采用制图的方法精确配车轴流转轮耳柄调整垫片

吴志超

一、转轮分类

转轮，作为水力发电设备的核心部件，根据其受力形式，主要分为冲击式和反击式两种（分类依据：冲击式是受水的冲击作用，转动过程中压力不变；反击是受水的反作用力，转动过程中压力和动能均有变化）。其中反击式转轮主要包括混流式、轴流式、贯流式几种形式，分类依据是根据水流进出导叶和转轮的方向来确定的（径向流入轴向流出为混流、轴向流入轴向流出为轴流）；而轴流式转轮根据叶片是否可以转动分为定桨式和转桨式两类。

二、轴流转桨式转轮进一步介绍

轴流转桨式转轮目前主要分为两种类型：一种是缸动式转轮，一种是盘动式转轮。其分类依据为：压力活塞结构，活塞缸——活塞盘，缸动盘不动就是缸动式，盘动缸不动就是盘动式。但无论哪种，均是通过压力活塞结构，以此带动耳柄、连杆、转臂、直至叶片进行转动，从而改变机组出力。而耳柄、连杆、转臂，特别是后续将介绍到的耳柄调整垫片，是轴流转桨转轮装配中的重要部件，是带动叶片转动的传动元件；而上述传动元件相接触部位的尺寸和形位公差，是保证其满足使用性能的关键参数，如若无法满足，将影响传动效果，从而影响转轮的整体性能。

三、关于叶片安放角的调整

1、轴流转桨转轮的叶片在全开和全关之间动作，完成出力最大和最小的转换。但动作时的特定要求是：①活塞盘在活塞缸中的特定位置时，叶片角度相对固定；②同一转轮的各个叶片叶片角度误差最小。叶片的角度我们通过叶片安放角来定义，叶片安放角：叶片处于某一位置时，叶片上特定两点高度差与两点直线距离的arcsin值。

2、耳柄调整垫片的作用 受制造累计误差（各连接件如连杆、转臂、耳柄等），特别是叶片加工误差（先铣叶片后加工法兰、先加工法兰后加工叶片）的影响，造成单个安放角和协联安放角均有误差，因此需要在某一特定位置采用某种方式加以纠正，在设计上，通常是通过耳柄调整垫片来完成。换句话说，正是耳柄垫片通过调整转臂转角，借以纠正叶片转角。

3、结构原理 叶片、枢轴、转臂三大件通过同铰联为一体，缸动式和盘动式均是最后带动耳柄动作、耳柄带动连杆动作、连杆带动转臂动作、转臂带动叶片动作。

四、采用制图的方法精确配车轴流转轮耳柄调整垫片

以往的耳柄垫片调整方式。通常我们以叶片全开、全关位置的叶片安放角为检查对象，满足单件和协联要求。以往是通过计算出叶片实际位置和理论位置的差值，转换为转臂需转动的角度，换算成转臂的高度差，以此为垫片的厚度。上述方法忽略了在传动过程中，耳柄始终为轴向方向、而连杆是扭曲动作、转臂的圆周动作，以此耳柄上下串动值并未有效转换为转臂的高度差（全开或全关时，连杆是倾斜的），反言之，转臂的高度差也不是耳柄应该的串动值。

如要精确计算耳柄调整垫片的厚度，可采用如下方法：以全关状态为例；叶片理论和实际的安放角角度差，也即是转臂的转角差。通过做图的方法，以转臂中心和转臂半径做圆，并通过理论和实际安放角来确定好转臂小耳孔在圆周上的各自位置（黄色）；以转臂小耳孔理论和实际位置为圆心，以连杆为半径做圆（蓝色），和耳柄动作轨迹的交点之间的距离（红色），就是耳柄垫片的实际配车值。全关状态配车和全开状态配车原理一致。

五、小结

通过上述采用制图的方法，可以精确的配车轴流转轮耳柄调整垫片，且近乎为理论值，已在某台份转轮上应用且效果良好。此方法特别适用于耳柄连杆在中间状态时、连杆不与转臂连心线垂直的一类轴流转轮。

虽然采用原有配车方法，在以往的转轮装配过程中，也满足了偏差的公差要求，但按上述方法，更接近真实值。

题外话：

三大件同铰时，转臂和叶片之间的距离要大于转轮体正背面的距离，三大件在轉轮启停是存在串动。因此，在车叶片外圆时，应使叶片处于最外状态，采取里挑外撅的方式；同时，在自由状态下的轴流转轮，其各个叶片外圆不一定处于统一状态。