河北工程大学毕业设计（论文）
河北工程大学
本科生毕业论文（设计）
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水轮发电机的机架结构设计及有限元分析
罗成 080282139 1班 08级
热能与动力工程（水动方向）
科信学院 张海军
2012年5月
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摘 要
机架是发电机安置轴承的主要支撑部件。常规卧式发电机的轴承一般采用座式支架支撑。在立式电机中机架用来支撑推力轴承、导轴承及制动器等部件。所以机架是水轮发电机的重要结构部件。本文将重点叙述立式发电机的机架结构、型式、选型及其计算。
本文还将针对性的对SF150-60/12800水轮发电机，负荷下机架承受水推力。等高载荷的特点，运用CATIA进行模拟设计和有限元分析，针对校验结果从而检验设计是否达到标准。
关键词：水轮发电机 机架 强度 有限元分析
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Abstract
The rack is generator placement bearing the main support member.The conventional horizontal generator bearing the general use of seat type support.The vertical motor frame used to support thrust bearing, guide bearing and brake components.So the frame is important structural components of turbine generator.This article will focus on the vertical generator frame structure, type, type selection and calculation.
This article will also targeted for SF150-60 / 12800 turbine generator, load bearing thrust frame.High load characteristics, use CATIA to simulate the design and finite element analysis for checking results, to test whether the design standards.
Key word：Hydraulic turbine generator Rack Strength Finite element analysis
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目录
绪 论 .............................................................................6 第一章 水轮发电机的选型 ..........................................................................................................................7
1.1概述 ..................................................................................................................................................7 1.2水轮发电机的分类 ...........................................................................................................................7
1.2.1 按照水轮发电机组的布置方式不同分 ..............................................................................7 1.2.2 按照推力轴承位置不同分 ..................................................................................................8 1.2.3 按照冷却方式不同分 ..........................................................................................................8 1.2.4按照水轮发电机按轴线位置可分 .......................................................................................8 1.2.5水轮发电机结构 ...................................................................................................................9 1.2.6水轮发电机参数 ...................................................................................................................9 1.2.7水轮发电机特点 .................................................................................................................10 1.2.8水轮发电机参数 .................................................................................................................10
第二章水轮发电机的选型计算 .................................................................................................................... 11
2.1 原始资料........................................................................................................................................ 11 2.2 发电机结构型式的选择 ................................................................................................................ 11 第三章 机架结构设计 ................................................................................................................................15
3.1机架的结构及选型 .........................................................................................................................15
3.1.1 机架的结构型式与分类 ....................................................................................................15 3.1.2 机架的主要结构部件 ........................................................................................................16 3.1.3 机架的适应变形结构 ........................................................................................................16 3.1.4 对机架的制造工艺要求 ....................................................................................................17 3.2 负荷机架的计算 ..........................................................................................................................17 第四章 水轮发电机负荷下机架强度有限元分析 ....................................................................................25
4.1CATIA介绍.......................................................................................................................................25
4.1.1CATIA先进的混合建模技术 ..........................................................................................25 4.1.2CATIA所有模块具有全相关性 ......................................................................................26 4.1.3并行工程的设计环境使得设计周期大大缩短 ..........................................................26 4.1.4 CATIA覆盖了产品开发的整个过程 ...........................................................................26 4.1.5 CATIA V5 .........................................................................................................................26 4.2有限元分析.....................................................................................................................................27
4.2.1有限元分析介绍 .................................................................................................................27 4.2.2有限元分析特点 .................................................................................................................27 4.2.3有限元发展趋势 .................................................................................................................28 4.2.4有限元分析步骤 .................................................................................................................29 4.3机架材料强度要求 .........................................................................................................................30 4.4机架主要部件展示 .........................................................................................................................31 4.5机架模型设计极其装配 .................................................................................................................34
4.5.1机架模型设计三维图 .........................................................................................................34 4.5.2机架材料的添加 .................................................................................................................35 4.6机架装配图有限元分析 .................................................................................................................36 毕业设计总结 ...............................................................................................................................................43 谢 辞 ...........................................................................44
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