坯及材料选择
二、尾水管的结构及特点
1、作用
2、结构类型
直锥形、弯管形、弯肘形、喇叭形等。
3、尾水管的材料
一般为 10— 20mm的钢板压模、组焊而成。尺寸按
照尾水管水力设计的单线图进行。材料多为 A3钢
（ Q235)等。
三、轴流式水轮机转轮室的结构特点
1,叶片中心线以上为圆柱形，下部为球形。
2、一般为全焊整体结构，也可以为分节结
构和组焊结构。
3、材料选择
铸造采用 ZG30，焊接采用
Q235,0Cr13,0Cr13Ni9Ti,1Cr13Ni9Mo等。
4、加工方法
机械靠模
电气仿型靠模
数控仿型靠模
四、金属蜗壳的结构及材料选择
金属蜗壳多为 345度全包角，一般有整体
铸造和钢板焊接结构形式。对整体铸造蜗壳，
其尺寸不大，对焊接蜗壳尺寸都较大，故分
成若干节分别制造后，再焊接成形。
蜗壳材料,A3钢,HT200,20G锅炉钢、
高强度低合金钢。
五、顶盖的结构特点
材料及毛坯
HT200,ZG20MnSi,Q235,1Cr18Ni9Ti
整体铸造（小型机组）、组焊（大、中型）
六、导叶的结构及特点
1、导叶的制造要求
导叶的制造质量包括：材质、机械加工精度、表
面粗超度。
2、导叶的加工方法
导叶的尺寸精度
导叶的型线精度
按导叶的叶型样板进行检查。
导叶的中心线的保证
导叶轴颈及导叶瓣体端面的加工方法
导叶密封面的加工方法及精度保证措施
混流式水轮机三维实体模型