| 发明《液压式水轮机》简称 N6的目的， 是为提高水轮机将水能转换成机械能的效率。具 特点或称为特征的有： 1， N6进出口间的压力差较小， 可一台或若干台同时工作， N6需水流有一定压力工作 才会正常。 2， 水流对 N6作用时间长， 作用时间最长可占圆周长的 75% ; 作用面积大， 作用面积最 大可占动轮表面积的 75% ; 在 J点尺寸确定后， 流量 Q的大小对 N6的转速 n有直接影响， 为了提高转速， 作用面积可选在 25%， 还可更小。 一般流量越大对 N6的转速影响越高， 流 速越高功率就越大， 甚至可能提高功率几十倍或更多。 3， 水流对 N6作用点为动轮的外沿， 相当于把作用点选在杠杆装置力臂的最远端， 再加 上动轮外沿很容易加厚， 有足够的质量来获得需要的离心力和惯性力。 使 N6有足够的刚性 来工作， 可省去调速器， 大大的简化了设备。 4, 水流对 N6只会产生径向力， 产生的轴向分力小得可忽略不计， 这样可大大的提高 N 6的工作效率 n。 5， N6结构简单容易制造， 特别是对大功率的水轮机具有划时代意义， 一台水轮机甚至 可能达 率一千万 k w以上， 这一点是现在水轮机无法实现的。 6， N6、 J点尺寸实际就是动轮与机壳的间隙尺寸， 水流是在无堵挡下通过， N6、 J点水 流截面积设计上远远小于对应的叶齿高 a的面积， 从液压机原理知道， 在相同压力下面积越 大作用力就越大。 由于有这种比压关系， 又需在较高的水压下工作， 特将 取名 《液压式 水轮机》。 7， 水流对 N6产生的摩擦力远远大于现在的水轮机， 水流作用在 N6动轮表面积可高达 75% , 并且有 70%是水与水之间的摩擦， 水在高压下水之间产生的摩擦力是巨大的。 8， N6联接在水头最低端， 能最大成度利用水的液压力， 叶齿槽中的水没有被挤压走有 两个好处， a， 叶齿槽中一直存留的水本生就具有压力， 可抵消水流向上的压力而减轻轴承 的压力。 b， 叶齿槽中水一直存留可减少 N6流量 Q的需求， 最大成度提高水流的利用率。 N6是因能源危机而出现的事物， 要求有多大的保护范围都不为过， 以上 8点特征是跟 现在使用的水轮机的一些区别， 凡涉及或变向涉及 N6特点或称为特征的， 介质为水或其它 液体， 包括立式和卧式的 N6都请求纳入保护范围。 |
能源技术，水力发电：水电为清洁能源，再生 能源，受国家能源政策提倡而大力发展。 由于前期投入巨大， 需筑堤坝建水库， 对发展水电受到一些影响。 二， 背景技术- 水轮机是将水流转换成机械能的机器，现在使 用的有反击式水轮机有：混流式水轮机、 轴流式水轮机、 贯流式水轮机等等； 以及沖击式水轮机有： 水斗式水轮机、 斜击式水轮机、 双击式水轮机等等。 说
主要技术特点. -
1， 水轮机是通过压力来工作的， 水流通过水轮机进出口后水压略等于零。
2, 水流与水轮机作用面积较小， 作用时间书较短。
3， 水轮机受水流依作用后往往会产生轴向和径向 分力， 而轴向分力是往往无用的， 所以效率 η—般在 80%左右。
4, 水轮机加载负荷后， 水轮机转速有时会不稳定， 需副加调速器。
三， 发明内容：
《液压式水轮机》， 简称 Ν 6. Ν单位牛顿， 一般泛指功率， 6。 取其顺的意思。
设计目的： 提高水轮机水能转换成机械能的效率。
Ν6其特点为：
1， Ν 6进出口压力差较小， 可一台或若干台同时工作， 水轮机需要水流一定压力工 作才会正常。
2， 水流对 Ν 6作用时间长， 作用时间最大可占园周长的 75% ; 作用面积大， 作用时 间最大可占动轮表面积的 75% ; 在 J点尺寸确定后 （ J点位置见 "图 1 "所示)， 流量 Q的大 小对 N 6的转速 n有直接影响， 一般流量越大 N 6转速越高， 流速越高功率就越大。
3， 水流对 N 6作用点为动轮外沿， 相当于把作用点选在杠杆装置力点的最远端， 再 加上动能外沿很容易加厚， 有足够的质量来获得需要的惯性力。使 N 6有足够的刚性来工作， 可省去速器。
4, 水流对 N 6只产生径向力， 产生的轴向分力少得可忽略不计， 这样可大大提高 N 6 工作效率 η。
5， Ν 6结构简单， 容易制造， 特别是大功率的水轮机 Ν 6具有划时代的意义（功率可 能达 1000万 K W /台）。
6, N 6J点尺寸实际就是动轮与机壳的间隙尺寸,水流 是在无堵挡下通过， N 6J点水流 截面积设计上远远小于对应的齿高 a的面积,液压机原理知道,在相同压力下面积越 大作用力 就越大。 由于有这种比压关系，特将 N 6取名为 《液压式水轮机》。
7, N 6产生的摩擦力远远大于现在的水轮机,水流作 在 N 6动轮表面积高达 75%，并 且有 70%是水与水之间的摩擦，水在高压下水之间产 生的摩擦力是巨大的。
8, N 6联结在水头最低端， 其工作流程为： 水库门闸 1, (控制流量 Q)—管道 2， （输 送水流）一闸阔 3， （调节 N 6流速）一压力表 4， （观察 N 6进口处压力）一《N 6》 5, (—台 或若干台）压力表 6， （观察 N 6出口压力）一闸阀 7， （调节 N 6出口压力） 一管道 8， 使水 流进入河道。 四具体实施方法：
( )水轮机 N6初级设计：
1, 有一水电站水头高 160M, 流量 4M 3 /S, 设计安装六台 N 6， N6动轮尺寸为： Φ=2Μ， 宽 = 1M， J点高为 0.07Μ， N6出口压力为 10 kg/ cm 2 ，
因 N6出水口压力为 10 kg /cm 2 进水口压力为 16 kg/ cm 2 ， 其六台间 N6压力为： 1kg 就是说 N6间有 10M落差。
2，计算设计 N6所需数据-
①求水头最大机械能：
4000KgX160M/S÷102Kg. lM/S^6275Kw
②求 N6, J点流速：
4MVs÷ (0.07raXlmXlm) /s=57.14285714m/s
③求 N6转速：
57.14285714m/s÷6.2832m=9.1528 γ /s^549 v /min
④求 N6最大功率：
4000KgX 160m/s÷102Kg. m/s=6275Kw
⑤求最后一台水轮机功率：
4000KgX100m/s÷102Kg. m/s^3922Kw
⑥求平均功率和总功率：
(6275Kw-|-3922Kw) 12=5098.5KwX6=30591Kw
«， 水轮机 N6动轮的设计计算：
1, 初步确定 N6动轮尺寸： 外沿 Φ=2000隱， 有效宽度 =1000隱， 为了减少水流对机壳 的摩擦损失， 增加动轮的摩擦力， 动轮的端特增设隔离挡圈， 尺寸为： 内径 Φ=1600ππη 外径 Φ=2140画， 厚 =45醒， 动轮的孔径由轮轴的需要而定， 初选 Φ=325麵， 设计上尽量加 厚动轮的外沿， 以获满意的惯性力。 具体尺寸见 "图 2"
2, 初步确定动轮叶齿数量， 选择 h， a, b， C, 的数据：
由于 J点选取 70顏， h， 应选 200醒左右， 故周长 6283.2麵的动轮应选 31叶齿。 叶齿厚 h=6283.2 mm +31=202.68 mm
叶齿髙 a=202.68謹 X0.5=101.34腿
叶齿槽宽 b=202.68 mm X0.7 = 141.88 mm
叶齿顶宽 c=202.68 SBBXO.3=60.80議
3, 选择动轮材料，材料校核，及动轮力矩较大处 强度校核：
①选动轮材料： 选择铸铁 HT250或 HT300为动轮加工材料， HT250的抗拉强度
。 b=200— 270 N/醒 2 ， HT300抗拉强度 o b=23— 340 N/議 2 。
下面 HT250计算校核： 抗垃强度敢取中间值 235Ν/τπ^ 2 进行校核：
235 Ν ÷9.8Ν =23.98 kg/觀 2
而许用应力 [ 0 ] = o b/n,安全系数 π取 3
C σ ] =24 kg/mm 2 ÷3=8 kg / 腿 2
②校核动轮最大力矩处应力强度是否合符强度 要求：
a.动轮键槽处：
作用在动轮的扭矩为： T=9550XN/n=6275/549X 9550= 109155.2823N. M
或： 1000 kg X (0.07raXlmXlm) X 160m=11200Kg.
预设平键的尺寸为： b=70腦， h=34mm, L=900mm
键和键槽的强度校核.普通平键应校核工作面 比压和键的抗剪强度，强度计算条件为： P =2T/dhL^ [P] N/ram 2 T= 9550000- = 9550000— =109155282.3N/mm 2
n 549
n 2X1091S5282.3JST nn T /
P = = 43.90 N /mm
325X17X900
43.9N/mm 2 < [P] 60N / mm 2
动轮键槽处材料强度符合设计要求。
b， 校核平键抗剪强度： x = 2T / d b L=2x 109155282.3/325 X 70 x 900 = 10.66 N / mm 2
10.66N/mm 2 < [ τ ] 90N/mm 2
平键的抗剪强度符合设计要求- C 动轮立筋内侧处材料许用应力强度：
8K g/mm 2 = 500mm x 3.1416 x 100mm = 1256640 K g d, 动轮立筋内侧处所受应力强度：
11200K g/m x (2000mm ÷ 500mm) =44800 Kg
因 1256640 K g远大于 44800 K g， 此处符合强度要求。
结论： 通过以上计算使用铸铁 HT250强度符合要求。
4， 动轮隔离挡圈的设计要点：
a, 增加动轮挡圈是为了增加动轮的摩擦面积， 增加工作效率， 减少水流对 N6机壳 两端摩擦， 减少水温升高。
b， 精密铸造下动轮叶齿能保证基本正常， 不影响动轮动平衡的情况下， 隔离挡圈 可与动轮联体铸造。
c 为了提高动轮加工精度， 隔离挡圈与动轮选用分别制造， 精加工后用用 32个 M 24mm内六角螺丝联接，螺孔在动轮 02700mm处均勾分配。为了方便对位挡圈和动轮 设有 子口方便对位。
， 水轮机 N6轮轴设计及强度计算-
1， 轮轴的材料选用 45#钢， 按扭转强度进行初步设计计算， 轴的直径 d: d≥ A。 ^N/ n = 6275/549 = 11。 8x 2.25258 = 26.58 c m
因键槽而加大 5%:
26.58 c mx 1.05 = 27.90 c m = 279mm 为保证轴的强度安全 d选 300m m。
轮轴选 d =300mm按扭转强度进行初步校核：
ττ = Τ / WT « (955000 x N / n) ÷ (0.2 x < Γτ 7 N / cm 2 τ τ «955000^ / (0.2 X 30" =2021.39N / cm
' 549 扭转剪应力， 2021.39N / 远小于许用扭转剪应力， 3000 N / Cm 2 , 根据对水 轮机 N6受力分析， N6主要载荷受力为径向力， 轴向力小得可忽略不计， 弯扭合成强度计算 和刚度计算暂省。
2, 水轮机 N6轮轴的结构设计: 轮轴左起 1。 三爪联轴器 500mm， 0306mm, 2。 园螺母 M320mm x 4mm
H=25mm两件， 轴上退刀槽 8mm， 螺纹长度 50mm， 油封位 60mm， 0312mm,
3. 单列圆锥滚子轴承， 型号 32064， 其数据 d 320， D480, r 100, B100, c 74, 转速： 用 脂润滑为 530 r /m i n， 油润滑为 670 r /min, G七（径向载荷 / K N ) 1540K N，
G o z (轴向载荷 / KN) 3000KN, 数量 2套， 占轮轴位 197mm， 4。 机壳左端密封段长 440mm, 直径 340mtn, 轴肩 45mm， 直径 385mm， 5。 动轮： 宽 1045m m， 直径 325m m, 6。 机壳右端密封长 440mm， 直径 320mm， 7。 单列园锥滚子轴承： 型号 32060， 其数 据 d=300， D=460， r =100, B=100, C=74, 转速： 用脂润滑为 560 r / mi n， 用油 润滑为 700 r / min, G z (径向载荷 / K N ) 1520K N， G o t (轴向载荷 / K N ) 2940 KN, 数量 2套， 占轴位 197mm， 8。 园螺母 M300mm x 4mm， H=25mm, 数量 2件， 退刀槽宽 8mm， 深 4mm, 嫘纹长度 50mm， 末端 50mm, 直径 292mm， 轮轴总长为：
3090mm。 轴的结构设计见（图 3), 轮轴具体尺寸见 （图 4)， 回火热处理。
ΦΦ, 水轮机 N6的机壳设计计算：
1,机壳为高压水容器， 保证安全使用及为重要， 设计上应采用较高的安全系数根椐对 水轮机 N6的受力分析， 可按以下公式进行机壳的厚度计算， 依据具体情况再适当
加厚， 其公式为：
δ=Ρϋ /2 [σ] Cm [σ] =o b / n 式中： &=机壳壁厚 Cm， P-机壳内工作压力 kg/ C , D=机壳内径 cm
[o] =所用材料许用应力 Kg I cm , σ b所用材料抗垃应力， n=安全系数， 一般选取 3— 5。
δ壁厚 =16X214/ 2X1000=1.712 cm
2, 选择水轮机 N6的机壳材料及机壳厚度：
从安全上考虑采用铸钢， 初选 ZG310— 570 (ZG45)或 ZG270— 500 (ZG35), 试选 强度较差的 ZG35, 该牌号铸铁抗垃强度 270—500N I mm , 取 σ b中间值 385N / mm , 许用应力 [σ]， 安全系数 η取 5，
a，当选择铸钢 zG35，取中间值 385N /mmClKg «10Ν )时，机壳的最小壁厚 δ：
[σ ] =3850Κ % I cm /5=770K % I cm δ =16x214/2X770=2.378 c m b， 当 o b取最小值 270N / mm平方时的机壳最小壁厚度：
[ σ ] =2700 K s / cm / 5=540 g / cm
δ =16x214/ 2X540=3.17 c m
保险起见选 35mm厚作为水轮机 最终选择厚度。
3， 根据轮轴的结构设计初步确定机壳各部分的尺 寸及对应力最大处的强度校核： 为了装配方便， 机壳需设计为上下分合式， 装配时机壳能分开， 成为上下两部分， 上 半部水流进出口部， 下半部为重力支撑部
A， 重力支撑部基本尺寸见（图 5):
a， 右端轴承见（图 6)， 由两个单列园锥滚子轴承 （型号 32060)组成， 轴承压盖 由 M100螺丝或双头螺柱与轴承座联接， 由于轴承所受负荷较大， 需用四个螺丝联接， 为了 方便轴承盖与座之间定位， 应设计两个定位销， 左右端轴承座与盖尺寸基本相同， 只是左端 内径大于右端 20mm， 左端轴承盖见（图 7)。 b， 轴承座与主体机座联接由厚 40— 45mm半园锥体完成， 试校应力最大处强度， 即轴承座与半园锥体联接处， 许用应力取 5.4K g / mm。
5.4K g X (460+90) /2X3.1416 x 40=186611.04K g c， 校核左端轴承座与半园锥体联接处强度， 及许用荷载：
5.4K g X (480+90) / 2X3.1416 x 40=193397 K g d， 水轮机 N6机壳所受总载荷：
16 K g X214X109=373216K g e , 左右两轴承座许用承受载荷：
186611.04K g + 193397 K g =380008.04K g , 380008 Κ g > 373216 Κ g 两端轴承座与半园锥体联接处许用应力大于总 负载， 校核符合要求。
f ， 左端轴承座与左端轴承盖尺寸相同， 因轴承 32064, 外径比右端轴承大 20mm， 半园锥体与轴承座的联接也应加大 20mm， 其他尺寸相同， 半园锥体如果影响螺栓联接， 可 选用双头嫘柱联接。
B, 水轮机 的端面密封：
端面密封是-种旋转密封，水轮机 N6机壳设有端面密封，两端端面密封位置的轴 左 为 340mm，右为 320mm，如（图 8)所示各圈环内外径相差 20mm外，其他尺寸基本相同， 静环用两个 12m m定位销固定在机壳上， 机壳端定位销为过渡配合， 静补扎； ¾间啄 ΘΕ1甘。 动环由定位销固定在移动挡圈上， 移动挡圈定位销为过渡配合， 动圈上孔为间隙配合， 移动 挡圈由对称的两平键固定在轴上， 定位平键 b = 14， h = 14, L =20， 轴上定位平键为过渡 配合， 定位平键与移动挡圈为间隙配合， 移动挡圈带动动环能轴向移动， 以调节静动环磨损 位置， 延长端面密封的使用寿命。 挡圈 7定位绡为过渡配合， 静环孔为间隙配合， 为固定静 环不打转， 挡圈 7与橡胶垫圈 8接触面应增设凹凸纹， 以增加挡圈 7与橡胶垫圈 8之涧的摩 擦系数， 橡胶垫圈 8设计作用为弹簧， 在一定范围能维持动静环间的压力， 防止水流流出系 统。橡胶垫圈 8受力大小由调节压盖 9压力耒完成，调节嫘丝采用双头螺柱 G B900— 76， A 型^ =2 d = 16, L=80, 因调节螺柱左端在 480mm处， 右端在 460mm处， 用四个螺柱耒 进行调节比较适合。 端面密封的材料选择： 静环材料为碳化钨， 动环材料选 9G r l8, 0型 密封圈材料选丁腈橡胶。
C , 水轮机 N6机壳上部， 基本尺寸见（图 9):
1，水轮机 N6上部为水流进出口部，为什么将水流进出口 在 N6上方呢？主要考虑 水流在下方运动会对动轮产生向上的升力， 动轮自重会抵消大部分升力， 从而大量减轻了两 端轴承的负荷， 延长了轴承的使用寿命。
2，进出口选在水轮机上部方便与系统联接， 便安装进出口之间的"隔断"，所谓"隔 断"是防止水流在进出口之间短路联通， 阻断水流按设计方向流动， 并承受动轮向上的部分 压力。
3， "隔断"的材料选择及安装：
a , "隔断 "加工材料从经济角度考虑用低强度铸铁 （H T 10— 26)， 铸造后精加工 成内径 2000mm， 外径 2140mm， 宽 1000mm的园圈， 再一分为四， 即一个园圈可供四台 N6使用， 分割线以内圈为基准， 外圈分割弧长应小于 1570mm, 安装尺寸应紧贴机壳内园 上方， 安装后形成上小下大便于水流进出， 进出口尺寸： lOOmmxlOOOmm ,
b , 选择 "隔断"固定在机壳上所需螺栓及数量：
计算 "隔断"承受水流的剪应力
16 K g x 7 x 100 = 11200 K g 选泽螺栓 M24X 80,一排 5个 X 5排，査表 5— 1紧联接螺栓的许用轴向垃力（静载荷）
M24=21 K N , 25个螺栓 = 105 T , 紧联接不会出问题！
计算嫘拴间的中心距： （嫘栓中心靠边 40mm )
轴向 （1000mm- 80m m ) ÷ 4 =230mm , 径向 （1570m m- 80mm ) ÷4=372. 5mm "隔断 "厚 70mm， 是机壳厚 35mm的两倍， 如果"隔断"变形会引起机壳变形， 为 了使"隔断"能与机壳贴得更加紧密， 应在轴向两孔间开槽， 只留 15-20mm联接， 这样"隔 断"与机壳会贴得更加紧密， 也不会引起机壳变形。
4, 水轮机 N6散热片的设置：
增加散热片是为了增加 N6的散热面积， 是控制 N6温升过高的重要措施， 水流经过 N6的地方， 尽量都要设置散热片， 两端放射状设置与中间轴向设置连接成一体， 上下机壳 能设置的地方都要设置， 设置位尽量避幵嫘孔。
散热高选 100— 200m m， 厚选 10—15mm， 间距选 100— 200mm， 散热片所有的角 都应设计为园孤。
5，水轮机 N6上下机壳精加工应在组合后一起完成，最好" 隔断"与动轮间留有 0. 02 —0. 20mm加工余量， 由相互研磨完成， 以达到 "隔断 "动轮间的理想摩擦间隙。
ΰΰ. 7ki^il.N6的联榇„ 联轴器及联轴器平键的校核： 1， 水轮机 N6的上下联接：
a， 从前面已知 N6的工作总压力为 373216K g， 预选 50个 M42mm螺栓。 螺孔 Φ 44mm,嫘孔中心距机壳的外边 35mm，内边距 7mm， A边孔 14个，孔间中心距 150mm， B边孔 14个， 孔间中心距 151.67mm, c边减去共用孔共 14个， 孔间中心距 163.75mm， D边减去共用孔共 8个， 孔间中心距 85mm， E孔中心在 Φ1150， 用 M36螺拴， 孔径 Φ38 mm, 共 24孔， 孔间中心距 157.08mm。
b, 每个螺栓承受垃应力为：
373216 K g÷50 = 7464.32 K g
c , 校核螺栓所受拉应力-
7464K g÷ (21 2 X 3.1416) = 5.39K g / mm 5.39K g≤ [ σ ]
d， 为了 Ν6上下联接方便定位在对角或四角设置定位销 ， 直径可选 012mm。
2， 水轮机 N6与发电机联接：
a，是否使用离合器根椐实际情况而定，暂时 用牙嵌式联轴器，联轴器的尺寸见（图
10) ：
b， 联轴器的选择应满足如下强度条件- T = ( + ） T≤ [T] N. m
c 1 2
式中： T一联轴器传递的名义扭矩 N. m ^—发动机类型系数， ^—工作机 类型系数， [T]许用扭矩 。 m， 决定联轴器的型号
T =9550x 6275 I 549 = 109155.28 N / m 査表： , 水轮机为 0.5; 2 发电机选 1.2
T C = (0. 5+1.2) X 109155.28= 185563.98N. m
没査到 [T] =185564N/m相应联轴器， 联轴器应自行设计制造。 3， 水轮机 N6与发电机地面基础联接：
a， 地面基础选用高标号钢筋混泥土水轮机发电机 的联接底盘。
b , 水轮机 N6安装地脚螺丝设计为 6个 M100mm。
c， 地脚螺丝材料选 35— 45号钢， 35号钢抗拉强度为 54Kg / mm 2 , 许用抗拉强度 取 10K g I mm 2 ,
10K gx 50 2 X3.1416=78540 K g /个 地脚蟝丝抗垃强度校核合格。
4， 联轴器的校核及键的设计与校核：
a， 键的尺寸与转轮键基本相同只是长 L=480mm, 现校核键工作面的比压是否合 格：
P=2XT / d h L≤ [ P ] N / mm T =9550000x N / n = 9550000 x 6275 I 549 = 109155282.3N / mm
P =2x 109155282.3 I 306 x 17 x 480 = 87.43 N / mm 査表 8— 8， CP]轻微冲击振动载荷钢为 100—120N / , 轴的键槽能满足比 要求。联轴器材料为铸铁 [Ρ] =50— 60mm / mm ， 87.43 / mm大于许用比压， 要 想符合比压要求， 只有加大联轴器的键槽深度， h高由原来 17mm改为 25mm， 其比压：
P =2x 109155282.3 I 306 X 25 x 480 = 59.45 / mm 许用比压 ≤ [Ρ]， 59.45Ν/π/π 2 <60N / mm 2 校核符合比压要求。
b， 校核键的抗剪强度：
T =2x T / d b L=2x 109155282.3 I 306 X 70 X 480 = 21.23 N /mm 键的抗剪强度小于许用抗剪强度 [ τ ] 90N / mm , 平键符合抗剪要求。
c 联轴器的强度校核： 联轴器受应力最大处为销槽至外径 500mm的截面， 试校该 处剪应力强度， 许用剪应力 [ τ ]取小值 50Ν I 时的抗剪应力：
50Νχ (500 2 Χ π χ^- 306 2 Χ π χ^- 25 x70) =6052914.5 Ν «605 Τ
联轴器抗压、 抗剪强度符合要求。 ， 水轮机 Ν6可能出现的问题及改进方案： Ν6由于缺乏必要的实践数据不知 J点 最大水流通过能力， 就是说 N6能达到的最大转速不清楚，
1， 水轮机 N转速达不到设计速度，
a , 已知流量 Q =4/?7 3 / s , J点通过必须达到 57.143m / s， 才能达到设计的 549 r /m i n, 如果流速小于 57.143m / s , N6转速就会变慢， 假设通过量只能每分钟为一 立方米， 其流速、 转速、 功率都只能达到原设计的四分之一。
b, 流量减少功率也会同时减少是受现力学理论影 响， 如.：
160T。 m/ s =11.2T X 14.28571429m / s
表面看来该等式成立， 计算结果也相等， 如果用于动滑轮或杠杆装置的计算，等式是 成立的， 因为要想省力， 只有增加行程才能达到， 增加了路程距离也就增加了做功的时间， 省力不省功， 所以等式两边功率是相等的。
2, 水轮机 N6有功率放大功能， 这点对解决能源危机具有里程碑意义：
a， 水轮机 N6己知 J截面积为 0.07平方米， 每秒钟要想通过流量每秒一立方米的 水流， 只有增加流速才能完成， 这时流速由原来的每秒一米变成了每秒 14.28571429米，
b， 计算水流通过 J点一米距离的时间-
1 s ÷ 1428571429m = 0.07 s I m
c, 计算 J点的流量， 已知 J点每米容量为 0.07立方米： 0.07/77 x 14.28571429 (倍） = 1/π
J点 0.07秒通过 0.07立方米水流， 0.07i72 ÷ 0.07 s = m / s，正好每秒一立方米 d, 而不是原来认为的每米只有 0.07立方米， 质量只有 11.2 Γ /m而是：
1 T f X 160 m = 160 T f / m
e， 也就是说在 J点质量为 160 T每秒移动了 14.28571429米， 根据牛顿第二定律: F=ma当质量m不变时， a由原来每秒每秒 1米， 变成了每秒每秒 14.28571429米， 实际 上 a的加速度增加了 14.28571429倍， 这时作用力 F也增加了 14.28571429倍， 其等式为：
F X 14.28571429= m a X 14.28571429
f ， 如果以上等式成立， N6在流速转速降低了四分之三的情况下， 功率 N却有了十 几倍的增加， 这时 N6的实际功率为：
N = 160 T X 14.28571429m / s ÷0.102 T / s =22408.96359 K W 如果按原来的计算只有：
160T。 m/ s ÷0.102 T / s =1568.6275 KW
如果能达到设计的每秒 4立方米 N6的功率则是：
N=640T X57.143m / s ÷0.102T。 m/ s =358544.3137 K W
如果 能承受 3000KW负荷， 其计算为：
也就是说流量每秒 1立方米时， 现在 N6轴径 306mm只许用传递 3000K w功率。 g， 由于 N6具有功率放大效果，须从新设计水轮机是肯 的，但必须取得必要的实 验数据才比较可靠。 现在的 N6作为初级的试验机是必要的， 设计当初主要考虑最大限度利 用水能，所以工作面积占 75%，这对提高 N6的转速十分不利。我们知道转速越慢力矩越 ， 所需轴径也越大， 提高水轮机转速是今后探讨的主要方向， 对提高功率减少材料消耗具有十 分重要意义,现在高级的蒸气轮机转速都在每 钟 3000转以上，试算这时的 N6功率是多少-
也就是说同样的 Φ 306mm轮轴传递 6万 K w绰绰有余。
3， 水轮机 N6结构能否支持上述论断， 由于目前只是从理论到理论的一种假设， 有 必要进一步进行仔细分析- a， 水轮机 N6是在水流较高的压力下比压传动的， 在相同的宽度下， J点高 0.07 m, 而对应的 a点高是 0.10m, a点是 J点的 1.429倍。 而 a点的工作总面积也比较大， 水 流对 a点总压力为：
16K g I £τ/77 2 628.32 (周长） X100 (宽） Χ0.75 (工作面积） Χ0.5 ( a占比例） =376992 K g
也就是说当 J点截面积受力为 11200K g时， 对应的 a点受力却为 376992K g。 b， 水轮机 N6是在水流较高的压力下通过时带动的， 摩擦传动是 N6另一种传动方 式， 摩擦力等于正压力乘于摩擦系数， 公式为： F= f . N， 现计算 N6所受正压力 N:
N = 16K g X628.32X100X0.75= 753984 K g
水与水在 16K g I 压力下摩擦系数 f虽不清楚，但大于 0.7是没有问题的，就 选 0.7吧！ 这时的摩擦力 F为：
F =753984 K g x 0.7 = 527788 K g
c， 计算水流对 N6最大作用力， 即 a+F的合力：
376992 K g +527788 K g =904780 K g
d, 要多大的阻力才能使 N6不动呢？
904.78 T X ( 2000 ÷ 306) =5913.595 T
这时轮轴的扭转应力为：
5913.595 T÷ (306 2 X 3.1416 x ^ ) = 0.0804 Τ / mm
结论每平方毫米 80.4公斤扭转应力足以使轮轴或联轴器损坏。 算扭转力矩的目的 是为缩减工作面积作准备， 通过计算可将原来水轮机的工作面积由 0.75降为 0. 25， 这样会 大大的减少对水流的阻力， 增加流量对提高转速有很大的好处。
3， 对水轮机改进方案有二- a， 维持原设计方案， 使 N6成为第一代以试验为主的水轮机， 任何事物都有从低级 到高级的发展过程，水轮机 N6也不例外。从实验开始从试验中测试 N6各种压力下通过水流 的流量能力， 最大流速. 各种流速的压力损失情况， 发热及产生的涡流. 造成的振动现象都 需要一一加以测试， 从中找出最佳流速， 在每个压力段找出 N6 的最佳设计方案， 这样就能 少走弯路， 避免不必要的损失。
前面通过计算主要是 N6的轮轴和轴承强度的因素， 只利用了水流产生机械能的百分 之几， 看是可惜， 但并不造成能源浪费， 正是这一点看到了 N6发展的希望， 水轮机 N6将成 为未来世畀主要能源的提供者。 b第二种改进方案是直接修改水轮机 N6的设计尺寸， 比如轮轴的直径 d， 当水压 16 g / cm , 流量 Q=4/77 3 / s时的轴径 d =11 / n=\\ ^358544 /549=11X8.676=95.44 cm 当水压 16Kg / Cm , 流量 Q=l77? 3 时的轴径 d: d =11 ^22409 /136.418=60.24 c n 当水压 16Kg， 流量 Q=4/w 3 时 N6轮轴所需传递的扭转力矩： T =9550^=^H=6236967.577 N. m
η 549
当水压 16 k g / cm , 流量 Q=l/73 3 时 N6轮轴所需传递的扭转力矩： T =9550^=224091136.418=1568751.558 N. m
n
通过上述计算知道，特别是轮轴和轴承尺寸改 动很大，要想满足要求滚动轴承必须特 别设计生产， 或改用滑动轴承， 由于改动较大， 而数据压力、 流速、 流量等等， 又对 N6产 生具大影响， 稳妥起见， 应采用第一种改进方案。 N6在试验和实际运转中总结各种数据和 经验， 从中优选最佳设计方案， 在可靠数据支持下改动 N6设计， 才能少走弯路避免不必要 的损失。 发电机的选用， 最好以 N6为主重新设计， 尽量避免使用变速装置， 以免减少白分 Z 五至百分之二十的功率损失。 结束语：
能源危机， 环境污染， 温室效应， 解决好能源危机， 保护好人类唯一的家地球， 成为 当今世界人民的头等大事。 《液压式水轮机》 由此而生， 《液压式水轮机》 Ν6—出世就将付 于重大历史使命， 特别是对功率有神奇的放大功能， 如果实践中也能证明功率象计算中的成 几十倍的增加这一点， 这一点将对人类解决能源危机发生根本性的改 变， 用功率放大方式获 取新的能源，将是未来获取能源的主要方法。 《液压式水轮机》的诞生，最终将使煤炭、石 油、 天燃气失去幵采价值， 道理很简单， 如果水流只要一通过 Ν6， 水流立马就能成几十倍的增加 转换成机械能， 人类还会用核能、 煤炭、 石油、 天燃气来发电吗？ ！ 最后以 Ν6第一代试验 为主的水轮机为兰本， 计算动轮 Φ1ιη、 Φ 10m水轮机 Ν6的计算作为结束语：
1， 水轮机 N6， 动轮 = Φ1ιη， 宽 = lm， J点 0.03， 流量 Q=4/n 3 / ， 作用面积=
0.25， a点 =0.05, 工作压力 = 16K g / c m平方， 试求最大功率 N及所需最小轴径 d： a , 求水轮机 N6， J点流速 V及转速 n:
3
V =4/π / s ÷ (lm x 0.03m) = 133.3333m / s n =133.3333m ÷ 3.1416m = 42.4412 r / s =2546.4725 r / m i n
b， 计算水轮机功率 N及所需最小轴径 d :
=836601.098 K w
2， 水轮机 N6， 动 = Φ10ιη, 宽 lm (1个单位有效宽另加挡圈 0. lm, 可同时设 六个）， J点 0.35m， 流量 16k g / cm , 作用面积 =0.25， 计算水轮机 N6的功率及所需最小轴径 d :
a， 计算水轮机 N6， J点流速 V及转速 n :
V=20m 3 / s ÷ (lmXO.35m) =57.14286m / s
n =57.14286m / s ÷31.416m X60=109.13456 r / m i n
b， 计算水轮机 N6最大功率 N及所需最小轴径 d：
= 10756302.52 K W
上面虽只对 N 6作了简单估算， 确为今后提出了奋斗目标， 一但实践中也能证明 N6 确实对水能有放大功能， 那怕是就一两倍， 也预视着困挠人类的能源危机已得到基本解决 ！
Next Patent: HORIZONTAL TYPE DIESEL ENGINE