技术领域:
本发明属于机械结构设计,涉及一种复合材料叶片与金属叶柄的连接结构。
背景技术:
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复合材料叶片是风机主要部件,一般由金属件连接轮毂,复合材料与叶柄连接,传递气动及载荷,见图1。为保证叶片的结构重量最轻,并保证一定的刚度及强度,复合材料叶片一般设置碳梁及蒙皮,蒙皮保证气动外形并产生气动载荷,碳梁承受并传递载荷值轮毂。由于复合材料碳梁至圆柱形叶柄的过度,损失了结构的承载能力
因此,为保证叶片高速工作时复合材料叶片不会甩出,进而对安全及财产造成严重影响,必须合理设计金属叶柄与复合材料叶身之间的连接结构。现有的叶柄连接结构见图1,共包含3个部分。这种结构的主要缺点是叶柄承载能力差。
技术实现要素:
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发明目的:
技术方案:
提供一种复合材料与金属叶柄的桨叶连接结构,包括金属叶柄、副梁、主梁和桨叶壳体;所述的金属叶柄、主梁和副梁构成桨叶抗拉伸和抗弯曲的骨架,所述桨叶壳体套装在所述骨架上形成桨叶叶片;
主梁和副梁均为u型板结构;
金属叶柄一端为桨毂连接端,另一端为叶片骨架连接板;所述叶片骨架连接板开有前通孔和后通孔;
所述的主梁穿过前通孔,主梁和副梁的u型开口方向一致,副梁穿过后通孔包夹住主梁并与主梁固定为一体。
进一步的,所述副梁穿过后通孔包夹住主梁并与主梁粘接为一体。
进一步的,桨叶壳体包括泡沫芯和蒙皮,所述蒙皮包裹叶片骨架连接板、副梁和主梁,并且在蒙皮与叶骨架连接板、副梁和主梁之间填充泡沫芯。
进一步的,主梁和副梁为碳纤维或玻璃纤维复合材质。
进一步的,所述金属叶柄为钢合金或铝合金。
进一步的,蒙皮为碳纤维、玻璃纤维或金属材质。
进一步的,主梁u型板结构的长度大于副梁u型板结构的长度。
进一步的,所述前通孔和后通孔为缝隙孔。
进一步的,所述前通孔和后通孔的孔壁面为弧面,并分别与主梁和副梁的u型板结构弧面形状相配。
技术效果:叶柄连接结构显著提高了承载能力,可用于高转速叶片。
附图说明:
图1为现有技术的叶片结构示意图;
图2为本发明的结构示意图;
图3为图1的截面试图;
图4为金属叶柄结构示意图;
图5为骨架与金属叶柄连接示意图;
图6为叶柄骨架连接端剖视图;
其中1-主梁、2-副梁、3-桨毂连接端、4-叶片骨架连接板、5-泡沫芯、6-蒙皮、7-前通孔、8-后通孔、9-孔壁弧面、10-u型结构弧面、11-现有技术的、22-现有技术的、33-现有技术的。
具体实施方式:
结合附图具体提供如下实施方式
提供一种复合材料与金属叶柄的桨叶连接结构,包括金属叶柄、副梁、主梁和桨叶壳体;所述的金属叶柄、主梁和副梁构成桨叶抗拉伸和抗弯曲的骨架,所述桨叶壳体套装在所述骨架上形成桨叶叶片;
主梁和副梁均为u型板结构;
金属叶柄一端为桨毂连接端,另一端为叶片骨架连接板;所述叶片骨架连接板开有前通孔和后通孔;
所述的主梁穿过前通孔,主梁和副梁的u型开口方向一致,副梁穿过后通孔包夹住主梁并与主梁固定为一体。
进一步的,所述副梁穿过后通孔包夹住主梁并与主梁粘接为一体。
进一步的,桨叶壳体包括泡沫芯和蒙皮,所述蒙皮包裹叶片骨架连接板、副梁和主梁,并且在蒙皮与叶骨架连接板、副梁和主梁之间填充泡沫芯;主梁和副梁为碳纤维复合材质;所述金属叶柄为铝合金;蒙皮为碳纤维;主梁u型板结构的长度大于副梁u型板结构的长度;所述前通孔和后通孔为缝隙孔;所述前通孔和后通孔的孔壁面为弧面,并分别与主梁和副梁的u型板结构弧面形状相配。