抗冲击分段式风电叶片及其装配方法与流程

本发明主要涉及风力发电设备技术领域，尤其涉及一种抗冲击分段式风电叶片及其装配方法。

背景技术：

目前风电叶片朝着大型化的方向发展，像丹麦维塔斯的V164-7MW机型叶片长度长达80m，叶片长度增加给叶片的运输带来了很大的困难，并且长大型叶片对叶片模具的刚度要求越高，制造困难，因此将叶片分段制造，分段运输可以较好的解决上述问题。

目前，分段叶片的机械连接方案中通常用螺栓等将分段的叶片直接刚性连接。利用螺栓将叶片中间的上下翼型弧板进行连接。这种采用刚性连接的分段叶片在极端工况下抗冲击性能较差，外界因素容易对分段叶片造成较大的损伤破坏。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种拆装方便、连接强度高，可靠性高的抗冲击分段式风电叶片及其装配方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种抗冲击分段式风电叶片，包括至少两段叶片段，各叶片段之间均连接有连接装置，所述连接装置包括两个连接框架，各连接框架与各叶片段连接端面形状适配，各连接框架上开设有第一安装孔，所述第一安装孔内设置有用于与叶片段紧固连接的第一螺栓，两个连接框架之间连接有多个用于缓冲的铰接件，各铰接件转动方向与叶片段受力方向一致，两个连接框架之间还连接有用于对叶片段摆动限位的限位件。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述铰接件包括两块铰接座和铰接轴，两块铰接座分别通过第二螺栓与两个连接框架紧固连接，两块铰接座相互搭接并通过所述铰接轴活动铰接。

所述铰接座设置为T型结构，两块T型结构的铰接座的横部通过第二螺栓与连接框架紧固连接，两块T型结构的铰接座的竖部相互搭接并通过铰接轴活动铰接。

所述连接框架上开设与各第二螺栓对应的第二安装孔。

所述限位件包括多个支座和套装在各支座上的限位弹簧，各支座一端与其中一个连接框架固接，另一端与另一个连接框架之间留有间隙，各限位弹簧与两个连接框架接触、且限位弹簧呈压缩状态。

所述叶片段靠近连接端的外表铺装有纤维加强层，所述纤维加强层的厚度由连接端向中间逐渐递减。

所述叶片段于连接端面上预埋有与各第一安装孔对应的螺栓套筒，各所述第一螺栓与相应的螺栓套筒螺纹连接。

一种基于上述的抗冲击分段式风电叶片的装配方法，包括以下步骤：

S1：制造运输：将叶片段与连接装置在生产基地分别制造，然后分别运输到装机地点；

S2：安装：将各铰接件和限位件装设在连接框架之间形成连接装置，再用第一螺栓穿过各连接框架的第一安装孔，使第一螺栓与连接框架两侧的叶片段形成紧固连接；

S3：建立叶片气动外形：在各叶片段的连接端外围粘结一层蒙皮，蒙皮为玻璃纤维材料。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的抗冲击分段式风电叶片，叶片段和中间的连接装置均可以在生产基地分别预制，然后分别运往安装地点，到达装机地点之后再将中间的连接装置和叶片段通过紧固螺栓进行固连，安装简便快速；

2、本发明的抗冲击分段式风电叶片，采用铰接件的缓冲抗冲和限位件的限位，将常规分段叶片的刚性连接变为半柔性连接，可以显著提高分段叶片在极端工况下的抗冲击性能，减小极端工况下外界因素对叶片造成的损伤破坏，极大的增加叶片分段处连接的可靠性；

3、本发明的抗冲击分段式风电叶片，连接框架与各叶片段连接端面形状适配，增大了连接框架和各叶片段的接触面积，接触区域不容易产生应力集中，保证了叶片段的强度。

4、本发明基于上述抗冲击分段式风电叶片的装配方法，由于包含上述的抗冲击分段式风电叶片结构，因此具备上述抗冲击分段式风电叶片相应的技术效果。

附图说明

图1是本发明抗冲击分段式风电叶片的结构示意图。

图2是本发明抗冲击分段式风电叶片中连接装置的结构示意图。

图3是本发明抗冲击分段式风电叶片中连接装置另一视角的结构示意图。

图4是本发明抗冲击分段式风电叶片中连接装置的结构示意图（未装弹簧状态）。

图5是本发明抗冲击分段式风电叶片的装配方法的流程图。

图中各标号表示：

1、叶片段；2、连接装置；21、连接框架；211、第一安装孔；212、第二安装孔；22、第一螺栓；23、铰接件；231、铰接座；232、铰接轴；233、第二螺栓；24、限位件；241、支座；242、限位弹簧。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1至图4示出了本发明抗冲击分段式风电叶片的一种实施例，该风电叶片包括至少两段叶片段1，各叶片段1之间均连接有连接装置2，连接装置2包括两个连接框架21，各连接框架21与各叶片段1连接端面形状适配，各连接框架21上开设有第一安装孔211，第一安装孔211内设置有用于与叶片段1紧固连接的第一螺栓22，两个连接框架21之间连接有多个用于缓冲的铰接件23，各铰接件23转动方向与叶片段1受力方向一致，两个连接框架21之间还连接有用于对叶片段1摆动限位的限位件24。该结构中，叶片段1和中间的连接装置2均可以在生产基地分别预制，然后分别运往安装地点，到达装机地点之后再将中间的连接装置2和叶片段1通过紧固螺栓22进行固连，安装简便快速；采用铰接件23的缓冲抗冲和限位件24的限位，将常规分段叶片的刚性连接变为半柔性连接，可以显著提高分段叶片在极端工况下的抗冲击性能，减小极端工况下外界因素对叶片造成的损伤破坏，极大的增加叶片分段处连接的可靠性；而连接框架21与各叶片段1连接端面形状适配，增大了连接框架21和各叶片段1的接触面积，接触区域不容易产生应力集中，保证了叶片段1的强度。

本实施例中，铰接件23包括两块铰接座231和铰接轴232，两块铰接座231分别通过第二螺栓233与两个连接框架21紧固连接，两块铰接座231相互搭接并通过铰接轴232活动铰接。两块铰接座231通过第二螺栓233固连在两端的连接框架21上，此第二螺栓233的长度应进行控制，保证第二螺栓233恰好将连接框架21和铰接座231连接，第二螺栓233不能与叶片段1接触；两侧铰接座231采用一一对应交互放置的方式，保证铰接座231和两端的连接框架21连接之后相对应铰接座231的侧面恰好贴合并且相对应铰接座231的销座孔是同轴的；当连接框架21通过穿过销座孔的铰接轴232进行连接之后，两端的连接框架21可以绕着销轴方向转动，为了严格限制铰接轴232的轴向运动，防止铰接轴232从销座孔中脱落，需要在铰接轴232的两端分别安装定位销。

本实施例中，铰接座231设置为T型结构，两块T型结构的铰接座231的横部通过第二螺栓233与连接框架21紧固连接，两块T型结构的铰接座231的竖部相互搭接并通过铰接轴232活动铰接。这样设置，使得保证铰接座231的整体强度的同时又能尽量减轻质量。

本实施例中，连接框架21上开设与各第二螺栓233对应的第二安装孔212。该第二安装孔212为螺纹孔，第二螺栓233穿过销座孔与第二安装孔212螺纹连接。

本实施例中，限位件24包括多个支座241和套装在各支座241上的限位弹簧242，各支座241一端与其中一个连接框架21固接，另一端与另一个连接框架21之间留有间隙，各限位弹簧242与两个连接框架21接触、且限位弹簧242呈压缩状态。为了防止各叶片段1转动角度过大，需要安装限位弹簧242进行限定转动角度，限位弹簧242安装在各支座241上，各支座241一端应与连接框架21之间留有间隙，以确保连接框架21的转动余量，支座241一方面为弹簧的运动起到导向作用，同时对弹簧的最大压缩量起到限位作用，限位弹簧242采用两端平口的压缩式弹簧，弹簧的刚度应满足要求，弹簧在未压缩时的自由长度应该大于两侧连接框架21之间的间距，从而保证限位弹簧242在初始安装之后也会产生一定的弹力。

本实施例中，叶片段1靠近连接端的外表铺装有纤维加强层，纤维加强层的厚度由连接端向中间逐渐递减。该纤维加强层的厚度应从分段位置分别向叶片段1中间进行平滑过渡的递减，在分段处叶片厚度最大，以保证分段处叶片的强度和刚度。

本实施例中，叶片段1于连接端面上预埋有与各第一安装孔211对应的螺栓套筒，各第一螺栓22与相应的螺栓套筒螺纹连接。在叶片段1的分段处连接端面都预埋有螺栓套筒，预埋有螺栓套筒的叶片部分厚度应保持不变，用于和第一螺栓22螺纹连接。

如图5所示，本发明基于上述抗冲击分段式风电叶片的装配方法，包括以下步骤：

S1：制造运输：将叶片段1与连接装置2在生产基地分别制造，然后分别运输到装机地点；

S2：安装：将各铰接件23和限位件24装设在连接框架21之间形成连接装置2，再用第一螺栓22穿过各连接框架21的第一安装孔211，使第一螺栓22与连接框架21两侧的叶片段1形成紧固连接；

S3：建立叶片气动外形：在各叶片段1的连接端外围粘结一层蒙皮，蒙皮为玻璃纤维材料。

采用该方法，叶片段1和中间的连接装置2均可以在生产基地分别预制，然后分别运往安装地点，到达装机地点之后再将中间的连接装置2和叶片段1通过紧固螺栓22进行固连，安装简便快速；采用铰接件23的缓冲抗冲和限位件24的限位，将常规分段叶片的刚性连接变为半柔性连接，可以显著提高分段叶片在极端工况下的抗冲击性能，减小极端工况下外界因素对叶片造成的损伤破坏，极大的增加叶片分段处连接的可靠性；而连接框架21与各叶片段1连接端面形状适配，增大了连接框架21和各叶片段1的接触面积，接触区域不容易产生应力集中，保证了叶片段1的强度。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。