[發(fā)明專利]一種用于風力發(fā)電葉片曲面成形的方法

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• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111906971A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設計）人: 江嘉銘;李成良;顏晨;李國良;崔俊偉;王玉通
• 申請（專利權）人: 中材科技（邯鄲）風電葉片有限公司
• 主分類號: B29C33/38
• 分類號: B29C33/38;B29C33/42;B29L31/08
• 代理公司: 石家莊開言知識產權代理事務所(普通合伙) 13127
• 代理人: 李志民

本發(fā)明涉及一種用于風力發(fā)電葉片曲面成形的方法，由帶中央控制單元的矩陣式支撐結構系統(tǒng)執(zhí)行完成。矩陣式支撐結構系統(tǒng)由2～1000個支撐模塊構成，中央控制單元控制矩陣式支撐結構中的每一支撐模塊的位置和支撐模塊的葉片曲率調整板曲率，矩陣式支撐結構系統(tǒng)中的支撐模塊能夠自主拼接而成葉片的曲面輪轂，使其形成葉片的曲面形狀。控制過程包括激光定位、自動升降、旋轉和平移，智能調整支撐結構的支撐面曲率。本發(fā)明在葉片制造過程中進行有效誤差修正和變形補償的問題，為葉片造型模具試制提供曲面精確控制，避免固定曲面支撐結構造成難以控制的形變量。縮短了葉片設計到葉片成形的過程，解決了葉片形成過程的曲率失真、走樣和凹陷問題。

技術領域

本發(fā)明屬于風力發(fā)電輔助設備技術領域，涉及一種用于風力發(fā)電葉片曲面成形的方法。

背景技術

隨著社會經濟的不斷發(fā)展，各領域的用電量不斷攀升，而利用火力、水力等資源進行發(fā)電已較難滿足人們的用電需要，越來越多的人開始關注風能這一清潔的可再生能源，以期提高發(fā)電量，保障人類社會活動的順利進行。

風力發(fā)電機的核心部件是葉片，關鍵技術是葉片曲面的成形與生產，風電葉片曲面成形的關鍵在于模具的研制。模具的研制重點在于根據不同葉片曲面開發(fā)一套與之相對應的模具曲面。由于葉片的曲面參數不同，用樹脂灌注-固化工藝生產不同葉片需要不同的葉片曲面成形模具，不但增加了葉片曲面成形工藝的模具數量，而且增加了葉片曲面成形的研發(fā)成本和生產周期，不利于新的風電葉形開發(fā)和工藝改進。風力發(fā)電的葉片曲面成形的精度容易受到葉片制造工藝的影響，葉片制造過程普遍采取灌注、粘接和固化等多個工序，很難確保風電葉片曲面在葉片制造的過程中不變形。

曲面成形技術相關的專利也非常豐富，都為曲面成形提供了相應的解決方案，但大多數的專利的應用范圍比較小，只局限于某一特定的曲面成形或某一類型曲面成形，缺乏通用性、系統(tǒng)性和自動化，也沒有葉片曲面成形過程中的形變控制系統(tǒng)和調節(jié)補償系統(tǒng)，難以滿足新的風電葉形改進和工藝升級的智能化，達不到風電葉片工業(yè)4.0，不能實現葉片曲面模塊化、數字化生產模式。葉片生產過程中產生形變會影響葉片的曲面形狀參數，進而影響風力發(fā)電效率，并且葉片曲面變形越大，后期的打磨面積也會越大。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種用于風力發(fā)電葉片曲面成形的方法，以解決現有葉片曲面成形技術無法在葉片制造過程中進行有效誤差修正和變形補償的問題，對葉片造型模具試制提供曲面精確控制，為葉片曲面的形變進行補償，降低葉片曲面成形的誤差。

本發(fā)明的技術方案是：用于風力發(fā)電葉片曲面成形的方法，曲面成形由帶中央控制單元的矩陣式支撐結構系統(tǒng)執(zhí)行完成，矩陣式支撐結構系統(tǒng)由2～1000個支撐模塊構成，能夠自動組合成多種曲面形狀。中央控制單元控制矩陣式支撐結構系統(tǒng)每個支撐模塊，根據已知的葉片參數，通過矩陣式支撐結構系統(tǒng)自動形成該葉片的曲面形狀。中央控制單元對支撐模塊的控制過程包括激光定位、自動升降、旋轉、平移和智能自動調整支撐模塊的支撐面曲率。陣列式支撐結構系統(tǒng)在中央控制單元的控制下根據葉片曲面的參數智能調整支撐模塊的葉片曲率調整板和葉片接觸點處的曲率。支撐模塊能夠進行三維模式的移動和旋轉，旋轉、移動至中央控制單元指定的位置，使其矩陣式支撐結構系統(tǒng)中的支撐模塊能夠自主拼接而成葉片的曲面輪轂，實現葉片的曲面成形。

支撐模塊由葉片曲率調整板、葉片曲率調整軸、葉片曲率支撐軸、垂直移動支撐桿、曲率支撐桿、滑行傳動件和水平移動支撐桿構成。葉片曲率調整板通過葉片曲率支撐軸活動連接在垂直移動支撐桿上，曲率支撐桿一頭通過與葉片曲率調整軸與葉片曲率調整板活動連接，另一頭連接在滑行傳動件上。滑行傳動件可在垂直移動支撐桿的滑槽內滑動，垂直移動支撐桿插接在水平移動支撐桿。水平移動支撐桿內設有渦輪和蝸桿。矩陣式支撐結構系統(tǒng)設有激光定位器、伺服電機和可視化設備，蝸桿與伺服電機連接，支撐模塊與激光定位器通信聯接，每一個支撐模塊采用激光定位方式定位。

風力發(fā)電葉片的曲面成形的過程為：