采用制圖的方法精確配車軸流轉(zhuǎn)輪耳柄調(diào)整墊片

吳志超

一、轉(zhuǎn)輪分類

轉(zhuǎn)輪，作為水力發(fā)電設(shè)備的核心部件，根據(jù)其受力形式，主要分為沖擊式和反擊式兩種（分類依據(jù)：沖擊式是受水的沖擊作用，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中壓力不變；反擊是受水的反作用力，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中壓力和動(dòng)能均有變化）。其中反擊式轉(zhuǎn)輪主要包括混流式、軸流式、貫流式幾種形式，分類依據(jù)是根據(jù)水流進(jìn)出導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪的方向來(lái)確定的（徑向流入軸向流出為混流、軸向流入軸向流出為軸流）；而軸流式轉(zhuǎn)輪根據(jù)葉片是否可以轉(zhuǎn)動(dòng)分為定槳式和轉(zhuǎn)槳式兩類。

二、軸流轉(zhuǎn)槳式轉(zhuǎn)輪進(jìn)一步介紹

軸流轉(zhuǎn)槳式轉(zhuǎn)輪目前主要分為兩種類型：一種是缸動(dòng)式轉(zhuǎn)輪，一種是盤動(dòng)式轉(zhuǎn)輪。其分類依據(jù)為：壓力活塞結(jié)構(gòu)，活塞缸——活塞盤，缸動(dòng)盤不動(dòng)就是缸動(dòng)式，盤動(dòng)缸不動(dòng)就是盤動(dòng)式。但無(wú)論哪種，均是通過(guò)壓力活塞結(jié)構(gòu)，以此帶動(dòng)耳柄、連桿、轉(zhuǎn)臂、直至葉片進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變機(jī)組出力。而耳柄、連桿、轉(zhuǎn)臂，特別是后續(xù)將介紹到的耳柄調(diào)整墊片，是軸流轉(zhuǎn)槳轉(zhuǎn)輪裝配中的重要部件，是帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)元件；而上述傳動(dòng)元件相接觸部位的尺寸和形位公差，是保證其滿足使用性能的關(guān)鍵參數(shù)，如若無(wú)法滿足，將影響傳動(dòng)效果，從而影響轉(zhuǎn)輪的整體性能。

三、關(guān)于葉片安放角的調(diào)整

1、軸流轉(zhuǎn)槳轉(zhuǎn)輪的葉片在全開(kāi)和全關(guān)之間動(dòng)作，完成出力最大和最小的轉(zhuǎn)換。但動(dòng)作時(shí)的特定要求是：①活塞盤在活塞缸中的特定位置時(shí)，葉片角度相對(duì)固定；②同一轉(zhuǎn)輪的各個(gè)葉片葉片角度誤差最小。葉片的角度我們通過(guò)葉片安放角來(lái)定義，葉片安放角：葉片處于某一位置時(shí)，葉片上特定兩點(diǎn)高度差與兩點(diǎn)直線距離的arcsin值。

2、耳柄調(diào)整墊片的作用 受制造累計(jì)誤差（各連接件如連桿、轉(zhuǎn)臂、耳柄等），特別是葉片加工誤差（先銑葉片后加工法蘭、先加工法蘭后加工葉片）的影響，造成單個(gè)安放角和協(xié)聯(lián)安放角均有誤差，因此需要在某一特定位置采用某種方式加以糾正，在設(shè)計(jì)上，通常是通過(guò)耳柄調(diào)整墊片來(lái)完成。換句話說(shuō)，正是耳柄墊片通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)角，借以糾正葉片轉(zhuǎn)角。

3、結(jié)構(gòu)原理 葉片、樞軸、轉(zhuǎn)臂三大件通過(guò)同鉸聯(lián)為一體，缸動(dòng)式和盤動(dòng)式均是最后帶動(dòng)耳柄動(dòng)作、耳柄帶動(dòng)連桿動(dòng)作、連桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂動(dòng)作、轉(zhuǎn)臂帶動(dòng)葉片動(dòng)作。

四、采用制圖的方法精確配車軸流轉(zhuǎn)輪耳柄調(diào)整墊片

以往的耳柄墊片調(diào)整方式。通常我們以葉片全開(kāi)、全關(guān)位置的葉片安放角為檢查對(duì)象，滿足單件和協(xié)聯(lián)要求。以往是通過(guò)計(jì)算出葉片實(shí)際位置和理論位置的差值，轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)臂需轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，換算成轉(zhuǎn)臂的高度差，以此為墊片的厚度。上述方法忽略了在傳動(dòng)過(guò)程中，耳柄始終為軸向方向、而連桿是扭曲動(dòng)作、轉(zhuǎn)臂的圓周動(dòng)作，以此耳柄上下串動(dòng)值并未有效轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)臂的高度差（全開(kāi)或全關(guān)時(shí)，連桿是傾斜的），反言之，轉(zhuǎn)臂的高度差也不是耳柄應(yīng)該的串動(dòng)值。

如要精確計(jì)算耳柄調(diào)整墊片的厚度，可采用如下方法：以全關(guān)狀態(tài)為例；葉片理論和實(shí)際的安放角角度差，也即是轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)角差。通過(guò)做圖的方法，以轉(zhuǎn)臂中心和轉(zhuǎn)臂半徑做圓，并通過(guò)理論和實(shí)際安放角來(lái)確定好轉(zhuǎn)臂小耳孔在圓周上的各自位置（黃色）；以轉(zhuǎn)臂小耳孔理論和實(shí)際位置為圓心，以連桿為半徑做圓（藍(lán)色），和耳柄動(dòng)作軌跡的交點(diǎn)之間的距離（紅色），就是耳柄墊片的實(shí)際配車值。全關(guān)狀態(tài)配車和全開(kāi)狀態(tài)配車原理一致。

五、小結(jié)

通過(guò)上述采用制圖的方法，可以精確的配車軸流轉(zhuǎn)輪耳柄調(diào)整墊片，且近乎為理論值，已在某臺(tái)份轉(zhuǎn)輪上應(yīng)用且效果良好。此方法特別適用于耳柄連桿在中間狀態(tài)時(shí)、連桿不與轉(zhuǎn)臂連心線垂直的一類軸流轉(zhuǎn)輪。

雖然采用原有配車方法，在以往的轉(zhuǎn)輪裝配過(guò)程中，也滿足了偏差的公差要求，但按上述方法，更接近真實(shí)值。

題外話：

三大件同鉸時(shí)，轉(zhuǎn)臂和葉片之間的距離要大于轉(zhuǎn)輪體正背面的距離，三大件在轉(zhuǎn)輪啟停是存在串動(dòng)。因此，在車葉片外圓時(shí)，應(yīng)使葉片處于最外狀態(tài)，采取里挑外撅的方式；同時(shí)，在自由狀態(tài)下的軸流轉(zhuǎn)輪，其各個(gè)葉片外圓不一定處于統(tǒng)一狀態(tài)。