一種可調節的風電葉片主梁定位工裝及定位方法與流程
2023-04-28 08:53:41 1
本發明涉及到風力發電的葉片製造領域，具體的說是一種可調節的風電葉片主梁定位工裝及定位方法。
背景技術：
風力發電機可以捕獲自然界的風能並轉化為電能輸出，屬於國家大力扶持的清潔能源領域。風電葉片是風力發電機的關鍵部件和成本最高的部件，其性能好壞直接影響風機的風能利用效率和機組所受載荷，在很大程度上決定了機組的整體性能，同時對整個風機的安全運行起著關鍵作用。風電葉片通常在氣候條件複雜的環境下運行，並且需要達到20年的設計壽命。因此葉片的設計和質量十分重要。
風電葉片由上下半殼體、主梁、腹板等多個部件組成，其中主梁是最主要的承力部件，要抵抗揮舞彎矩的拉伸和壓縮應力。主梁需要按照設計要求鋪放在指定位置，主梁位置的偏差會導致葉片剛度及穩定性的降低，甚至造成整個葉片結構失效。鑑於主梁定位對於葉片質量的影響，各個廠家在葉片製造過程中均使用定位工裝進行主梁鋪放的定位。
現有技術中的主梁定位工裝大多不具備可調節性，導致定位工裝在使用一段時間出現尺寸偏差時，需要通過切割、焊接等重新調整製作，校正困難，耗時耗力。另外，不可調節的工裝限定了一套工裝必須在對應的一種型號模具上使用，不能切換至其他型號模具進行主梁定位，間接增加了製造成本。專利號為「CN204487411 U」名稱為「一種調節式風電葉片主梁鋪放位置定位工裝」的專利公開了一種調節式的主梁定位工裝，但該工裝需要一個大的定位座加以支撐，工裝安放及移除較為不便；並且該定位座需卡在葉片模具法蘭上，由於模具上鋪層的存在容易出現工裝尖部擋板發生位置偏移，影響主梁的安裝精度；並且不同型號的葉片模具法蘭形狀不同，導致該工裝應用到其他型號模具上時會出現貼合不嚴、底座不穩等情況，通用性不強。
技術實現要素：
為解決現有的風電葉片主梁定位工裝依賴於葉片模具所導致的定位不準確、通用性不強等問題，本發明提供了一種可調節的風電葉片主梁定位工裝及定位方法，具有設計合理、結構穩定、定位準確的優點，而且適用於各種型號風電葉片的主梁定位，從而提高葉片成型過程中主梁的定位精度及鋪放效率，降低生產成本。
本發明為解決上述技術問題所採用的技術方案為：一種可調節的風電葉片主梁定位工裝，包括固定機構、定位機構和長度調節機構，所述固定機構包括與葉片模具的模具鋼架固定連接的固定底座，固定底座上垂直設置有豎向插管，豎向插管為兩段式結構，並通過定位銷調節其總高度，豎向插管上垂直設置有第一橫向支管，第一橫向支管的末端與長度調節機構連接；
所述定位機構包括第二橫向支管和垂直設置在第二橫向支管上的豎向定位管，其中，豎向定位管的自由端為弧面，且該弧面與葉片模具的內表面相貼合，所述第二橫向支管的一端與長度調節機構連接，並通過長度調節機構調節豎向定位管與豎向插管的間距，以使豎向定位管的自由端側面與主梁的側面貼合。
所述長度調節機構為若干片厚度不一的金屬薄片疊合而成的調節墊片組，通過改變構成調節墊片組的金屬薄片數量，以使豎向定位管的自由端側面與主梁的側面貼合。
所述調節墊片組兩側分別設置有固定板，兩個固定板和構成調節墊片組的若干片厚度不一的金屬薄片通過螺栓連接為一體，且兩個固定板分別與第一橫向支管的末端和第二橫向支管的一端垂直連接固定。
所述構成調節墊片組的金屬薄片為矩形薄片，且其厚度為1mm、2mm、3mm或5mm。
所述長度調節機構為兩端分別與第一橫向支管和第二橫向支管套接的套接管，且在套接管上設置有固定槽，在固定槽內設置固定螺栓以調節並固定第一橫向支管和第二橫向支管的總長，進而使豎向定位管的自由端側面與主梁的側面貼合。
所述長度調節機構為第一橫向支管和第二橫向支管嵌套而成，且在兩者的嵌套端沿其長度方向設置有貫通的固定槽，通過在固定槽內設置固定螺栓以調節並固定第一橫向支管和第二橫向支管的總長，進而使豎向定位管的自由端側面與主梁的端部貼合。
所述固定底座為垂直模具鋼架設置的水平板，底部設置與模具鋼架傾斜連接的支撐板。
所述豎向插管為兩條，且兩者的上部通過連接板連接，所述第一橫向支管固定在連接板的中部，且每條豎向插管與第一橫向支管之間傾斜設置有斜撐管，所述斜撐管與每條豎向插管之間傾斜設置有支撐筋板Ⅰ。
所述第二橫向支管和豎向定位管之間設置有傾斜的支撐筋板Ⅱ。
使用上述可調節的風電葉片主梁定位工裝對主梁定位的方法，包括以下步驟：
1）將固定機構的固定底座與葉片模具的模具鋼架固定連接，並通過定位銷固定好豎向插管，並使第一橫向支管水平；
2）根據不同位置處主梁邊緣距葉片模具內法蘭邊的距離，結合第二橫向支管的長度調節機構，使豎向定位管的弧面自由端與葉片模具的內表面相貼合；
3）將吊運過來的主梁側面沿定位工裝不同位置處的豎向定位管平穩下移，直至主梁下落至葉片模具表面並保持與豎向定位管緊密貼合，完成整個主梁的定位。
本發明中，固定機構的豎向插管和第一橫向支管決定了定位工裝的高度和軸向位置，定位機構的第二橫向支管和豎向定位管決定了定位工裝的弦向位置，通過長度調節機構的變化，從而使定位工裝的弦向位置隨之變化，從而實現主梁定位工裝的尺寸調節，以適應不同的主梁位置。
有益效果：本發明的主梁定位工裝分為固定機構、定位機構和長度調節機構，通過固定機構將定位工裝與葉片模具的模具鋼架固定，通過長度調節機構和定位機構來改變定位工裝的弦向尺寸，從而適應主梁的不同位置定位，針對各種型號兆瓦級風電葉片主梁可以自由調節，通用性強；該定位工裝依靠在葉片模具鋼架上的底座固定，安全可靠，定位方法簡便，定位準確度高，提高了主梁的鋪放效率。
附圖說明
圖1為本發明的一種實施方式圖；
圖2為圖1的俯視圖；
圖3為調節墊片組中金屬薄片的結構示意圖；
圖4為本發明的另一種實施方式圖；
圖5為圖4的俯視圖；
附圖標記：1、固定底座，101、支撐板，2、豎向插管，3、定位銷，4、第一橫向支管，5、第二橫向支管，6、豎向定位管，7、主梁，8、葉片模具，801、模具鋼架，9、長度調節機構，901、調節墊片組，902、固定板，903、套接管，904、固定槽，10、支撐筋板Ⅰ，11、支撐筋板Ⅱ，12、連接板，13、斜撐管。
具體實施方式
如圖所示，一種可調節的風電葉片主梁定位工裝，包括固定機構、定位機構和長度調節機構9，所述固定機構包括與葉片模具8的模具鋼架801固定連接的固定底座1，固定底座1上垂直設置有豎向插管2，豎向插管2為兩段式結構，並通過定位銷3調節其總高度，豎向插管2上垂直設置有第一橫向支管4，第一橫向支管4的末端與長度調節機構9連接；
所述定位機構包括第二橫向支管5和垂直設置在第二橫向支管5上的豎向定位管6，其中，豎向定位管6的自由端為弧面，且該弧面與葉片模具8的內表面相貼合，所述第二橫向支管5的一端與長度調節機構9連接，並通過長度調節機構9調節豎向定位管6與豎向插管2的間距，以使豎向定位管6的自由端側面與主梁7的側面貼合。
以上為本發明的基本實施方式，可在以上基礎上做進一步的限定、優化和改進：
如，所述長度調節機構9為若干片厚度不一的金屬薄片疊合而成的調節墊片組901，通過改變構成調節墊片組901的金屬薄片數量，以使豎向定位管6的自由端側面與主梁7的側面貼合（如圖1-3所示）；
進一步的，所述調節墊片組901兩側分別設置有固定板902，兩個固定板902和構成調節墊片組901的若干片厚度不一的金屬薄片通過螺栓連接為一體，且兩個固定板902分別與第一橫向支管4的末端和第二橫向支管5的一端垂直連接固定（如圖1-3所示）；
更進一步的，所述構成調節墊片組901的金屬薄片為矩形薄片，且其厚度優選為為1mm、2mm、3mm或5mm，以便於根據實際情況去除或添加相應厚度的金屬薄片；
又如，所述長度調節機構9可以為兩端分別與第一橫向支管4和第二橫向支管5套接的套接管903，且在套接管903上設置有固定槽904，在固定槽904內設置固定螺栓以調節並固定第一橫向支管4和第二橫向支管5的總長，進而使豎向定位管6的自由端側面與主梁7的側面貼合，如圖4-5所示；
或者，所述長度調節機構9為第一橫向支管4和第二橫向支管5嵌套而成，且在兩者的嵌套端沿其長度方向設置有貫通的固定槽904，通過在固定槽904內設置固定螺栓以調節並固定第一橫向支管4和第二橫向支管5的總長，進而使豎向定位管6的自由端側面與主梁7的側面貼合，如圖4-5所示；
再如，所述固定底座1為垂直模具鋼架801設置的水平板，底部設置與模具鋼架801傾斜連接的支撐板101，從而對固定底座1起到加強固定的作用；
再如，所述豎向插管2為兩條，且兩者的上部通過連接板12連接，所述第一橫向支管4固定在連接板12的中部，且每條豎向插管2與第一橫向支管4之間傾斜設置有斜撐管13，每條斜撐管13與每條豎向插管2之間傾斜設置有支撐筋板Ⅰ10，同樣也是為了使整個工裝在使用時更加穩定；
最後，所述第二橫向支管5和豎向定位管6之間設置有傾斜的支撐筋板Ⅱ11，從而對豎向定位管6起到加強固定的作用。
使用上述可調節的風電葉片主梁定位工裝對主梁定位的方法，包括以下步驟：
1）將固定機構的固定底座1與葉片模具8的模具鋼架801固定連接，並通過定位銷3固定好豎向插管2，並使第一橫向支管4水平；
2）根據不同位置處主梁7邊緣距葉片模具8內法蘭邊的距離，結合第二橫向支管5的長度調整長度調節機構9，使豎向定位管6的弧面自由端與葉片模具8的內表面相貼合；
3）將吊運過來的主梁7側面沿定位工裝不同位置處的豎向定位管6平穩下移，直至主梁7下落至葉片模具8表面並保持與豎向定位管6緊密貼合，完成整個主梁7的定位。
下面以附圖1-3為例，對本發明做進一步的闡述。
如圖1-3所示，一種可調節的風電葉片主梁定位工裝，包括固定機構、定位機構和長度調節機構9，所述固定機構的固定底座1與葉片模具8的模具鋼架801固定連接，底部設置有支撐板101，從而與固定底座1和模具鋼架801構成斜三角支撐結構，具有良好的穩定性。豎向插管2為兩條，且兩者的上部通過連接板12連接，第一橫向支管4固定在連接板12的中部，且每條豎向插管2與第一橫向支管4之間傾斜設置有斜撐管13，每條斜撐管13與豎向插管2之間設置有支撐筋板Ⅰ10，確保嵌套後豎向插管2平衡穩固。第一橫向支管4另一端與長度調節機構9的一個固定板902固定連接，固定板902表面光滑平整，四周均勻超出第一橫向支管4各一定距離。所述的固定板902在四個角的位置均布開設四個圓形通孔；
所述長度調節機構9為若干片厚度不一的金屬薄片疊合而成的調節墊片組901。所述定位機構的第二橫向支管5水平設置，豎向定位管6垂直於第二橫向支管5且豎直設置，第二橫向支管5和豎向定位管6之間設置有傾斜的支撐筋板Ⅱ11，第二橫向支管5的一端與長度調節機構9的另一個固定板902連接，所述豎向定位管6使用時保持絕對豎直狀態，端部為斜角結構，該斜角結構與葉片模具8內表面弧度一致，構成長度調節機構9的金屬薄片為方形，且表面光滑平整，剖面尺寸與固定板902剖面尺寸一致，四個角位置開設相同的圓形通孔，方形金屬薄片根據需要有不同的厚度。
具體的，本發明的各種部件均使用鋼製型材製作，具有足夠的強度和剛度；方形金屬薄片的優選材質為不鏽鋼片，優選厚度為1mm、2mm、3mm、5mm幾種尺寸。
具體的，根據製作葉片長度的不同，一套主梁定位工裝的數量為8至12個，均勻配置排列在葉片模具8的不同位置。
使用本實施例提供的可調節的風電葉片主梁定位工裝時，將與第一橫向支管4連接的長度調節機構9的固定板902與和第二橫向支管5連接的另一個的固定板902拼接，兩者四角位置同樣的圓形通孔之間採用螺栓連接固定。當需要根據主梁7位置調節時，在上述兩個固定板902之間放入（或去除）一定厚度的方形金屬薄片，並使用螺栓將兩部分緊固連接，隨著金屬薄片厚度變化，定位工裝的弦向位置隨之變化，從而實現主梁定位工裝的尺寸可調。
使用上述主梁定位工裝進行主梁定位的方法，包括以下步驟：
步驟1：將整套工裝中固定機構的固定底座1與葉片模具8的模具鋼架801固定連接，並保證豎向插管2豎直，且通過定位銷3與固定底座1緊固連接；
步驟2：根據不同位置處主梁7邊緣距葉片模具8內法蘭邊的距離，結合第二橫向支管5的長度選擇不同厚度的方形金屬薄片，放置在兩塊固定板902之間，緊密貼合後用四組螺栓穿過圓形通孔緊固；
步驟3：將吊運過來的主梁7側面沿定位工裝不同位置處的豎向定位管6平穩下移，直至主梁7下落至葉片模具8表面並保持與豎向定位管6緊密貼合，完成整個主梁7的定位。