水轮机蜗壳曲面展开图的设计_苏宏敏
水轮机课程设计蜗壳设计
水轮机课程设计 蜗壳设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解水轮机蜗壳的基本结构及其在水力发电中的作用；2. 学生能够掌握蜗壳设计的基本原理，包括流速分布、水流角度和压力的计算；3. 学生能够了解并描述影响蜗壳效率的主要因素。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，进行蜗壳进出口直径、形状和长度的初步计算；2. 学生通过实际案例分析和模拟实验，培养解决蜗壳设计过程中遇到问题的能力；3. 学生能够运用CAD软件或其他绘图工具，绘制出符合技术要求的蜗壳结构图。
情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对水利工程学科的热爱和对水轮机蜗壳设计的兴趣；2. 学生在学习过程中，树立节能减排和可持续发展的观念，认识到蜗壳设计在环境保护和资源合理利用方面的重要性；3. 学生能够通过团队协作完成设计任务，培养沟通协调能力和集体荣誉感。
课程性质：本课程为应用实践性课程，结合理论知识和实际操作，提高学生的工程实践能力。
学生特点：学生为高中年级，具有一定的物理基础和数学计算能力，对工程设计和实践操作具有好奇心。
教学要求：注重理论与实践相结合，鼓励学生主动参与，培养其解决问题的能力和创新思维。
通过分解课程目标为具体学习成果，使学生在课程结束时能够达到预定的教学效果。
二、教学内容1. 引言：水轮机蜗壳的作用与结构简介，使学生了解蜗壳在水轮机中的重要性。
相关教材章节：第一章 水轮机概述2. 蜗壳设计原理：a. 流体力学基础，包括流速分布、水流角度和压力的计算；b. 蜗壳设计的基本参数及其相互关系；c. 影响蜗壳效率的因素。
相关教材章节：第二章 水轮机蜗壳设计原理3. 蜗壳设计计算：a. 蜗壳进出口直径、形状和长度的计算方法；b. 实际案例分析，以加深学生对蜗壳设计的理解；c. 模拟实验，锻炼学生解决实际问题的能力。
相关教材章节：第三章 蜗壳设计计算4. 蜗壳设计实践：a. 运用CAD软件或其他绘图工具进行蜗壳结构图的绘制；b. 团队协作完成蜗壳设计任务，培养学生的沟通协调能力；c. 针对设计方案进行评价和优化。
水轮机的蜗壳、尾水管讲述
三、蜗壳的主要参数
1、断面型式与断面参数 (1) 金属蜗壳：圆形。结构参数：座环外
径、内径、导叶高度、蜗壳断面半径、蜗 壳外缘半径
(2) 混凝土蜗壳：“T”形。便于施工和减小其径 向尺寸，降低厂房土建投资有四种型式：
(i) n=0：平顶蜗壳。特点：接力器布置方便， 减小下部混凝土，但水流条件不太好。
2g
h 25 )
作用：(1)、汇集转轮出口水流，排往下 游。
(2)、当H2>0时，利用这一高度水流 所具有的位能。
(3)、回收转轮出口水流的部分动能。
二、尾水管的动能恢复系数
尾水管H2取决于水轮机的安装高程，与尾水管
的性能无关；衡量尾水管性能好坏的标志是恢
由此可以绘出蜗壳平面图单线图。 其步骤为： (a) 确定φ0 和VC ；
(b) 求Fc、ρmax、Rmax； (c) 由φi确定Qi 、 Fi、ρi、Ri。
第二节 尾水管的作用、型式及其主要 尺寸确定
尾水管是反击式水轮机的重要过流部件。 其型式、尺寸影响、厂房基础开挖、下部 块体混凝土尺寸。尾水管尺寸越大，η越 高，工程量及投资增大。合理确定是非常 重要的。
(1) 金属蜗壳：φ0=340°~350°，常取 345°
φ0大，过流条件好，但平面尺寸增大，厂 房尺寸加大。金属蜗壳的流量小，尺寸小， 一般取较大包角；从构造上讲，最后 100°内，断面演变成为椭圆。
(2)、混凝土蜗壳：Q大，为减小平面尺寸， φ0=180°~270°，一般取180°，一 部分水流未进入蜗形流道，从而减小了蜗 壳进口断面尺寸，这部分水流直接进入导 叶，为非对称入流，加重了导叶的负担， 因此在非蜗形流道处，固定导叶断面形状 常需特殊设计。
四、蜗壳的水力计算
水轮机全蜗壳圆形断面的水力优化设计方法
水轮机全蜗壳圆形断面的水力优化设计方法【摘要】近年来，我国水利水电工程得到了长足的发展，其在满足我国电力能源供需要求的同时为我国可持续发展战略的落实打下坚实的基础。
经过多年的工作实践总结得出，水利水电工程建设在减少煤炭资源能耗、加强水资源利用率、完善环境保护措施方面发挥了重要作用，为我国环保工作的开展提供了坚定的平台。
蜗壳作为水轮机最为重要的部件之一，做好其优化设计工作极为关键。
本文针对目前是轮机蜗壳常规水利设计方法中存在的问题进行分析，提出了有关优化设计方法，旨在提高水轮机蜗壳水利性能，增加水电站工作效率。
【关键词】水轮机；蜗壳；水力损失；优化设计自新中国成立至今，我国环境问题愈演愈烈，极大的威胁着人类身体健康、制约着社会经济发展。
在这种时代背景下，节能、环保以及可持续发展观念不断提出且得到了极大的落实，成为社会经济发展的主导方向，这也为水利水电事业提供了广阔的发展空间，是水利水电事业发展的基础前提。
水轮机作为水利水电工程中的重要组成部分，在现代化建设中发挥着重要作用和意义。
蜗壳作为水轮机中的重要组成，做好其优化设计方法受到业内工作人士的重视。
1.水轮机蜗壳概述就我国水利水电工程而言，由于工程建设时间长短不一、投入的设备和技术也存在着一定的差异，这就造成了一部分水利水电工程的水轮机设施存在着极为严重的问题。
随着社会经济的飞速发展和水轮机制造技术的不断进步，传统的水轮机已经无法满足现代化社会发展的需求，这就要求我们在工作中对水轮机进行改造和优化。
蜗壳作为水轮机重要组成部分，其问题尤为明显，因此，我们有必要对蜗壳中存在问题进行归纳和总结。
1.1水轮机蜗壳概念蜗壳是水轮机中极为重要的基础设施，是过流系统中不可缺少的一部分，它的主要作用在于尽量让水流在进入导叶之前均匀分配，并且具有一定的环量，使得水流对称和向心流之间的方向产生一定的变化。
所谓的蜗壳主要是水轮机中的一种那个蜗壳式的引水式，它主要是因为外观上看起来极像蜗牛壳，为此被广泛的称之为蜗壳。
水轮机蜗壳的结构设计问题探究
摘要 ： 国近年 来引进 的机 组 其蜗 壳焊接后 多数要 在 工地进行 蜗 壳的水压 试验 ， 我 水压试 验尽 管可 以消 除部分 残余应 力 ， 量值有 限 ， 压蜗 壳 但 又 ｌ 的设 计应 力不大 、 计技 术 比较 成熟 、 和制造 工艺稳定 ， 设 焊接 而且有有 效的检 测手段 和经验 ， 以我 国水 电站 的蜗 壳可 不要求做 工地 水压 试验 。 所
余先源 Ｙ ａ ｙａ ｕＸｉｎ ｕ ｎ
（ 贵州黔 水建 设工 程有 限公 司 ， 阳 ５ ０ ０ ） 贵 ５ ０ ５ Ｇ ｉ ｏ ｉ ｓｕ Ｃ ｎｔ ｃ ｏ ｎ ｉ ｅ ｎ ｏ， ｕｙｎ ５ ０ ５ Ｃ ｉａ ｕ ｈ ｕＱ ａ ｈ ｉ ｏ ｓ ｕｔ ｎＥ ｇ ｅ ｒ ｇＣ ． ｉ ｇ５ ０ ０ ， ｈｎ ） ｚ ｎ ｒ ｉ ｎ ｉ Ｇ ａ
Ｖａｕ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｌ ｅ Ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｎ
・１９ ・ ８
水 轮 机蜗 壳 的 结构 设 计 问题 探 究
Ｅｘ ｌ ｒ ｔｏ ｆｔ ｅ Ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｄ ｏ ｕ ｂ ｎ ｐ ｒ ｌＣａ ｉ ｇ ｐ ｏ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｔ ｕ ｔ ｒ ｓｇ ｆＨｙ ｒ ｔ ｒ ｉ ｅ Ｓ ｉ ａ ｓｎ
中 图分 类 号 ：Ｈ１ Ｔ ２
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ６ ４ １ （０ ０）６ ０ ８ — １ １ ０ — ３ ２ １ ３ — １９ ０ １
４１随着机组使 用水头和容量 的不断提高， ． 大型中、 高水头混流 １ 文章要探究的几个 问题 １１钢 蜗 壳 的 外 层 。 钢 蜗 壳 的外 层 包 有 钢 筋 混 凝 土 ， 者 之 间 式水轮机的蜗 壳钢板越来越厚。 ． 两 或填 以弹性垫层 ， 或预留间隙， 形成不同材料组合的联合承载结构 ， ４２由于蜗壳的残余应 力很高 ，现场又不可能有效地进行去应 ． 力处理。 这种接近屈服 强度 的残余应力 ， 再加上工作应力， 以使壳 可 如 何 才 能 保证 载 荷 分 配 比的 实 现 ， 且 可 靠 。 而 １２钢 蜗 壳 的支 撑 方式 。 钢 蜗 壳 是 大 型 薄璧 构 件 ， 经 历 挂 装 、 体 某 些 小 “ 纹 ” 在 区域 实际 上 处 于 全 面 屈服 。 － 要 裂 所 ４３蜗 壳 在 服役 期 内 会经 历 多 次 充 水 和 放 空过 程 ，从 受 力 角度 ． 焊 接 、 水压 试 验 ）（ （ 、 充压 ） 混凝 土 浇 筑 充 水 、 空 等 不 同工 作 状 态 ， 放 这 应 对 蜗 壳采 用什 么样 的支 撑 方 式 。 看 ， 有 多次 应 力 循 环 。 就 １３压 力 容 器 补 强 问题 。在 水 轮 机 运 行 时 ， 壳 是 一 个 形 如 蜗 ． 蜗 ４４模 型 试 验和 电站 运行 业 已证 实 ， 壳 内亦 存 在 压 力脉 动 ， ． 蜗 其 牛 、 侧开 口的 引 水 管道 ； 内 当水 轮 机 停 机 而 压 力 水 不 放 空 时 ， 壳又 量 值 一 般 不超 过运 行 水 头 的 ５ ７ 蜗 ％一 ％。 是一个开 口压 力容器。 蜗壳上的进人 门、 排水阀、 测量表计 等孔 口是 ４５由于蜗壳会有很 大的残余应力存在 ， ． 对大型蜗壳的选材 、 坡 口型式、 凑合节位置的选定 、 焊接材料和工 艺、 前预 热和焊后 的后 焊 否应按压 力容器规范补强。 １４防 水措 施 。 不 管 是 设 弹 性 垫层 、 是 充压 浇筑 混 凝 土 ， 运 热处理都 应特 别重视。 ． 还 在 行 中钢蜗 壳和 混凝土之间的间隙中都 不允许充有水 ， 采用什么措施 ５ 凑合节的位置 来保证。 凑合节 的焊缝最后焊 接 ， 此时焊接结构 刚度 大 ， 焊接残余应 力 １５焊 接 残 余 应 力 。 随 着 机 组 水 头 和 容 量 的 不 断 增 大 ， 壳 钢 也高。 ． 蜗 因此 ， 设计上应注意凑合节位置的选择。 国的设计 习惯 为减 我 总 同厚 度 蜗 壳 节 的 壳 板 的厚度 已经达到 ７ ｍｍ以上， ０ 如何考虑和解决焊接残余应力及其 少 钢 板 规 格 ， 是 数 节蜗 壳 采 用 同一 规 格 厚 度 ， 影响。 半 径 越 小 ， 工 作 应 力越 低 。 其 １６蜗壳有没有 必要做水压试验 。 ． ６ 水 压 试 验 ２ 设弹性垫层和充压浇筑混凝土 ６１蜗壳是一个开 口的特殊压力容器 ，其工作条件较一般 意义 ． ２１充压 浇筑法。充压后蜗壳 自由变形 ， ． 此时浇筑混凝土 ， 当水 的压力容器要好。 压撤去后蜗 壳与混凝土间能够 形成设计预期 的间隙。 就保证 了给定 ６２蜗壳设计上取水锤升压作为工作压 力，对高强度钢板 许用 ． ／ 实际蜗 壳又 与外 围混凝土联 合受力， ３ 工 的载荷分配比例。充水压力以下的内水压 力全部由钢蜗 壳承 担 ， 充 应力取材料屈服 强度 的 １ 。 水压力以上部 分的压力则 由钢蜗壳和外包混凝土联合承担 。 作 应 力 将 更低 。 ６３尽 管 蜗 壳焊 缝有 很 大 的残 余 应 力 ，但只 要设 计 上 对 蜗 壳 进 ． ２２垫层法。① 而蜗壳上半 圆敷 设弹性垫层时 ， ＿ 情况就要 不利 些垫层材料必须具 有弹性模 量低 、 吸水性差 、 老化 、 抗 抗腐 蚀 、 徐 行临界裂纹尺 寸和低周疲劳校核 ， 蜗壳 的安全性完全可以保证。 变小且稳定 、 造价低廉 、 施工方便等性 能。②水 电站 的寿命很 长， 如 ６４ 水压 试 验 尽 管 可 以消 除 部 分 残 余应 力 ， 量值 有 限。 ． 但 ６５蜗壳设计技术很成熟 ， ． 选材谨慎 ， 制造工 艺稳定。 国 内丰满水 电站 已有 ６ Ｏ多年历史 ，世界上还能找到年过百岁仍在 ６６我国有专业化 的水 电施工队伍 ，有安装和焊接蜗壳的丰富 ． 服役的水 电站 。③弹性垫层 一般都敷设在设计规定的范围内。
水轮机蜗壳进人门设计方案解析法研究20110414
⽔轮机蜗壳进⼈门设计⽅案解析法研究20110414⽔轮机蜗壳进⼈门设计⽅案解析法研究王治国（哈尔滨⼤电机研究所，哈尔滨150040）摘要：本⽂通过选取⽬前设计和运⾏的⼀些机组，对⽔轮机蜗壳进⼈门设计⽅案解析法的研究，从中总结出影响进⼈门刚强度的主要因素，以确定对于混流式机组蜗壳进⼈门设计时应采⽤的合理结构形式。
关键词：蜗壳进⼈门；解析法；刚强度The Research of the design scheme for the manhole of spiral case appliedanalytic calculation methodWANG Zhi-guo( Harbin Institute of Large Electrical Machinery, Harbin 150040, China )Abstract: at this paper, the research of design scheme for the manhole of spiral case applied analytic calculation method is completed by choosing the current design and operation of some of the turbine units, which summarizes research into the the main affect factors to stiffness and strength of the manhole of spiral case, next the reasonable structure of the manhole of spiral case will be determined for Francis units.Key words::the manhole of spiral case, analytic calculation method ,stiffness and strength1 前⾔近年来，随着混流式⽔轮机组设计与制造的增多，随之也产⽣了⼀系列问题。
水轮机的蜗壳尾水管及气蚀课件
尾水管内的压力分布会影响水流速度和能量回收效果，需要对尾水 管内的压力分布进行详细分析，以指导尾水管设计。
04
气蚀现象与防治措施
气蚀现象的产生原因与危害
产生原因
气蚀是由于水流在低压区域产生气泡 ，随后在高压区域破裂的现象。气泡 破裂时产生的冲击力和高温对材料表 面造成破坏。
危害
气蚀会导致材料表面的剥蚀、坑蚀、 疲劳破坏等，严重影响水轮机的性能 和寿命。
气蚀的影响因素与机理
影响因素
水流速度、压力变化、材料性质、气泡大小及数量等。
机理
当水流经过低ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ区域时，溶解在水中的气体析出形成气泡。气泡随水流进入高压 区域后迅速破裂，产生高能冲击和局部高温，对材料表面造成破坏。
气蚀的防治措施与方法
选用抗气蚀性能 良好的材料
采用具有高韧性、高强度和 良好耐蚀性的材料，如不锈 钢、钛合金等，以提高材料 的抗气蚀能力。
长度与转弯半径
蜗壳的长度和转弯半径应 设计得足够大，以减小水 流的速度和涡旋强度，降 低能量损失。
蜗壳的性能分析与优化
压力分布
通过对蜗壳内水流压力分布的分析，可以评估蜗壳设计的合理性， 以及发现可能存在的气蚀风险。
湍流强度
降低蜗壳内的湍流强度有助于提高水轮机的效率，可以通过优化蜗 壳的几何形状和尺寸来实现。
水轮机的故障诊断与预防
振动故障诊断
01
通过对水轮机振动信号的监测和分析，可以判断设备是否存在
故障，以及故障的位置和程度。
气蚀故障诊断
02
气蚀是水轮机的一种常见故障，通过对设备表面的检查和探测
，可以发现气蚀的存在，并及时采取修复措施。
预防性维护
03
水泵水轮机蜗壳设计
水轮机蜗壳设计的合理方案。
2.1 控制方程
本文研究水轮机蜗壳在工作条件下的稳定性能，涉
及复杂的流体动力学问题。由于流体机械内流动特点及
流场特性的多样化，本文基于国内外流体动力学研究所
普遍采用的计算流体力学技术，以计算机技术为基本，对
水轮机蜗壳设计所需的动力学方程进行数值模拟与分
析。质量守恒方程为：
∂ρ ∂t
在国家经济发展与人们日常生活中，能源扮演着至 关重要的角色，占据着不可替代的位置。工业革命至今， 世界各国人口基数快速增长，科学技术与经济发展飞速 前进，人们的生活水平也不断提高。因此，社会发展对能 源的需求量呈现出指数增长的趋势。社会的快速发展及 科学技术的不断进步，离不开环境能源的持续性供应。 传统的化石能源被大力开采，造成化石能源资源紧缺，21 世纪以来，国家开始了对清洁可再生能源的开发，寻求可 替代化石能源的清洁能源，以缓解能源危机与环境问题。
的 开 发 火 热 进 行 ，能 够 满 足 当 地 企 业 和 居 民 的 用 电 需 求。小型水电站的水容量较小，随着季节的变化，水库水 位不断变化，稳定性不强。在水库水头、水流量和水轮机 转速固定的情况下，水轮机才会出现最优的工作环境，此 时，其运行效率达到最高。因此，水头的状态与转速对水 轮机最高效率有直接影响。传统的水轮机组转速与电网 频率同步且无法进行实时调节，而且无法长时间在最优 工况下工作；采用全功率变流器组件驱动的水轮机组，可 以实现转速调节，获得最高的工作效率，提高水能利用效 率。在应对电力系统负荷变化工况时，传统的水轮机组 对输入功率的调节能力较弱，难以实现快速反应和调节， 无法满足电网快速、精确地调节电力系统频率的要求。
水轮机组的稳定性能是水电站正常运行的关键因 素，特别是高水头水电站的水轮机组，其蜗壳强度及稳定 性能更是决定水泵稳定运行的根本 。 ［1-3］ 本文对市场 上 的 可 逆 水 轮 机 蜗 壳 进 行 设 计 研 究 时 发 现 ，其 设 计 方 法 与 实 际 工 况 对 水 泵 性 能 的 多 样 化 要 求 相比 ，存 在 或 多或少的问题。
SolidWorks在水轮机金属蜗壳展开中的应用
（编辑 昊 天）
助绘图—将样条线、椭圆等转化为多义线（用于数控编辑）命 令，将其转化为数控下料机识别的文件，如图 4 所示。
!!!!!!!!!! 作者简介：李后彬（1983-），男，助理工程师，主要从事加工工艺编制
第五步：将转换好的文件载入数控下料机中，就可以
工作。
实现数控下料出蜗壳环节。
收稿日期：2009-09-02
削厚度较小的塑性材料时产生。前刀面磨损时，切屑在前
!!!!!!!!!!!!!!!! 基金项目：武汉市市属高校 2009 年度科研项目（武教高 2009K164）
损主要包括机械磨损和热、化学磨损。机械磨损是由于工 件材料中硬质点的刻划作用引起的，而热、化学磨损是由
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Research on the Reason and the Treatment about the Damage of NC Turning Machines’Cutting Tools JIAO Hong-wei
（Department of Mechanical Engineering，Wuhan Vocational College of Software and Engineering, Wuhan 430205, China）
重点介绍了 SolidWorks 在水轮机金属蜗壳展开中的应用，为水轮机金属蜗壳的展开提供了另一种思路与方法。
关键词：SolidWorks；水轮机；蜗壳模型；蜗壳环节的展开
中图分类号：TP391.7
文献标识码：A
文章编号：1002－2333（2009）11－0114－02
The Application of SolidWorks on the Unfolding of the Metal Spiral Case for Turbine LI Hou-bin
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在展开图中连线 S1、S2…S10，并在其上量取相应的素线长度，如 L1、 L2、L8…，从而定出相应的点 P1、P2、P3…P10。将其连成光滑曲线，即 可完成圆锥面的展开图。
116 2009 年 8 月 ( 上 )
[参考文献]
[1]朱明慧,从丽茹,李军.轻质油裂解 C9 馏份合成石油树脂[J].石油化工,1993. [2]汪宝和,刘邦孚,许松林等.芳烃石油树脂的生产及研究进展[J].现代化工, 1997. [3]赵开鹏,韩松.裂解 C9 芳烃的综合利用.[J]石油化工,1999. [4]田玉廉,我国石油树脂生产应用及展望.[J],中国涂料,1997. [5]彭高聪,路宝田.浅色石油树脂的研究 I 树脂合成与生产机制.[J].涂料工业, 1997.
115 TECHNOLOGY TREND
连，即可完成圆柱面的展开图。 5 圆锥面的展开 蜗壳的上、下内侧面均为圆锥面，如图 5：
图５
（上接第 114 页）
表 ２ 试验结果
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在作圆锥面的展开图时，首先，在正视图中延长锥面的外形轮廓线 交于一点 （S 点），即为圆锥的锥顶，根据 S 点可量取扇形展开图弧形 的半径 Ls 和 Ln。然后，求扇形总的展开角 ω=Rs /Ls×3600 。接着，
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图４
在作圆柱面的展开图时，首先，俯视图中反映素线的实长，可从 俯视图中作水平线，确定展开图 Y轴方向的界线。然后，在水平线上作
垂线交于正视图，并依次量取正视图上相应的小段弧长1.2 ，2.3 … 6.7 。因为正视图中反映半径为 R 的圆弧实形，所以小段弧长即为展
开图 X轴方向的长度。最后，根据对应点号，分别作出交点，依次相
由表 2 可知，最佳试验条件为：物质 A加入比例为 1%，反应时间 为 2 小时。
4 结论 1） 对乙烯裂解车间的 馏份经蒸馏后，在聚合前加入物质 A， 降低聚合原料中双环戊二烯的含量，从而可获得 7 号浅色 C9 石油树 脂，比常规生产的树脂要浅 3~ 5 个色号。 2） 7 号浅色石油树脂的软化点及酸值质量指标满足 HG2231- 91 的要求。
大化水电站扩建工程的水轮机蜗壳流道结构复杂，施工难度大， 为了加快施工进度，建设方决定流道衬砌钢板兼作施工模板，这就要求 对水轮机蜗壳流道各个结构面进行展开图设计，以避免制作施工钢模板 中大量的返工浪费。本文结合大化水电站扩建工程的实际情况，针对水 轮机蜗壳流道曲面展开图的设计，总结常见曲面展开的方法，可供类似 工程参考。
应用科技
水轮机蜗壳曲面展开图的设计
苏宏敏 冯娟玲
（广西电力工业勘察设计研究院，广西南宁 530023）
［摘 要］ 大化水电站扩建工程的水轮机蜗壳流道结构复杂，施工难度大，为了加快施工进度，建设方决定流道衬砌钢板兼作施工模板，这 就要求对水轮机蜗壳流道各个结构面进行展开图设计，以避免制作施工钢模板中大量的返工浪费。 ［关键词］ 蜗壳；曲面；展开图；设计
5） 上内侧面。为倒置的正圆锥面，锥轴与水轮机主轴重合。 6） 下内侧面。为正圆锥面，锥轴与水轮机主轴重合。 7） 前底面。为正圆柱面，柱面上的素线垂直于正立投影面。 2 扭锥面的展开 蜗壳的顶面和底面都是扭锥面，如图 2：
图３
4 圆柱面的展开 蜗壳的前底面和前外侧面均为圆柱面，如图 4：
图２
在作扭锥面的展开图时，先将扭锥面上相邻两条素线之间的小块扭 锥近似看作四边形平面，边接其对角线，则可把扭锥面分为若干个三角 形平面。然后分别求出三角形三条边的实长：一条边为扭锥面上的素
6 结语 曲面的展开图设计在工程中经常会遇到，本文结合大化水电站扩 建工程的实际情况，总结扭锥面、蜗形柱面、圆柱面、圆锥面等多种典 型曲面展开的设计要点，可供类似工程参考。 作者简介：苏宏敏，1979 年生，男，广西南宁人，学士学位，从 事水工建筑物施工与设计。
[参考文献]
[1] 武汉水利电力学院编著.工程曲面的几何计算与展开[M].水利出版社, 1980.
图１
1） 顶面。为扭锥面，它的直导线为水轮机主轴，曲导线为空间曲 线，导平面为水平面。
2） 底面。为扭锥面，它的直导线为水轮机主轴，曲导线为空间曲 线，导平面为水平面。
3） 后外侧面。为蜗形柱面，柱面上的素线平行于水轮机主轴，均 为铅垂线。
4） 前外侧面。由圆柱面和平面通过相切衔接组成。柱面上的素线 平行于水轮机主轴，均为铅垂线；平面为铅垂面，与上游进水口连接。
3 蜗形柱面的展开 蜗壳的后外侧面为蜗形柱面，如图 3。柱面上的素线都是铅垂线， 俯视图中反映了蜗形曲线的实长，正视图中反映柱面上素线的实长。在 作扭锥面的展开图时，先量取相邻两素线之间的曲线长度，并在 X轴方 向依次定点。然后分别量出素线上、下两端点的高程，并在 Y轴方向依 次定点。最后根据对应座标点，分别描点，依次相连，即可完成蜗形柱 面展开图。
1 水轮机蜗壳流道结构 图 1 为大化水电站扩建工程的水轮机蜗壳流道混凝土结构，从图 中看出，蜗壳流道表面由以下结构面组成：
线，俯视图中反映它的实长，如 P1A1、P5A5；另一条边为对角线，根据 对角线两端高程差和俯视图中的投影长度，用“勾股定理”求出实长， 如 P1A2、P4A5；第三条边为扭锥面上的小段曲线，同样采用“勾股定 理”求出实长，如 A1A2、P4P5。最后，根据各边实长作出相应的各个三 角形，依次拼画在一起，就可以近似得出扭锥面的展开图了。值得注意 的是，当划分的三角形数量越多，展开图设计误差越小，根据工程经 验，划分三角形的底边 （扭锥面上的小段曲线） 一般不宜大于 0.3m。