兆瓦级风电机舱罩壳灌注一体成型制作方法
【专利摘要】本发明创造提供一种兆瓦级风电机舱罩壳灌注一体成型制作方法，其通过有限元软件，对机舱罩壳的铺层结构按照GL2010规范进行设计；再利用三维软件设计出预埋件位置、灌注布管图、真空耗材的位置；然后根据设计逐步进行生产。本发明由于采用灌注工艺替代手糊工艺，降低了铺层厚度，提升了铺层的效率，并且大幅度减少了材料的用量；能够快速的加工兆瓦级风电机舱生产，有利于风电新项目的开展与实施；改善了工人的操作环境。
【专利说明】兆瓦级风电机舱罩壳灌注一体成型制作方法
【技术领域】
[0001]本发明创造涉及一种兆瓦级风电机舱罩壳的制作方法。
【背景技术】
[0002]风电行业现行制作机舱罩壳的方式主要是手糊工艺制作机舱罩壳，上述制作方法存在如下问题和缺点，对生产的机舱罩壳质量有较大影响:
[0003]1、产品质量不稳定，产品生产质量受工人操作影响大。
[0004]2、制品精度偏差较大，采用手糊工艺厚度偏差一般为20%
[0005]3、无法快速成型，模具占用时间长，生产周期较长；
[0006]4、对环境污染大,对操作人员身体健康有一定影响；
[0007]5、耗费的树脂等原材料多。
[0008]综上可以看出，手糊工艺制作机舱罩壳，属于劳动力密集型的生产方式，主要依靠高强度体力劳动来完成产品。这种方式生产的产品不仅精度偏差大，而且对环境造成了较大的影响。
【发明内容】
[0009]为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是:兆瓦级风电机舱罩壳灌注一体成型制作方法，包括如下步骤:
[0010]步骤1、通过有限元软件，对机舱罩壳的铺层结构按照GL2010规范进行设计；
[0011]步骤2、利用三维软件设计出预埋件位置、灌注布管图、真空耗材的位置；如根据三维模型，测量出三维模型中部件反映在模具中的位置尺寸，在模具上预埋螺母，通过螺母对预埋件进行位置固定。灌注布管，根据模具外形布置进胶口和抽气口，保证纤维布能在短时间内被树脂完全浸润。其中，本领域人员应当知晓上述的真空耗材是指:真空袋、导流网、隔离膜、密封胶条、脱模布等。
[0012]步骤3、按照以下步骤进行生产:
[0013]步骤3.1、在模具表面喷涂胶衣；
[0014]步骤3.2、根据步骤I所设计的铺层结构，在机舱模具内进行纤维布铺层，铺层过程中注意保持布的平整不要有褶皱；
[0015]步骤3.3、根据三维模型和工艺要求，将预埋件按照指定位置一起铺放；使预埋件直接同机舱主体一体成型；
[0016]步骤3.4、在铺放好预埋件后，复核预埋件位置数据，确保预埋件安装位置正确，偏差应为± 1mm之内；
[0017]步骤3.5、根据步骤I所设计的铺层结构，对预埋件区域进行补强(增加纤维布铺层，纤维布可以采用复合毡或方格布)；确保预埋件区域在成型后能达到GL2010规范要求的强度和刚度；
[0018]步骤3.6、根据步骤2所设计的工艺布管图和真空耗材的位置，将真空袋、导流网、隔离膜、密封胶条、脱模布、进胶管、抽气管、螺旋管进行铺覆，形成真空灌注体系；
[0019]步骤3.7、对真空灌注体系进行保压，保证体系真空度达到要求(20分钟压力降低不超过5Kpa)；
[0020]步骤3.8、将树脂混合色浆后，向真空灌注体系进行灌注；
[0021]步骤3.9、待灌注完成，完全固化后，进行脱模、切边、装配工序；
[0022]步骤3.10、若有缺陷则对缺陷进行进一步修复，对成品进行检查验收。
[0023]本发明创造具有的优点和积极效果是:
[0024]1、产品性能优良，成品率高。在同样原材料的情况下，与手糊构件相比，真空树脂导入工艺成型构件的强度、刚度及其它的物理特性可提高30% -50%以上。工艺稳定后成品率可接近100%。
[0025]2、产品质量稳定，重复性好。产品质量受操作人员影响小，不论是同一构件还是各构件间都存在高度的一致性。产品的纤维用量在注入树脂前已按规定的量放入模具中，构件有相对恒定的树脂比，一般在30% -45%，因此产品性能的均匀性和重复性比手糊工艺产品好得多，缺陷也少得多。
[0026]3、抗疲劳性能提高，可减轻结构重量。由于制品纤维含量高、孔隙率低、产品性能高，尤其是层间强度的提高，大大提高了产品的抗疲劳性能。在强度或刚度要求相同的情况下，采用真空导入工艺制作的产品可减轻结构重量。
[0027]4、环境友善。真空树脂导入工艺是一种闭模工艺，挥发性有机物和有毒空气污染物均被局限于真空袋中。仅在真空泵排气(可过滤)和打开树脂桶时有微量的挥发物。这也大大改善了操作人员的工作环境，稳定了劳动人员的队伍，也扩大了可用材料的范围。
[0028]5、产品整体性好。真空树脂导入工艺可同时成形加强筋、夹芯结构及其它嵌件，提高了产品的整体性。
[0029]6、减少原材料使用，减少用工。在同样铺层时，树脂用量减少30%。浪费少，树脂损耗率低于5%。劳动生产率高，比手糊工艺可节约劳动力50%以上。由于灌注产品比手糊产品强度高，往往在保证结构强度符合标准的条件下，灌注工艺可以更加节省纤维布。
[0030]7、制品精度好。真空树脂导入工艺产品的尺寸精度(厚度)优于手糊制品。在同样的铺层下，一般真空树脂扩散技术产品的厚度为手糊制品的2/3。产品厚度偏差约为±10%，而手糊工艺一般为±20%。产品表面的平整度优于手糊产品。真空树脂导入工艺的机罩产品内壁光滑，表面自然形成富树脂层，不需要另外加涂面漆。减少了打磨和涂漆工序的人工和材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是本发明制作方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图对本发明创造的具体实施例做详细说明。本发明的制作方法包括如下步骤:
[0033]步骤1、通过有限元软件，对机舱罩壳的铺层结构按照GL2010规范进行设计；需按照GL2010规范中所列的六种工况要求(如下表所示)进行设计:
[0034]
工况荷载组合方式荷载作用位置及大小
1.35X机舱罩壳自重 P Γ ,X+1.35Χ风载荷(风风荷载:整个侧面27m2，偏轴15°
(DLC.6速 70m/s)__
T — rm r 1.35 X机舱罩壳自重
一+1.1X风荷载(风速风荷载:整个侧面27m2，偏轴90。
6.2)__70m^s)__
Τνπ —1.35 X机舱罩壳自重
+1.1Χ风荷载(风速风荷载:整个侧面27m2，偏轴90°
_'__56m/s)__
(Horizontal^自重水平载荷:0.2mX0, 2m，lKN/m2.+1.5 X水平载荷
load)
工况五1.35 X机舱罩壳自重
(Holding eyes +1.0X安全载荷，X，安全载荷:安全挂点位置，20KN
load)__Y，Z 方向__
1.35X机舱罩壳自重机舱罩壳平顶面除了天窗、排气罩的部分，底工况六(Live +1.5X集中荷载面除机器设备占用的部分，集中荷载:1.5KN，load) /1.35X机舱罩壳自作用区域面积，0.2mX0.2m均布荷载:3KN/_重+1.5X均布荷载m%作用区域:机舱罩平顶面_
[0035]步骤2、利用三维软件设计出预埋件位置、灌注布管图、真空耗材的位置。如根据三维模型，测量出三维模型中部件反映在模具中的位置尺寸，在模具上预埋螺母，通过螺母对预埋件进行位置固定。灌注布管，根据模具外形布置进胶口和抽气口，保证纤维布能在短时间内被树脂完全浸润。其中，本领域人员应当知晓上述的真空耗材是指:真空袋、导流网、隔离膜、密封胶条、脱模布等。
[0036]步骤3、按照以下步骤进行生产:
[0037]步骤3.1、在模具表面喷涂胶衣；
[0038]步骤3.2、根据步骤I所设计的铺层结构，在机舱模具内进行纤维布铺层，铺层过程中注意保持布的平整不要有褶皱；
[0039]步骤3.3、根据三维模型和工艺要求，将预埋件按照指定位置一起铺放；使预埋件直接同机舱主体一体成型；
[0040]步骤3.4、在铺放好预埋件后，复核预埋件位置数据，确保预埋件安装位置正确，偏差应为± 1mm之内；
[0041]步骤3.5、根据步骤I所设计的铺层结构，对预埋件区域进行补强(增加纤维布铺层，纤维布可以采用复合毡或方格布)；确保预埋件区域在成型后能达到GL2010规范要求的强度和刚度；
[0042]步骤3.6、根据步骤2所设计的工艺布管图和真空耗材的位置，将真空袋、导流网、隔离膜、密封胶条、脱模布、进胶管、抽气管、螺旋管进行铺覆，形成真空灌注体系；
[0043]步骤3.7、对真空灌注体系进行保压，保证体系真空度达到要求(20分钟压力降低不超过5Kpa)；
[0044]步骤3.8、将树脂混合色浆后，向真空灌注体系进行灌注；
[0045]步骤3.9、待灌注完成，完全固化后，进行脱模、切边、装配工序；
[0046]步骤3.10、若有缺陷则对缺陷进行进一步修复，对成品进行检查验收。
[0047]以上实施例仅用于说明而并非限制本发明创造所描述的技术方案，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1.兆瓦级风电机舱罩壳灌注一体成型制作方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤1、通过有限元软件，对机舱罩壳的铺层结构按照GL2010规范进行设计； 步骤2、利用三维软件设计出预埋件位置、灌注布管图、真空耗材的位置； 步骤3、按照以下步骤进行生产: 步骤3.1、在模具表面喷涂胶衣； 步骤3.2、根据步骤I所设计的铺层结构，在机舱模具内进行纤维布铺层，铺层过程中注意保持布的平整不要有褶皱； 步骤3.3、根据三维模型和工艺要求，将预埋件按照指定位置一起铺放；使预埋件直接同机舱主体一体成型； 步骤3.4、在铺放好预埋件后，复核预埋件位置数据，确保预埋件安装位置正确，偏差应为土 1mm之内； 步骤3.5、根据步骤I所设计的铺层结构，对预埋件区域进行补强；确保预埋件区域在成型后能达到GL2010规范要求的强度和刚度； 步骤3.6、根据步骤2所设计的工艺布管图和真空耗材的位置，将真空袋、导流网、隔离膜、密封胶条、脱模布、进胶管、抽气管、螺旋管进行铺覆，形成真空灌注体系； 步骤3.7、对真空灌注体系进行保压，保证真空灌注体系的真空度达到要求； 步骤3.8、将树脂混合色浆后，向真空灌注体系进行灌注； 步骤3.9、待灌注完成，完全固化后，进行脱模、切边、装配工序。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于:步骤2所述预埋件位置采用如下方法:根据三维模型，测量出三维模型中部件反映在模具中的位置尺寸，在模具上预埋螺母，通过螺母对预埋件进行位置固定。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于:步骤2所述灌注布管图的设计是根据模具外形布置进胶口和抽气口，保证纤维布能在短时间内被树脂完全浸润。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于:步骤2所述真空耗材包括:真空袋、导流网、隔离膜、密封胶条、脱模布中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于:步骤3.5所述对预埋件区域进行补强是采用增加纤维布铺层实现，所述纤维布采用复合毡或方格布。
6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于:步骤3.7所述的真空度要求为20分钟压力降低不超过5Kpa。
7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于:还包括 步骤3.10、若有缺陷则对缺陷进行进一步修复，对成品进行检查验收。
【文档编号】B29C70/54GK104149362SQ201410360165
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】吴海亮, 薛浩鹏, 王刚, 李波, 刘成宾 申请人:天津东汽风电叶片工程有限公司