一种叶片铺层结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种叶片铺层结构的生产方法，适用于叶片主要承载区内复合材料纤维布铺层结构。本发明的特征在于：先预制径向纤维铺层，然后置于周向纤维铺层中间，从而形成混合式纤维铺层结构。采用混合式纤维层叠放方式，使用相同量的材料，能增加叶片强度和刚度。或者，在增加叶片一定长度的情况下，叶根直径不变，从而减轻叶片重量，降低叶片材料成本。
【专利说明】一种叶片铺层结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种叶片铺层结构。尤其是指叶片主要承载区内复合材料纤维布铺层结构。
【背景技术】
[0002]风力发电机从结构上可分为两类:一种是水平轴风力机，叶片安装在水平轴上，叶片接受风能转动去驱动索要驱动的机械；另一种是垂直轴风力机，风轮轴是垂直布置的，叶片叶片带动风轮轴转动再驱动所需要驱动的机械。水平轴风力发电机是世界各国风力发电机最为成功的一种形式，而垂直风力发电机因为效率低、需驱动设备等技术问题尚未解决，并不常用。
[0003]水平轴风力发电机主要有风轮、轮轴、低俗联轴器、增速器、高速联轴器、发电机、塔架、调速装置、调向装置、制动器等组成。叶片安装在轮毂上称作风轮，它包含叶片、轮毂等，是风力发电机整个系统的核心部分。由于叶片是接受风能的部件，所以叶片的扭曲、翼型的各种参数及叶片的结构都直接影响叶片接受风能的效率和寿命。
[0004]目前随着全球风力发电事业的蓬勃发展，风电设备朝着大型化不断迈进，对设备叶片的要求也越来越高。行业的整体发展形势是在保证叶片的强度和刚度下，在传统的基础上追求更轻，更长。
[0005]由于叶片直接迎风获得风能，要求其有合理的结构、适合的材料和工艺以使叶片能可靠地承担风力和自重离心力给予叶片的各种弯矩和拉力。叶片的结构一般采用承载层和夹心复合而成，承载层是由不同方向纤维层合而成。叶片结构设计主要包括两个方面的内容，一是叶片各截面构造；另一个是该截面铺层材料选择、铺层布置与厚度计算。叶片的铺层设计是根据叶片在工作状态下产生的轴向力、弯矩和扭矩来确定的。在设计中必须注意的是，由于复合材料的高强度和低模量特性，叶片的蒙皮厚度除了满足强度条件外，重要的还要满足刚度条件。目的是将叶片变形控制在一定范围之内，即叶片的铺层受强度和刚度双重控制。
[0006]在CN201739094U中，涉及一种风力机叶片根部加强层的铺层结构，因其所有铺层结构均为周向，故存在抗弯能力相对较弱的缺陷。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是为了克服上述现有技术之不足，提供一种在纤维用量相同的情况下抗弯能力较强的叶片铺层结构，适用于主要承载区内复合材料纤维布铺层。本发明是在原有周向铺层内增设径向铺层而成，即本发明包括两种铺层，一种为位于表层的周向铺层，一种为位于周向铺层内的径向铺层。
[0008]在纤维用量相同的情况下，径向纤维铺层比周向纤维铺层抗弯能力大很多，但抗剪能力不足。本发明综合了周向纤维铺层和径向纤维铺层的各自优点，在保证抗剪能力的条件下使抗弯能力大大增强。并且，在叶片这种以受弯载荷为主要特征的结构件上，采用混合式纤维层叠放方式，使用相同量的材料，能增加叶片强度和刚度。或者，在增加叶片一定长度的情况下，叶根直径不变，从而减轻叶片重量，降低叶片材料成本。
[0009]本发明还提供一种上述铺层结构的生产方法，即先预制径向铺层，然后置于周向铺层中间，从而形成混合式铺层结构。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是同心式纤维层的周向铺层结构示意图
[0011]图2是放射式纤维层的径向铺层结构示意图
[0012]图3是本发明混合式纤维层的混合式铺层结构示意图
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图对本发明的实施例做进一步描述:
[0014]图1和图2系纤维同心式结构和放射式铺层结构。
[0015]图3为本发明的结构示意图，即在叶片根部及梁帽区可以采用这种混合式纤维层叠放方式，在叶片传统的周向铺层1，2之间放置径向铺层3成为混合式铺层结构。
[0016]与同心式纤维层叠放方式相比，混合式纤维层叠放方式势必增加工艺实现的难度。综合考虑实际情况，可先预置径向铺层，然后置于周向铺层之间，从而构成混合式纤维层叠放方式。
【权利要求】
1.一种叶片铺层结构，其特征在于在周向铺层内设有径向铺层。
2.如权利要求1所述的一种叶片铺层结构的生产方法，其特征在于:先预制径向纤维铺层，然后置于周向纤维铺层中间，从而形成混合式纤维铺层结构。
【文档编号】F03D11/00GK104165124SQ201310196425
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年5月15日 优先权日:2013年5月15日
【发明者】陈宇奇 申请人:新疆尚孚新能源科技有限公司