一种风电叶片的制备方法与流程

1.本发明属于风电叶片技术领域，尤其涉及一种风电叶片的制备方法。


背景技术：

2.风力发电叶片叶根结构分打孔方式和预埋方式两种。高发电量需求使大兆瓦叶片的开发成为一种趋势，大兆瓦叶片意味着更大风轮直径，更大的叶根接口，从叶根强度考虑，打孔方式的叶根不足以保证叶片的安全。预埋叶根技术逐渐替代叶根打孔方式；现有预埋叶根结构为螺套、ud块和楔形块安装在铺层的中间，与铺层一体灌注，脱模后叶根螺套端面进行平面度打磨，然后安装法兰和螺栓，最终叶片依靠螺栓穿过主机轴承孔与主机连接。
3.但是目前采用的预埋叶根技术也存在以下问题：
①
根据叶根的受力分析，叶根的刚度不足，叶片自重及材料冷热收缩在脱模后内应力释放，造成叶根严重变形，预埋叶根结构变形最大，由螺套组成的直径φ3700mm的节圆圆度可超过8mm。
②
安装螺栓后，螺栓节圆及位置度超出公差要求，无法通过验收。
③
螺套孔/螺栓与主机轴承孔错位，造成螺栓安装干涉；即使强行安装，螺栓与主机轴承干涉、卡死，螺栓受载形式发生变化，运行中螺栓受弯矩，干涉部位存在剪切易出现缺陷，成为疲劳失效的疲劳源，最终造成螺栓疲劳断裂，影响叶片的运行安全。
④
整个叶根端面仅螺套端面与法兰接触，接触位置应力集中。
⑤
叶根端面平面度依靠打磨螺套端面来保证，需要特殊打磨设备、人工、时间等成本较高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种风电叶片的制备方法，以解决采用现有的预埋叶根技术带来的变形量大、螺套孔与主机轴承的连接孔错位造成安装干涉的问题。
5.为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种风电叶片的制备方法，包括以下步骤：
6.s1:制作ss预埋件和ps预埋件：ss预埋件和ps预埋件均包括连接法兰、若干组的螺套、ud块、楔形块和密封圈；
7.s2:制作ss预埋叶根和ps预埋叶根：将ss预埋件和ps预埋件分别放入ss面预埋叶根模具和ps面预埋叶根模具中，将连接法兰与ss面预埋叶根模具或ps面预埋叶根模具中的预埋叶根法兰连接；再与玻纤布层一体灌注，固化后脱模制成ss预埋叶根和ps预埋叶根；
8.s3:灌注ss半壳体和ps半壳体：将ss预埋叶根和ps预埋叶根分别放入ss壳体模具和ps壳体模具中，并与壳体铺层一同灌注；固化后脱模制成ss半壳体和ps半壳体；
9.s4:将ss半壳体和ps半壳体进行合模：在叶片模具上调整预埋叶根法兰的位置，然后对ss半壳体和ps半壳体进行粘接；粘接固化后拆掉预埋叶根法兰，脱模，最终制成叶片；
10.所述叶片模具上设有定位工装，所述定位工装能够对预埋叶根法兰的位置进行定位和调整。
11.进一步，所述定位工装设有两组，且分别设置在叶片模具根部前缘钢架和后缘钢架上；每组所述定位工装包括第一定位组件、支撑组件和抓紧组件；所述第一定位组件包括
轴向定位部和弦向定位部；所述轴向定位部包括第一轴向定位块和第二轴向定位块；所述第一轴向定位块上设有轴向凸起，所述第二轴向定位块上设有与轴向凸起配合的轴向凹槽；所述弦向定位部包括第一弦向定位块和第二弦向定位块；所述第一弦向定位块上设有弦向凸起，所述第二弦向定位块上设有与弦向凸起配合的弦向凹槽；所述第一轴向定位块和第一弦向定位块设于前缘钢架或后缘钢架的上钢架或下钢架上；所述第二轴向定位块和第二弦向定位块设于前缘钢架或后缘钢架的下钢架或上钢架上；所述支撑组件用于调整上钢架和下钢架的高度；所述抓紧组件用于将上钢架和下钢架抓紧固定。
12.进一步，所述支撑组件包括第一调节件、第二调节件、上顶块和下顶块，所述第一调节件和第二调节件分别设于上钢架和下钢架内，所述第一调节件和第二调节件分别用于驱动上顶块和下顶块竖向移动，所述上顶块和下顶块能够相抵。
13.进一步，所述抓紧组件包括上抓紧件、下抓紧件、驱动件和抓杆，所述上抓紧件固定在上钢架上，所述下抓紧件固定在下钢架上；所述上抓紧件的一侧设有放置槽，所述抓杆上设有固定凸起，所述驱动件用于带动所述固定凸起竖向移动并转动；所述固定凸起能够与所述放置槽抓紧固定。
14.进一步，所述支撑组件和抓紧组件分别设有两组，且支撑组件和抓紧组件交替设置。
15.进一步，所述ss面预埋叶根模具中的预埋叶根法兰上设有第二定位组件，所述第二定位组件包括第一定位块和第一定位槽；所述ps面预埋叶根模具中的预埋叶根法兰上设有第三定位组件，所述第三定位组件包括第二定位块和第二定位槽；所述第一定位块和第二定位槽配合进行定位，所述第二定位块和第一定位槽配合定位。
16.进一步，ss面预埋叶根模具和ps面预埋叶根模具中的预埋叶根法兰上分别设有锁扣和压块；所述锁扣和压块配合将两组预埋叶根法兰锁住；所述锁扣上设有锁槽，所述压块能够伸入锁槽内；所述锁扣的一侧转动连接在预埋叶根法兰上，所述锁扣的另一侧设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔内螺纹连接有固定螺栓，所述固定螺栓能够与压块相抵。
17.进一步，在步骤s1中，具体包括以下步骤：
18.s11:在螺套外表面缠绕玻纤布；
19.s12:将螺套和楔形块粘接；
20.s13:螺套的外部和/或连接法兰的安装孔内设有环形安装槽，在环形安装槽内安装密封圈；
21.s14:连接法兰的安装孔的一侧设置第一沉孔，第一沉孔内设有螺纹，将螺套与第一沉孔拧紧，并使得螺套的端部与第一沉孔相抵；或者在连接法兰的安装孔的另一侧设置第二沉孔，在螺套上设置第二螺纹孔，第二螺纹孔与第二沉孔正对，使用沉头螺栓将螺套固定在连接法兰上，并使得螺套的端部与第一沉孔相抵；
22.s15:将ud块安装在相邻两个螺套之间。
23.进一步，ss预埋件的连接法兰和ps预埋件的连接法兰的端部分别设有l型槽，所述对应的l型槽能够搭接配合，所述l型槽上设有连接孔；对应l型槽能够通过连接孔和连接螺栓连接。
24.进一步，在步骤s14中，每间隔若干个所述连接法兰的安装孔设置一组第二沉孔和第二螺纹孔，每组第二沉孔和第二螺纹孔分别对应三个第二沉孔和第二螺纹孔，三个第二
沉孔和第二螺纹孔均匀地分布在连接法兰的安装孔的周向。
25.本技术方案的有益效果在于：
26.①
螺套安装在连接法兰沉孔中，并采用安装螺钉或螺套自身螺纹使螺套端面与沉孔底面贴紧，限制螺套前后移动和周向移动6个自由度；脱模后在连接法兰的约束下，阻止了因叶片自重及材料内应力释放产生的形变，叶根变形减小，由于机加工的沉孔精度高，保证了螺套孔的节圆直径。
27.②
连接法兰将所有的螺套连接成一整体，且灌注后玻璃钢与连接法兰无缝连接，不再是仅由连接法兰与螺套接触，从而根本地改变了预埋叶根连接的受力方式，由螺套和叶根玻璃钢端面共同传递叶片载荷，减小螺套和连接法兰的应力集中，降低连接结构失效的风险。
28.③
风电叶片灌注完成后，会拆掉预埋叶根法兰，安装上轮毂，风电叶片上的螺套孔与主机轴承的连接孔一一对应。在连接法兰的约束下，螺套前后移动和周向移动6个自由度被限制，因此螺套孔的位置不会发生变化，因此螺套孔与主机轴承的连接孔采用螺栓进行连接时，不会出现错位、相互干涉的情况。本技术方案能够提高螺栓/轴套孔与主机轴承的连接孔的安装精度，螺栓和主机轴承的连接孔同轴度减小，螺栓不与主机轴承的连接孔发生干涉，保证螺栓主要的受力形式为受拉，理论上不受剪切和弯矩，提高了螺栓的疲劳寿命，减少螺栓断裂的风险，从而保障叶片的运行安全。
29.④
螺套、ud块、楔形块与法兰所组成的预埋件在单独的工位组装，这样的提前组装，不占用预埋叶根模具，该组装工序可提前或与部分铺层单独并行，铺层后直接放入铺层中，有效的提高了生产效率。
30.⑤
通过定位工装保证组装后的叶根预埋法兰和连接法兰的平面度，连接法兰紧贴预埋叶根法兰，预埋叶根法兰对接时依靠第一定位块、第二定位块、第一定位槽和第二定位槽进行定位，并在叶根模具的约束下保持装配的平面度。因此叶片脱模后可达到要求的平面度，免去打磨工序，省去打磨设备、人力、时间等成本。
31.⑥
第二沉孔和第二螺纹孔的设置是为了使螺套和连接法兰实现初步的定位连接，最终还是由预埋叶根螺栓将螺套、连接法兰和预埋叶根法兰进行连接固定，因此将第二沉孔和第三螺纹孔间隔设置，不仅能够实现初步的定位连接，还能够节约成本和减少连接的工序和时间。
附图说明
32.图1为本发明一种风电叶片的制备方法的流程图；
33.图2为预埋件的结构示意图；
34.图3为预埋件的组装爆炸图；
35.图4为图3中a处的放大图；
36.图5为图2中b处的放大图；
37.图6为ss预埋件放入ss面预埋叶根模具的结构示意图；
38.图7为图6中c处的放大图；
39.图8为ps预埋件放入ps面预埋叶根模具的结构示意图；
40.图9为图8中d处的放大图；
41.图10为ss预埋叶根放入ss壳体模具的结构示意图；
42.图11为定位工装的结构示意图；
43.图12为图11中e处的放大图；
44.图13为图11中第一定位组件的结构示意图；
45.图14为图11中支撑组件的结构示意图；
46.图15为图11中抓紧组件的结构示意图；
47.图16为图15中抓紧组件的内部结构示意图；
48.图17为图15中上抓紧件的侧视图。
具体实施方式
49.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
50.说明书附图中的附图标记包括：连接法兰1、螺套2、楔形块3、ud块4、l型槽5、连接孔6、沉头螺栓7、第二沉孔8、连接法兰的安装孔9、密封圈10、ss预埋件11、ss面预埋叶根模具12、预埋叶根法兰13、锁扣14、预埋叶根螺栓15、ps面预埋叶根模具16、压块17、第一定位块18、第一定位槽19、锁槽20、第一螺纹孔21、第二定位槽22、第二定位块23、ss壳体模具24、ss预埋叶根25、叶片上模具26、叶片下模具27、上钢架28、下钢架29、第一定位组件30、支撑组件31、抓紧组件32、第一轴向定位块33、第二轴向定位块34、第一弦向定位块35、第二弦向定位块36、上顶块37、下顶块38、第一调节件39、第二调节件40、上抓紧件41、下抓紧件42、驱动件43、固定凸起44、抓杆45、固定螺栓46、ps预埋件47、放置槽48、抓紧块49、第一滑杆50、第二滑杆51、第一滑槽52、第二滑槽53、拉杆54。
51.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。
52.实施例基本如附图1
‑
15所示：一种风电叶片的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
53.s1:制作ss预埋件11和ps预埋件47：如图2、5所示，ss预埋件11和ps预埋件47均包括连接法兰1、若干组的螺套2、ud块4、楔形块3和密封圈10；连接法兰1的厚度为30
‑
40mm，如图2
‑
5所示，具体安装包括以下步骤：
54.s11:在螺套2外表面缠绕玻纤布；
55.s12:将螺套2和楔形块3粘接；
56.s13:螺套2的外部和/或连接法兰的安装孔9内设有环形安装槽，在环形安装槽内安装密封圈10；
57.s14:连接法兰的安装孔9的一侧设置第一沉孔，第一沉孔的深度为15mm；第一沉孔内设有螺纹，将螺套2与第一沉孔拧紧，并使得螺套2的端部与第一沉孔相抵；或者在连接法兰的安装孔9的另一侧设置第二沉孔8，在螺套2上设置第二螺纹孔，第二螺纹孔与第二沉孔8正对，使用沉头螺栓7将螺套2固定在连接法兰1上，并使得螺套2的端部与第一沉孔相抵；连接法兰的安装孔9每间隔三个设置一组第二沉孔8和第二螺纹孔，每组第二沉孔8和第二螺纹孔分别对应三个第二沉孔8和第二螺纹孔，三个第二沉孔8和第二螺纹孔均匀地分布在
连接法兰的安装孔9的周向；
58.s15:将ud块4安装在相邻两个螺套2之间；该步骤可与s14中的螺套2交替进行安装。
59.s2:制作ss预埋叶根25和ps预埋叶根：如图6
‑
9所示，将ss预埋件11和ps预埋件47分别放入ss面预埋叶根模具12和ps面预埋叶根模具16中，将连接法兰1与ss面预埋叶根模具12或ps面预埋叶根模具16中的预埋叶根法兰13通过预埋叶根螺栓15连接，具体为预埋叶根螺栓15依次穿过预埋叶根法兰13的安装孔、连接法兰1的安装孔9和螺套2，将螺套2、连接法兰1、预埋叶根法兰13连接、压紧；再与玻纤布层一体灌注，固化后脱模制成ss预埋叶根25和ps预埋叶根。
60.s3:灌注ss半壳体和ps半壳体：如图10所示，将ss预埋叶根25和ps预埋叶根分别放入ss壳体模具24和ps壳体模具中，并与壳体铺层一同灌注；固化后脱模制成ss半壳体和ps半壳体。
61.s4:将ss半壳体和ps半壳体进行合模：如图11
‑
15所示，在叶片模具(包括叶片上模具26和叶片下模具27)上调整预埋叶根法兰13的位置，然后对ss半壳体和ps半壳体进行粘接；粘接固化后拆掉预埋叶根法兰13，脱模，最终制成叶片。
62.如图11所示，叶片模具上设有定位工装，定位工装能够对预埋叶根法兰13的位置进行定位和调整。定位工装设有两组，且分别设置在叶片模具根部前缘钢架和后缘钢架上。每组定位工装包括第一定位组件30、支撑组件31和抓紧组件32，支撑组件31和抓紧组件32分别设有两组，且支撑组件31和抓紧组件32交替设置。
63.如图13所示，第一定位组件30包括轴向定位部和弦向定位部；轴向定位部包括第一轴向定位块33和第二轴向定位块34；第一轴向定位块33上设有轴向凸起，第二轴向定位块34上设有与轴向凸起配合的轴向凹槽；弦向定位部包括第一弦向定位块35和第二弦向定位块36；第一弦向定位块35上设有弦向凸起，第二弦向定位块36上设有与弦向凸起配合的弦向凹槽；第一轴向定位块33和第一弦向定位块35设于前缘钢架或后缘钢架的上钢架28或下钢架29上，本实施例中设于上钢架28上；第二轴向定位块34和第二弦向定位块36设于前缘钢架或后缘钢架的下钢架29或上钢架28上，本实施例中设于下钢架29上。
64.如图14所示，支撑组件31用于调整上钢架28和下钢架29的高度，从而控制预埋叶根法兰13的间隙；支撑组件31包括第一调节件39、第二调节件40、上顶块37和下顶块38；第一调节件39和第二调节件40分别用于驱动上顶块37和下顶块38竖向移动，上顶块37和下顶块38能够相抵进行支撑，上钢架28和下钢架29的内部设有内螺纹，第一调节件39和第二调节件40的外部设有外螺纹，第一调节件39和第二调节件40分别螺纹连接在上钢架28和下钢架29内。第一调节件和第二调节件第一次调节好后，后续不再进行调节。
65.如图15
‑
17所示，抓紧组件32用于将上钢架28和下钢架29固定，抓紧组件32包括上抓紧件41、下抓紧件42、驱动件43、抓杆45和拉杆54，上抓紧件41固定在上钢架28上，下抓紧件42固定在下钢架29上；上抓紧件41的一侧设有竖向的放置槽48，放置槽48底部的两侧固定有抓紧块49；下抓紧件42上设有滑槽，滑槽包括竖向的第一滑槽52和倾斜的第二滑槽53；抓杆45从上至下依次固定有固定凸起44、第一滑杆50和第二滑杆51，固定凸起44设有两组，分别设于抓杆45的两侧。第二滑杆51能够在第一滑槽52内滑动和转动，第一滑杆50能够滑动连接在第一滑槽52和第二滑槽53内，抓杆45的底部通过第二滑杆51转动连接有拉杆54，
驱动件43用于驱动拉杆54竖向移动，驱动件43固定在下抓紧件42的内部，驱动件43采用液压缸；拉杆54竖向滑动连接在下抓紧件42内；下抓紧件42的一侧设有供抓杆45转动的开口，固定凸起44能够与抓紧块49抓紧固定。驱动件43的驱动杆向下移动，带动拉杆54和抓杆45向下移动，在向下移动的过程中，第一滑杆50会沿着第二滑槽53的倾斜方向滑动，从而带动抓杆45朝向抓紧块49转动，当固定凸起44与抓紧块49相抵时，第一滑杆50刚好位于第一滑槽52内。驱动件43的驱动杆继续向下移动，则可以通过拉杆54和抓杆45带动上抓紧件41向下移动，从而将上钢架28和下钢架29拉紧。
66.ss面预埋叶根模具12中的预埋叶根法兰13上设有两组第二定位组件，如图7所示，每组第二定位组件包括第一定位块18和第一定位槽19。ps面预埋叶根模具16中的预埋叶根法兰13上设有两组第三定位组件，如图9所示，每组第三定位组件包括第二定位块23和第二定位槽22；第一定位块18和第二定位槽22配合进行定位，第二定位块23和第一定位槽19配合定位。
67.如图7、9、12所示，ss面预埋叶根模具12和ps面预埋叶根模具16中的预埋叶根法兰13上分别设有锁扣14和压块17；锁扣14和压块17配合将两组预埋叶根法兰13锁住；锁扣14上设有锁槽20，压块17能够伸入锁槽20内；锁扣14的下侧转动连接在预埋叶根法兰13上，锁扣14的上侧设有第一螺纹孔21，第一螺纹孔21内螺纹连接有固定螺栓46，固定螺栓46能够与压块17相抵。锁扣14和压块17分别设有4组，在预埋叶根法兰13内外分别对应设有2组。
68.如图4所示，ss预埋件11的连接法兰1和ps预埋件47的连接法兰1的端部分别设有l型槽5，对应的l型槽5能够搭接配合，l型槽5上设有连接孔6；对应l型槽5能够通过连接孔6和连接螺栓连接。
69.设备第一次使用前需进行调试，合模状态保证预埋叶根法兰间隙及平面度满足要求的情况下，固定或者确定第一定位组件、支撑组件和抓紧组件的位置，后续一般不再调整，之后可实现每次合模时自动定位，最终启动驱动件43、挂上锁扣14，微调固定螺栓46即可满足定位要求。
70.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
71.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所述领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所述技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所述领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所述领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。