抗衝擊分段式風電葉片及其裝配方法與流程
2023-05-25 08:38:11 2
本發明主要涉及風力發電設備技術領域，尤其涉及一種抗衝擊分段式風電葉片及其裝配方法。
背景技術：
目前風電葉片朝著大型化的方向發展，像丹麥維塔斯的V164-7MW機型葉片長度長達80m，葉片長度增加給葉片的運輸帶來了很大的困難，並且長大型葉片對葉片模具的剛度要求越高，製造困難，因此將葉片分段製造，分段運輸可以較好的解決上述問題。
目前，分段葉片的機械連接方案中通常用螺栓等將分段的葉片直接剛性連接。利用螺栓將葉片中間的上下翼型弧板進行連接。這種採用剛性連接的分段葉片在極端工況下抗衝擊性能較差，外界因素容易對分段葉片造成較大的損傷破壞。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種拆裝方便、連接強度高，可靠性高的抗衝擊分段式風電葉片及其裝配方法。
為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案：
一種抗衝擊分段式風電葉片，包括至少兩段葉片段，各葉片段之間均連接有連接裝置，所述連接裝置包括兩個連接框架，各連接框架與各葉片段連接端面形狀適配，各連接框架上開設有第一安裝孔，所述第一安裝孔內設置有用於與葉片段緊固連接的第一螺栓，兩個連接框架之間連接有多個用於緩衝的鉸接件，各鉸接件轉動方向與葉片段受力方向一致，兩個連接框架之間還連接有用於對葉片段擺動限位的限位件。
作為上述技術方案的進一步改進：
所述鉸接件包括兩塊鉸接座和鉸接軸，兩塊鉸接座分別通過第二螺栓與兩個連接框架緊固連接，兩塊鉸接座相互搭接並通過所述鉸接軸活動鉸接。
所述鉸接座設置為T型結構，兩塊T型結構的鉸接座的橫部通過第二螺栓與連接框架緊固連接，兩塊T型結構的鉸接座的豎部相互搭接並通過鉸接軸活動鉸接。
所述連接框架上開設與各第二螺栓對應的第二安裝孔。
所述限位件包括多個支座和套裝在各支座上的限位彈簧，各支座一端與其中一個連接框架固接，另一端與另一個連接框架之間留有間隙，各限位彈簧與兩個連接框架接觸、且限位彈簧呈壓縮狀態。
所述葉片段靠近連接端的外表鋪裝有纖維加強層，所述纖維加強層的厚度由連接端向中間逐漸遞減。
所述葉片段於連接端面上預埋有與各第一安裝孔對應的螺栓套筒，各所述第一螺栓與相應的螺栓套筒螺紋連接。
一種基於上述的抗衝擊分段式風電葉片的裝配方法，包括以下步驟：
S1：製造運輸：將葉片段與連接裝置在生產基地分別製造，然後分別運輸到裝機地點；
S2：安裝：將各鉸接件和限位件裝設在連接框架之間形成連接裝置，再用第一螺栓穿過各連接框架的第一安裝孔，使第一螺栓與連接框架兩側的葉片段形成緊固連接；
S3：建立葉片氣動外形：在各葉片段的連接端外圍粘結一層蒙皮，蒙皮為玻璃纖維材料。
與現有技術相比，本發明的優點在於：
1、本發明的抗衝擊分段式風電葉片，葉片段和中間的連接裝置均可以在生產基地分別預製，然後分別運往安裝地點，到達裝機地點之後再將中間的連接裝置和葉片段通過緊固螺栓進行固連，安裝簡便快速；
2、本發明的抗衝擊分段式風電葉片，採用鉸接件的緩衝抗衝和限位件的限位，將常規分段葉片的剛性連接變為半柔性連接，可以顯著提高分段葉片在極端工況下的抗衝擊性能，減小極端工況下外界因素對葉片造成的損傷破壞，極大的增加葉片分段處連接的可靠性；
3、本發明的抗衝擊分段式風電葉片，連接框架與各葉片段連接端面形狀適配，增大了連接框架和各葉片段的接觸面積，接觸區域不容易產生應力集中，保證了葉片段的強度。
4、本發明基於上述抗衝擊分段式風電葉片的裝配方法，由於包含上述的抗衝擊分段式風電葉片結構，因此具備上述抗衝擊分段式風電葉片相應的技術效果。
附圖說明
圖1是本發明抗衝擊分段式風電葉片的結構示意圖。
圖2是本發明抗衝擊分段式風電葉片中連接裝置的結構示意圖。
圖3是本發明抗衝擊分段式風電葉片中連接裝置另一視角的結構示意圖。
圖4是本發明抗衝擊分段式風電葉片中連接裝置的結構示意圖（未裝彈簧狀態）。
圖5是本發明抗衝擊分段式風電葉片的裝配方法的流程圖。
圖中各標號表示：
1、葉片段；2、連接裝置；21、連接框架；211、第一安裝孔；212、第二安裝孔；22、第一螺栓；23、鉸接件；231、鉸接座；232、鉸接軸；233、第二螺栓；24、限位件；241、支座；242、限位彈簧。
具體實施方式
以下將結合說明書附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
圖1至圖4示出了本發明抗衝擊分段式風電葉片的一種實施例，該風電葉片包括至少兩段葉片段1，各葉片段1之間均連接有連接裝置2，連接裝置2包括兩個連接框架21，各連接框架21與各葉片段1連接端面形狀適配，各連接框架21上開設有第一安裝孔211，第一安裝孔211內設置有用於與葉片段1緊固連接的第一螺栓22，兩個連接框架21之間連接有多個用於緩衝的鉸接件23，各鉸接件23轉動方向與葉片段1受力方向一致，兩個連接框架21之間還連接有用於對葉片段1擺動限位的限位件24。該結構中，葉片段1和中間的連接裝置2均可以在生產基地分別預製，然後分別運往安裝地點，到達裝機地點之後再將中間的連接裝置2和葉片段1通過緊固螺栓22進行固連，安裝簡便快速；採用鉸接件23的緩衝抗衝和限位件24的限位，將常規分段葉片的剛性連接變為半柔性連接，可以顯著提高分段葉片在極端工況下的抗衝擊性能，減小極端工況下外界因素對葉片造成的損傷破壞，極大的增加葉片分段處連接的可靠性；而連接框架21與各葉片段1連接端面形狀適配，增大了連接框架21和各葉片段1的接觸面積，接觸區域不容易產生應力集中，保證了葉片段1的強度。
本實施例中，鉸接件23包括兩塊鉸接座231和鉸接軸232，兩塊鉸接座231分別通過第二螺栓233與兩個連接框架21緊固連接，兩塊鉸接座231相互搭接並通過鉸接軸232活動鉸接。兩塊鉸接座231通過第二螺栓233固連在兩端的連接框架21上，此第二螺栓233的長度應進行控制，保證第二螺栓233恰好將連接框架21和鉸接座231連接，第二螺栓233不能與葉片段1接觸；兩側鉸接座231採用一一對應交互放置的方式，保證鉸接座231和兩端的連接框架21連接之後相對應鉸接座231的側面恰好貼合併且相對應鉸接座231的銷座孔是同軸的；當連接框架21通過穿過銷座孔的鉸接軸232進行連接之後，兩端的連接框架21可以繞著銷軸方向轉動，為了嚴格限制鉸接軸232的軸向運動，防止鉸接軸232從銷座孔中脫落，需要在鉸接軸232的兩端分別安裝定位銷。
本實施例中，鉸接座231設置為T型結構，兩塊T型結構的鉸接座231的橫部通過第二螺栓233與連接框架21緊固連接，兩塊T型結構的鉸接座231的豎部相互搭接並通過鉸接軸232活動鉸接。這樣設置，使得保證鉸接座231的整體強度的同時又能儘量減輕質量。
本實施例中，連接框架21上開設與各第二螺栓233對應的第二安裝孔212。該第二安裝孔212為螺紋孔，第二螺栓233穿過銷座孔與第二安裝孔212螺紋連接。
本實施例中，限位件24包括多個支座241和套裝在各支座241上的限位彈簧242，各支座241一端與其中一個連接框架21固接，另一端與另一個連接框架21之間留有間隙，各限位彈簧242與兩個連接框架21接觸、且限位彈簧242呈壓縮狀態。為了防止各葉片段1轉動角度過大，需要安裝限位彈簧242進行限定轉動角度，限位彈簧242安裝在各支座241上，各支座241一端應與連接框架21之間留有間隙，以確保連接框架21的轉動餘量，支座241一方面為彈簧的運動起到導向作用，同時對彈簧的最大壓縮量起到限位作用，限位彈簧242採用兩端平口的壓縮式彈簧，彈簧的剛度應滿足要求，彈簧在未壓縮時的自由長度應該大於兩側連接框架21之間的間距，從而保證限位彈簧242在初始安裝之後也會產生一定的彈力。
本實施例中，葉片段1靠近連接端的外表鋪裝有纖維加強層，纖維加強層的厚度由連接端向中間逐漸遞減。該纖維加強層的厚度應從分段位置分別向葉片段1中間進行平滑過渡的遞減，在分段處葉片厚度最大，以保證分段處葉片的強度和剛度。
本實施例中，葉片段1於連接端面上預埋有與各第一安裝孔211對應的螺栓套筒，各第一螺栓22與相應的螺栓套筒螺紋連接。在葉片段1的分段處連接端面都預埋有螺栓套筒，預埋有螺栓套筒的葉片部分厚度應保持不變，用於和第一螺栓22螺紋連接。
如圖5所示，本發明基於上述抗衝擊分段式風電葉片的裝配方法，包括以下步驟：
S1：製造運輸：將葉片段1與連接裝置2在生產基地分別製造，然後分別運輸到裝機地點；
S2：安裝：將各鉸接件23和限位件24裝設在連接框架21之間形成連接裝置2，再用第一螺栓22穿過各連接框架21的第一安裝孔211，使第一螺栓22與連接框架21兩側的葉片段1形成緊固連接；
S3：建立葉片氣動外形：在各葉片段1的連接端外圍粘結一層蒙皮，蒙皮為玻璃纖維材料。
採用該方法，葉片段1和中間的連接裝置2均可以在生產基地分別預製，然後分別運往安裝地點，到達裝機地點之後再將中間的連接裝置2和葉片段1通過緊固螺栓22進行固連，安裝簡便快速；採用鉸接件23的緩衝抗衝和限位件24的限位，將常規分段葉片的剛性連接變為半柔性連接，可以顯著提高分段葉片在極端工況下的抗衝擊性能，減小極端工況下外界因素對葉片造成的損傷破壞，極大的增加葉片分段處連接的可靠性；而連接框架21與各葉片段1連接端面形狀適配，增大了連接框架21和各葉片段1的接觸面積，接觸區域不容易產生應力集中，保證了葉片段1的強度。
雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然而並非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍的情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發明技術方案保護的範圍內。