[發(fā)明專利]復(fù)合鋪層式風(fēng)力機(jī)葉片及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110009237.2
• 申請日: 2011-01-17
• 公開（公告）號: CN102108946A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李慧;王同光;吳永健
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué);江蘇天奇物流系統(tǒng)工程股份有限公司
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00;B32B21/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力機(jī)葉片技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種復(fù)合鋪層式風(fēng)力機(jī)葉片及其制造方法。?

背景技術(shù)

風(fēng)力機(jī)經(jīng)常運(yùn)行于海邊或偏僻的山頂野外，環(huán)境嚴(yán)酷。在我國某些地區(qū)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要承受更惡劣的環(huán)境條件，如東南沿海地區(qū)經(jīng)常發(fā)生臺(tái)風(fēng)，中國北方冬季的低溫等等。目前運(yùn)行的風(fēng)力機(jī)不能完全適應(yīng)于我國的氣候條件，以至于風(fēng)電設(shè)備損壞和故障時(shí)有發(fā)生，這就要求我們必須對風(fēng)力機(jī)葉片進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)鋪層型式，能夠最大程度上滿足葉片的受力特性，從而不斷改進(jìn)葉片適應(yīng)不同環(huán)境的能力。?

葉片運(yùn)行環(huán)境惡劣，由于風(fēng)的不確定性導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)運(yùn)行工況復(fù)雜多變，所以風(fēng)力機(jī)葉片承受的載荷很復(fù)雜，這樣就需要保證葉片必須滿足強(qiáng)度要求，特別在葉片中部的結(jié)構(gòu)能夠抵抗各種復(fù)雜載荷；同時(shí)，葉片要嚴(yán)格控制變形量，防止葉尖變性過大而打塔，這樣就要求葉片也要有較高的剛度特性。葉片葉根通過金屬螺栓連接到法蘭盤，葉根要有足夠的剛度才能保證葉片葉根的復(fù)合材料鋪層與金屬螺栓連接區(qū)域不會(huì)發(fā)生界面破壞。葉片主要承力部件是葉片主梁結(jié)構(gòu)，主要承受風(fēng)力機(jī)葉片運(yùn)行過程中的揮舞方向的極限彎矩。因此，葉片主梁的鋪層設(shè)計(jì)是葉片結(jié)構(gòu)能否滿足受力特性的關(guān)鍵。目前比較成熟的葉片結(jié)構(gòu)的鋪層型式，如中國專利CN?100385114?C號專利《復(fù)合材料風(fēng)力機(jī)葉片及其制備方法》所公開的葉片的主梁鋪層采用比強(qiáng)度高的玻璃布，如中國專利CN?101234531?B號專利《竹制復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片葉根預(yù)成型灌輸工藝》所公開的葉片的主梁鋪層為比剛度高并且環(huán)保的竹層積材。這兩種鋪層型式?jīng)]有結(jié)合葉片結(jié)構(gòu)的受力特性，葉片主梁鋪層采用比強(qiáng)度高的玻璃布，葉片整體強(qiáng)度高，但無法保證葉片葉根段的剛度特性；葉片主梁鋪層采用比剛度高的竹層積材，葉片整體剛度高，但無法保證葉片葉中段的強(qiáng)度特性。因此，這些葉片的鋪層型式不能最大程度上符合葉片的受力特性。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有葉片鋪層型式的不足，提供一種最大程度上符合葉片受力特性的復(fù)合鋪層式風(fēng)力機(jī)葉片及其制造方法，能提高葉片葉根的剛度和葉中至葉尖段的強(qiáng)度，減小葉片葉尖撓度。?

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣解決的：?

一種復(fù)合鋪層式風(fēng)力機(jī)葉片，由主梁、外殼、芯材、腹板結(jié)構(gòu)組成，其特征在于：上述主梁從葉根至葉尖依次劃分為三段，分別為：葉根段、搭接加強(qiáng)段、葉中至葉尖段；上述葉根段主梁鋪層為竹層積材；上述葉中至葉尖段主梁鋪層為0度單向布；上述搭接加強(qiáng)段由葉根段主梁與葉中至葉尖段主梁搭接形成，且搭接加強(qiáng)段搭接部位的竹層積材上表面為粗糙斜面形式，上述搭接加強(qiáng)段從1/3葉片長開始，搭接長度取為葉根段搭接部位的竹層積材鋪層寬度的1.5-2倍，搭接加強(qiáng)段的具體鋪層型式為：搭接加強(qiáng)段搭接部位的竹層積材下表面增鋪±45度雙向布，葉中至葉尖段的0度單向布搭接于葉根段竹層積材的上表面，且竹層積材上表面與0度單向布之間增鋪有90度單向布，0度單向布上表面自下而上依次增鋪有90度單向布、±45度雙向布。

上述葉根段的竹層積材采用等厚不等寬的鋪層型式，這種鋪層型式可以實(shí)現(xiàn)竹層積材的批量生產(chǎn)與制造，工藝性好。沿葉片展向各截面竹層積材鋪放寬度平順遞減，避免由于竹層積材鋪放寬度突變而造成應(yīng)力集中。?

上述葉中至葉尖段的0度單向布采用等寬不等厚的鋪層型式。這樣可實(shí)現(xiàn)0度單向布的批量采購，工藝操作方便。?

上述搭接加強(qiáng)段所有的±45度雙向布、90度單向布、0度單向布采用錯(cuò)層鋪放方式。這樣可以避免由于多層鋪層的起始位置相同，造成鋪層褶皺，引起應(yīng)力集中。?

上述復(fù)合鋪層式風(fēng)力機(jī)葉片的制造方法，其特征在于包括以下過程：（1）、采用竹層積材鋪層型式制作葉根段主梁；（2）、采用0度單向布鋪層型式制作葉中至葉尖段主梁；（3）、將葉根段搭接部位的竹層積材的上表面的斜面進(jìn)行粗糙化處理；（4）、在搭接加強(qiáng)段部位，于竹層積材的下表面鋪設(shè)±45度雙向布；（5）、在搭接加強(qiáng)段部位，于竹層積材上表面鋪設(shè)90度單向布；（6）、從搭接加強(qiáng)段部位，于90度單向布上表面鋪設(shè)0度單向布，并且0度單向布一直鋪至整個(gè)葉中至葉尖段；（7）、在搭接加強(qiáng)段部位，于0度單向布上表面鋪設(shè)90度單向布；（8）、在搭接加強(qiáng)段部位，于90度單向布上表面鋪設(shè)±45度雙向布；（9）上述第（4）步至第（8）步中所述鋪設(shè)過程采用錯(cuò)層鋪放方式。為了保證搭接加強(qiáng)段竹層積材與玻纖布搭接的強(qiáng)度，所有鋪層的工藝錯(cuò)層都不在搭接加強(qiáng)段竹層積材上表面斜面段。?