一种分段式主梁叶片的制作方法

1.本发明涉及风电机组技术领域，特别涉及一种分段式主梁叶片。


背景技术：

2.随着风电机组大型化，风电叶片越来越长，为了减少叶尖扫塔的风险，叶片预弯量增大。同时，为了减少叶片载荷，叶片后掠也逐步在叶片中应用。主梁作为叶片的主要承力部件，具有至关重要的作用，除分段叶片外，已有叶片均采用连续主梁。由于大型风电叶片具有预弯、后掠以及预扭的三维外形特征，当叶片在压力面或吸力面使用连续主梁时，连续主梁很难在所有展向范围内处于叶片结构效率最高的位置，也就是各截面的最大厚度处。此外，由于叶片内部空间限制，预弯和后掠太大将导致主梁在叶尖区域进行剪裁，甚至无法铺设。同时，腹板也很难处在一个平面内，造成设计与加工困难。
3.也就是说，现有叶片还存在如下的缺陷：
4.1、已有叶片主梁主要采用连续主梁，从叶根整铺到叶尖，受叶片三维几何外形限制，连续主梁在各截面所处位置难以保证处在各截面结构效率最佳处，且在叶尖需要剪裁或无法铺设，造成设计与加工困难。
5.2、连续主梁从叶跟到叶尖跨度大，所需模具长，占用空间大，相比分段主梁生产效率低。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种分段式主梁叶片，通过主梁采用分段式结构，以便于使得每个分段主梁能够处于对应的叶片结构效率最佳处，从而有助于减小叶片几何外形剧烈变化带来的影响，不仅提升叶片结构效率，而且还减轻叶片重量。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种分段式主梁叶片，应用于风电机组，包括：壳体、内置于所述壳体的主梁、及设置于所述壳体内的腹板，所述主梁包括：
9.沿所述壳体的展向依次设置的多个分段主梁。
10.优选地，所述腹板包括：
11.沿所述壳体的展向依次设置的多个分段腹板；多个所述分段腹板与多个所述分段主梁一一对位分布。
12.优选地，所述壳体包括对合连接的压力面壳体和吸力面壳体；
13.两个所述主梁分别内置于所述压力面壳体和所述吸力面壳体，且位于所述压力面壳体的多个所述分段主梁，与位于所述吸力面壳体的多个所述分段主梁一一对位分布形成多对配对分段主梁；
14.多个所述分段腹板均连接在所述压力面壳体的内壁和所述吸力面壳体的内壁之间，且沿所述压力面壳体或所述吸力面壳体的展向依次分布，多个所述分段腹板与多对所述配对分段主梁一一对位分布。
15.优选地，每对所述配对分段主梁的中心线位于同一平面内。
16.优选地，多个所述分段主梁中每相邻两个所述分段主梁不共线分布。
17.优选地，每相邻两个所述分段主梁靠近叶根的所述分段主梁的近叶尖端的展向距离，大于靠近叶尖的所述分段主梁的近叶根端的展向距离。
18.优选地，每个所述分段主梁的近叶根端和近叶尖端均设有倒角。
19.优选地，所述倒角为三角形倒角，且所述三角形倒角的高长比位于1：5至1：20之间。
20.优选地，所述分段主梁采用分段模具制造或板材成型制造。
21.优选地，所述分段主梁包括拉挤板材；所述拉挤板材包括拉挤玻纤板、拉挤碳纤板或拉挤碳玻混合板。
22.从上述的技术方案可以看出，本发明提供的分段式主梁叶片，通过主梁采用分段式结构，以便于使得每个分段主梁能够处于对应的叶片结构效率最佳处，从而有助于减小叶片几何外形剧烈变化带来的影响，不仅提升叶片结构效率，而且还减轻叶片重量。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明实施例提供的分段式主梁叶片的结构示意图。
25.其中，10为分段主梁，20为分段腹板，30为压力面壳体，40为吸力面壳体，50为配对分段主梁。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.本发明实施例提供的分段式主梁叶片，应用于风电机组，包括：壳体、内置于壳体的主梁、及设置于壳体内的腹板，如图1所示，主梁包括：
28.沿壳体的展向依次布置的多个分段主梁10。
29.需要说明的是，在本方案中，多个分段主梁10沿壳体的展向依次布置时，可以具有不同角度、弦向位置及尺寸参数，以便于适应叶片外形变化，即便于分段主梁10能够布置在叶片结构效率最高位置。当然，每个分段主梁的位置依据叶片三维外形的几何特性确定。此外，本方案中的腹板可同样采用分段制造，详情可见下文描述。也就是说，本方案的主梁采用分段式结构，以便于使得每个分段主梁能够处于对应的叶片结构效率最佳处，从而有助于减小叶片几何外形剧烈变化带来的影响，不仅提升叶片结构效率，而且还减轻叶片重量。当然，本方案的主梁采用分段式结构，无需在叶尖剪裁，方便铺设。
30.在本方案中，为了避免腹板与壳体芯材直接对位而易发生结构失效，相应地，腹板
包括：
31.沿壳体的展向依次设置的多个分段腹板20，其结构可参照图1所示；多个分段腹板20与多个分段主梁10一一对位分布。
32.需要说明的是，本方案的腹板采用分段制造，分段腹板20的长度依据对应分段主梁10的长度确定，分段腹板20的厚度依据结构可靠性确定。此外，本方案的分段主梁10和分段腹板20可采用分段模具制造，可有效节省占地空间，同时提高生产效率。当然，本方案还可将退役叶片进行二次利用，通过将退役叶片主梁或叶根切割成不同尺寸的板材，再将其用于作为叶片主梁从而进行新的叶片制造。
33.具体地，如图1所示，壳体包括对合连接的压力面壳体30和吸力面壳体40；其中，压力面壳体30和吸力面壳体40为对合胶接；
34.两个主梁分别内置于压力面壳体30和吸力面壳体40，且位于压力面壳体30的多个分段主梁10，与位于吸力面壳体40的多个分段主梁10一一对位分布形成多对配对分段主梁50；
35.多个分段腹板20均连接在压力面壳体30的内壁和吸力面壳体40的内壁之间，且沿压力面壳体30或吸力面壳体40的展向依次分布，多个分段腹板20与多对配对分段主梁50一一对位分布。也就是说，本方案的壳体为分体式壳体；主梁为分段式主梁，且分段主梁为配对分段主梁，并分别内置于分体式壳体；腹板为分段式腹板，且每个分段腹板连接在分体式壳体的内壁，并与配对分段主梁对位分布。
36.此外，还需要说明的是，本方案分段式主梁叶片的制造步骤如下：
37.1、将各个分段主梁通过定位线布置在对应壳体的铺层中，再与壳体铺层一起吸注成型以形成压力面壳体或吸力面壳体；
38.2、将各个分段腹板首先采用结构胶固定安装在吸力面壳体的内壁上，然后在靠近压力面壳体一侧涂上结构胶，最后再进行叶片的合模固定。
39.进一步地，在压力面壳体30和吸力面壳体40布置每对配对分段主梁50时，应保证配对分段主梁50的宽度、长度相同，而且每对配对分段主梁50的中心线位于同一平面内，以使得分段腹板20保持平面形状。
40.再进一步地，为了更好使得每个分段主梁10处于对应的叶片结构效率最佳处，如图1所示，多个分段主梁10中每相邻两个分段主梁10不共线分布，其中，如图1所示，每相邻两个分段主梁10平行不共线分布，即每相邻两个分段主梁10平行且错位分布，当然，每相邻两个分段主梁10也可呈一定角度(夹角)的不共线分布。
41.为了进一步优化上述技术方案，如图1所示，每相邻两个分段主梁10靠近叶根的分段主梁10的近叶尖端的展向距离，大于靠近叶尖的分段主梁10的近叶根端的展向距离。其中，分段主梁10的近叶尖端的展向距离即为叶根(壳体端口)到分段主梁10的近叶尖端的距离，分段主梁10的近叶根端的展向距离即为叶根(壳体端口)到分段主梁10的近叶根端的距离。本方案如此设计，以便于使得相邻两个分段主梁10在展向位置具有一定长度的重合，避免发生应力集中，同时为了更好地传递载荷，而且该长度大于或等于分段主梁10(板材)厚度的20倍。
42.在本方案中，为了避免每个分段主梁10的近叶根端和近叶尖端发生应力集中，每个分段主梁10的近叶根端和近叶尖端均设有具有一定坡度的倒角。
43.具体地，倒角为三角形倒角，且三角形倒角的高长比(高度与长度的比值)位于1：5至1：20之间。
44.进一步地，分段主梁10采用分段模具制造或板材成型制造。其中，分段主梁10采用分段模具制造，可有效节省占地空间，同时提高生产效率。
45.再进一步地，分段主梁10可采用板材拉挤成型制造，具有制造方式简便、生产成本低等特点。其中，分段主梁10包括拉挤板材；作为优选，拉挤板材包括拉挤玻纤板、拉挤碳纤板或拉挤碳玻混合板。
46.本发明实施例还提供了一种风电机组，包括风电叶片，所述风电叶片为如上述所述的分段式主梁叶片。由于本方案采用了上述的分段式主梁叶片，因此其也就具有相应的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。
47.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
48.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。