一种组合式竹胶板结构的风力发电机叶片的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电设备的技术领域，具体涉及以竹纤维、树脂复合的竹胶板结构的风力发电机叶片。
【背景技术】
[0002]传统的风力发电机叶片大多是采用玻纤/环氧树脂的复合材料制成，这种材料有强度大，耐疲劳，防腐蚀，等优点，但也存在价格高、重量大、制造周期长、工艺复杂、受损后修复困难等缺点。随着风电技术和要求不断提高，一些风力发电机叶片已用上炭纤维材料，但这些措施又导致了费用明显提高，生产成本难以承受。
[0003]竹子材料本身结构致密，吸水率低，重量轻，有很独特的生物纤维，其纤维长度长，弹性大，与树脂粘合性能好，具有很高的物理性指标。用编织竹席与树脂胶加工成的竹胶板，其结构紧密，刚性大，抗疲劳，整体强度明显増强，编织竹席与树脂胶合，不但是增加了强度，还在防水防蛀，对抗微生物侵害等性能方面有很大提高。近年來，竹胶制品应用普遍。具体的有竹胶板在建筑行业中用于浇筑混凝土的模板，在汽车制造业中已普遍作为大中型客车的地板材料，在造船中也有用于制造渔船甲板等。
[0004]目前，有竹质结构的风力发电机叶片的研宄和应用，例如，有将竹质材料与传统材料混合使用，有的则将制玻璃钢叶片的工艺用于竹木质制品制造等，如中国专利申请号200820032204.3名称为:一种竹胶板结构风能发电机叶片。如中国专利申请号200810078499.3名称为:竹制复合材料风力发电机叶片中碳管的制造工艺。如中国专利申请号20101572031.6名称为:一种竹木质风力发电机叶片根部结构设计等等。但始终存在着构件整体尺寸庞大，成型复杂，结构性能差，安装不方便等很多不足，并没有将竹质材料的特点充分、完整地在风电叶片结构中表现出來。因此，传统技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0005]本发明的目的之一，在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种制作简单、结构刚性强度好、维修方便的组合式竹胶板结构的风力发电机叶片。降低中小型风力发电机的生产和维修使用成本，有助于中小型风力发电机能大量的推广使用。
[0006]本发明的目的之二，提供一种组合式竹胶板结构的风力发电机叶片，能方便更换叶片的叶尖部件，以适应在干旱、沙漠等恶劣环境地区沙尘对叶片的磨损。
[0007]本发明的目的之三，提供一种组合式竹胶板结构的风力发电机叶片，主叶片能主动适应、跟踪风力的大小和方向，从而提尚风能的利用率。
[0008]本发明的目的一是通过如下技术方案实现的:一种组合式竹胶板结构的风力发电机叶片，包括主梁(7)、蒙皮(3)和骨架，其气动外形与常规叶片相同，其特征在于:所述主梁⑵、蒙皮(3)、骨架均由竹胶板制成；主梁(7)呈内有通孔的长圆锥体，主梁(7)是由两件半圆槽形体(7-1)对齐合模线(7-5)用树脂胶粘合成形；支撑蒙皮的骨架有多组，每组骨架分为前缘骨架(5)和后缘骨架(6)，均呈马鞍形的异形体，同一组的前缘骨架(5)和后缘骨架(6)的凹弧面以主梁(7)合模线(7-5)为中心，对称包合在主梁(7)上，并由粘胶和螺钉固装，且相邻的前缘骨架(5)之间以及相邻的后缘骨架(6)之间均紧固连接排布在主梁(7)上。
[0009]进一步地，所述的前缘骨架(5)包括有前缘R角(5-1)、前缘形面(5-2)、前缘板(5-3)、前缘螺栓孔(5-4)、前缘凹弧形面(5-5)，所述的后缘骨架(6)包括有后缘R角(6-1)、后缘形面(6-2)、后缘板(6-3)、后缘螺栓孔(6-4)、后缘凹弧形面(6_5)，前缘骨架
(5)和后缘骨架(6)对称包合在主梁(7)上，前缘凹弧形面(5-5)和后缘凹弧形面(6-5)上预涂树脂粘胶，以内弧长度1/2处对齐主梁(7)的合模线(7-5)，与主梁(7)的外壁作紧密粘合安装，螺钉(7-4)加固，前缘骨架(5)和后缘骨架(6)是以每组为单位，依次相邻连接至主梁(7)的两端，两两邻接的骨架之间有安装螺栓(4-5)穿过前缘螺栓孔(5-4)或者是后缘螺栓孔(6-4)紧固，前缘板(5-3)与后板(6-3)在紧固时也预涂有树脂粘胶。所述的竹胶板是将毛竹加工成长条形薄竹片，按经玮编排制成窄长形的竹席，再将树脂胶浸泡或塗抹在竹席上，铺放入热压模具内，铺模过程中竹席由长到短按梯次多层排放、叠加或多层缠绕加厚，然后经过模具的热压固化，加压加热固化脱模而制成。所述主梁、蒙皮、骨架三个部件均可采用该制竹胶板工艺方法制造。
[0010]这样的方案，优点是:
[0011]1、竹胶板工艺简单，编织竹席多层高压热固化，制成品不但力学性能好，还具有防水防虫防霉等特点，经长年应用，条件成熟，加工操作性好，叶片零部件适合于用现有的竹胶板专用设备加工，质量稳定，能大批量产，简化运输和维修工作。圆锥形状主梁能简化叶片设计中的问题，例如，在叶片设计中，叶片的前后端迎风角不同，变化大，制造麻烦。本发明的圆锥形状主梁配合异形体骨架凹弧面安装法，将相互排列在主梁上的骨架，连接时逐个依次偏转安装，就能妥善解决这个复杂问题，而采用其它形状作主梁，就难于做到叶片偏转安装的效果，圆锥形状主梁模具简单，给模具加工和产品生产都带來方便。
[0012]2、骨架凹弧面连接主梁合模线，骨架主梁的整体性好，骨架相互排列连接，凹弧面更能增强主梁抗弯力和抗扭力。
[0013]本发明的目的二是通过如下技术方案实现的:所述的主梁(7)前端设有对接前叶片(4)主梁前孔(7-3)，前叶片(4)由肋板(4-2)、安装销(4-1)、直梁(4_3)、底板(4_4)、前叶片蒙皮(4-6)组成，其中肋板(4-2)、安装销(4-1)、直梁(4-3)、底板(4_4)、是一次加工制成形的半整体结构，安装销(4-1)与主梁(7)的主梁前孔(7-3)套装，安装螺栓(4-5)将肋板(4-2)与前缘板(5-3)和后缘板(6-3)紧固安装，前叶片蒙皮(4-6)紧固安装在肋板肋板(4-2)和直梁(4-3)上，底板(4-4)与前叶片蒙皮(4-6)的厚度一致，厚于蒙皮(3)。
[0014]这样的方案，优点是:
[0015]1、前叶片是个独立设计、独立安装的组件，在与主叶片对接端有个圆柱销，这个设计目的是为了拆装方便，前叶片受损后便于即时更换易损的零部件。
[0016]2、圆锥形状主梁的特点还在于，利用主梁前孔对接前叶片的安装销，操作简单，安装精度高，承受力大，便换方面，结构性能合理。又利用主梁后孔安装叶片座，连同上述的骨架安装特点，充分体现出本发明筒形状主梁设计优点。
[0017]本发明的目的三是通过如下技术方案实现的:所述的主梁(7)后端设有对接叶片座⑴的主梁后孔(7-2)，叶片座⑴由法兰(1-1)固装在风力发电机主机的齿轮毂上，叶片座⑴有支撑管(1-2)安装轴承(14)，轴承套(15)内孔安装轴承(14)，其外圆与主梁后孔(7-2)固装，支撑管(1-2)内安装有变矩用的电机(13)，且连接蜗轮(12)、小齿轮(10)、通过中间齿轮(9)带动大齿轮(8)的内齿，加强套(16)连接大齿轮(8)，其内壁紧固主梁
(7)，密封圈(11)固装在加强套(16)上，密封圈的唇边接触法兰(1-1)表面。
[0018]这样的方案，其优点是:叶片是安装在风力发电机主机的齿轮毂上，在工作中跟踪风力大小是用电控方式自行调整迎风角，调整时叶片以主梁为轴心來回扭转，在圆锥筒形主梁的后端内孔安装轴承，加强套紧固主梁再设置齿轮与叶片座上的控制电机连接，达到了设计简单布局合理效果。
【附图说明】
[0019]图1是本发明风力发电机的示意图。
[0020]图2是本发明的主梁半圆槽形体的示意图。
[0021]图3是本发明的主梁与骨架装配的示意图。
[0022]图4是图3的A-A剖视示意图。
[0023]图5是发明的前缘骨架的主视图。
[0024]图6是图5的左视图。
[0025]图7是本发明的后缘骨架的主视图。
[0026]图8是图7的左视图.
[0027]图9是本发明的前叶片的局部示意图。
[0028]图10是图9的B向示意图。
[0029]图11是本发明的前叶片与主叶片的安装示意图。
[0030]图12是本发明的叶片座的剖视示意图。
[0031]附图标记说明:叶片座1、主叶片2、蒙皮3、前叶片4、安装销4-1、肋板4_2、直梁4-3、底板4-4、安装螺栓4-5、前叶片蒙皮4-6、前缘骨架5、前缘R角5_1、前缘形面5_2、前缘板5-3、前缘螺栓孔5-4、前缘凹弧形面5-5、后缘骨架6、后缘R角6_1、后缘