一种用于大尺寸加长型风电叶片的大梁的制作方法
【专利摘要】一种用于大尺寸加长型风电叶片的大梁，由两个主承力结构主梁组合形成，分别为上主承力结构主梁和下主承力结构主梁，其中上主承力结构主梁与叶片蒙皮吸力边相接，下主承力结构主梁与叶片蒙皮压力边相接；在两个主承力结构主梁之间连接有抗剪切腹板，主承力结构主梁是设置在抗剪切腹板的两端头，且主承力结构主梁的外边为曲线外边，曲边的形状与叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边的曲线形状相同。本实用新型采取了与叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边一致的外曲面，并将抗剪切腹板的加强筋包裹在其内面，大大提高主承力结构主梁的稳定性。
【专利说明】—种用于大尺寸加长型风电叶片的大梁
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种风力发电设备的部件，尤其涉及一种用于大尺寸加长型风电叶片的大梁。属于风电设备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]众所周知，风电叶片正朝着大型化方向发展，即使在发电功率不变的情况下，叶片尺寸也在不断加大、加长。随着叶片尺寸的变化，叶片更加细长、柔软，为满足刚度、强度、稳定性要求，须增加结构铺层，尤其增加靠近叶尖铺层，这势必会导致叶片重量增加，质心更加靠近叶尖，频率更低，同时，随着重量增加，疲劳载荷也会随之增大，特别是摆振方向疲劳载荷，增加更加明显，这将对采用空心结构的叶片大梁提出更高的要求。
[0003]目前，为了减小叶片载荷，最常用的方法是将叶片主承力结构更换叶片增强材料，如采用高强、高模纤维材料代替普通玻璃纤维，从而降低叶片重量，达到降低叶片载荷目的。但是，在结构上，如果沿用目前通用的铺层方式又会导致新的问题，如在叶片大梁宽度不变的情况下，大梁铺层用碳纤维代替常用的普通玻璃纤维，因材料更换，使得大梁厚度明显下降，叶片结构稳定性严重不足。
[0004]因此，在大尺寸叶片气动外形不变的前提下，找到一种科学、合理的方法，既可以减轻叶片重量，从而提高叶片频率，降低叶片疲劳载荷，又能保证叶片结构稳定性的大梁，对于设计大尺寸、加长型叶片结构具有重要的现实意义。
[0005]通过专利检索没发现有与本实用新型相同技术的专利文献报道，与本实用新型相关的主要有以下几个:
[0006]1、专利号为CN201010106039.3，名称为“兆瓦级风力发电机多梁结构玻璃钢空腹叶片及其生产方法”的实用新型专利，该专利公开了一种兆瓦级风力发电机多梁结构玻璃钢空腹叶片，其包括两片叶壳、固定于叶壳内侧的主梁，其改进之处在于沿叶壳纵向间隔分布有若干肋，所述肋呈环形，其上下两侧面与两叶壳的内蒙皮和主梁胶接固定。采用空腹肋结构将原有整体受力的叶片改为小单位面积受力，并通过空腹肋这种结构形式增强扭力，提高叶片的强度，因此无需填充泡沫，从而叶片质量大大降低，使空腹结构在兆瓦级风机叶片上得以实施，叶片做大做长的难度显著降低，且叶片的主梁是与壳体一体灌注成型。
[0007]2、专利号为CN201120483523.8，名称为“一种2.(MW碳纤维风力发电机叶片”的实用新型专利，该专利公开了一种2.0MW碳纤维风力发电机叶片，所述叶片由贴合叶片模具的玻璃纤维布铺设而成，叶片壳体中间的两侧铺放有碳纤维主梁和玻璃纤维辅梁，所述碳纤维主梁和玻璃纤维辅梁之间填充轻木，碳纤维主梁和玻璃纤维辅梁采用双剪切腹板形成双工字结构。本实用新型由于碳纤维提供了的足够的强度而减轻了传统叶片铺层时玻璃纤维过多过厚的因素，降低了叶片中树脂的用量，因而能减轻重量约2000Kg;同时叶片无预弯，更方便运输，提高了气动效率，Cpmax最大值能达到0.49，增加了发电量，另外，由于叶片刚度大，叶片运行时不易碰撞塔筒，安全性更高。
[0008]上述这些专利，虽然涉及到了主梁的改进，但是都没有对如何改进大梁来保证既可以减轻叶片重量，从而提高叶片频率，降低叶片疲劳载荷，又能保证叶片结构稳定性加以考虑。因此如何合理利用碳纤维的特性制作大梁，在提高大型风电叶片的承载性能的同时，又能保证结构的稳定性，合理地减轻整个叶片重量，仍是值得研究探讨的课题。
实用新型内容
[0009]本实用新型要解决的技术问题是，针对现有大尺寸、加长型风电叶片的叶片大梁结构稳定性严重不足的问题，提供一种能即可有效减轻叶片重量，又可以提高风电叶片结构稳定性的风电叶片大梁，该风电叶片大梁既可以在宽度不变的情况下，大梁铺层用碳纤维代替常用的普通玻璃纤维，且不会影响结构稳定性。
[0010]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于大尺寸加长型风电叶片的大梁，由两个主承力结构主梁组合形成，分别为上主承力结构主梁和下主承力结构主梁，其中上主承力结构主梁与叶片蒙皮吸力边相接，下主承力结构主梁与叶片蒙皮压力边相接；在两个主承力结构主梁之间连接有抗剪切腹板，其特点在于，所述的主承力结构主梁是设置在抗剪切腹板的两端头，且主承力结构主梁的外边为曲线外边，曲边的形状与叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边的曲线形状相同。
[0011]进一步地，所述的主承力结构主梁的两侧面为斜面，所斜角度是与叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边相结合的侧面斜度一致，以保证与叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边侧面连接后能形成叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边所虚的曲面。
[0012]进一步地，所述的抗剪切腹板的两端头为带有加强筋结构的抗剪切腹板，主承力结构主梁将抗剪切腹板的加强筋包裹起来。
[0013]进一步地，所述的抗剪切腹板的加强筋与抗剪切腹板是成“T”形结构，主承力结构主梁将抗剪切腹板的“T”形结构端头加强筋包裹起来。
[0014]进一步地，所述的抗剪切腹板的加强筋与抗剪切腹板是成“L”形结构，主承力结构主梁将抗剪切腹板的“L”形结构端头加强筋包裹起来。
[0015]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:本实用新型提供的主承力结构主梁结构，采取了与叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边一致的外曲面，形成了叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边的一段，并使得主承力结构主梁从侧面与叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边侧面相接，这样有效增加主承力结构主梁的有效厚度，并可以将抗剪切腹板的加强筋包裹在其内面，这样可以大大提高主承力结构主梁的稳定性，改变了蒙皮的受力情况，提高了叶片整体的抗屈曲失稳能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型提供的大梁结构横截面示意图。
[0017]图2为本实用新型提供的大梁与抗剪切腹板连接的结构示意图。
[0018]图3为本实用新型在叶片中使用的状态示意图。
[0019]图例说明
[0020]1、上主承力结构主梁；2、抗剪切腹板；3、下主承力结构主梁；4、抗剪切腹板加强筋。
【具体实施方式】
[0021]以下结合说明书附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0022]实施例一
[0023]通过附图1可以看出，本实用新型提供了一种大尺寸风电叶片大梁，由两个主承力结构主梁组合形成,分别为上主承力结构主梁I和下主承力结构主梁3，其中上主承力结构主梁I与叶片蒙皮吸力边相接，下主承力结构主梁3与叶片蒙皮压力边相接，在两个主承力结构主梁之间连接有抗剪切腹板2，其特点在于，所述的上主承力结构主梁I和下主承力结构主梁3是设置在抗剪切腹板2的两端头，且上主承力结构主梁I和下主承力结构主梁3的外边为曲线外边，上主承力结构主梁I和下主承力结构主梁3的曲边的形状分别与叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边的曲线形状相同。
[0024]所述的上主承力结构主梁I和下主承力结构主梁3的两侧面为斜面，所斜角度是与叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边相结合的侧面斜度一致，以保证与叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边侧面连接后能形成叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边所虚的曲面。
[0025]所述的抗剪切腹板2的两端头为带有加强筋4结构的抗剪切腹板，主承力结构主梁将抗剪切腹板的加强筋4包裹起来。
[0026]所述的抗剪切腹板的加强筋4与抗剪切腹板2是成“T”形结构，主承力结构主梁将抗剪切腹板的“T”形结构端头加强筋包裹起来。
[0027]实施例二
[0028]实施例二的基本结构与实施例一基本一致，只是所述的抗剪切腹板的加强筋与抗剪切腹板是成“L”形结构，主承力结构主梁将抗剪切腹板的“L”形结构端头加强筋包裹起来。
[0029]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:本实用新型提供的主承力结构主梁结构，采取了与叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边一致的外曲面，形成了叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边的一段，并使得主承力结构主梁从侧面与叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边侧面相接，这样有效增加主承力结构主梁的有效厚度，并可以将抗剪切腹板的加强筋包裹在其内面，这样可以大大提高主承力结构主梁的稳定性，改变了蒙皮的受力情况，提高了叶片整体的抗屈曲失稳能力。
【权利要求】
1.一种用于大尺寸加长型风电叶片的大梁，由两个主承力结构主梁组合形成，分别为上主承力结构主梁和下主承力结构主梁，其中上主承力结构主梁与叶片蒙皮吸力边相接，下主承力结构主梁与叶片蒙皮压力边相接；在两个主承力结构主梁之间连接有抗剪切腹板，其特征在于，所述的主承力结构主梁是设置在抗剪切腹板的两端头，且主承力结构主梁的外边为曲线外边，曲边的形状与叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边的曲线形状相同。
2.根据权利要求1所述的用于大尺寸加长型风电叶片的大梁，其特征在于，所述的主承力结构主梁的两侧面为斜面，所斜角度是与叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边相结合的侧面斜度一致，以保证与叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边侧面连接后能形成叶片蒙皮吸力边或叶片蒙皮压力边所虚的曲面。
3.根据权利要求2所述的用于大尺寸加长型风电叶片的大梁，其特征在于，所述的抗剪切腹板的两端头为带有加强筋结构的抗剪切腹板，主承力结构主梁将抗剪切腹板的加强筋包裹起来。
4.根据权利要求3所述的用于大尺寸加长型风电叶片的大梁，其特征在于，所述的抗剪切腹板的加强筋与抗剪切腹板是成“T”形结构，主承力结构主梁将抗剪切腹板的“T”形结构端头加强筋包裹起来。
5.根据权利要求3所述的用于大尺寸加长型风电叶片的大梁，其特征在于，所述的抗剪切腹板的加强筋与抗剪切腹板是成“L”形结构，主承力结构主梁将抗剪切腹板的“L”形结构端头加强筋包裹起来。
【文档编号】F03D11/00GK204061063SQ201420594899
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】冯学斌, 彭超义, 曾竟成, 邓航, 杨孚标, 张子谦 申请人:株洲时代新材料科技股份有限公司