專利名稱：一種風(fēng)機葉片的制造方法及其專用預(yù)應(yīng)力施加裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)機葉片制造領(lǐng)域，具體地，涉及一種風(fēng)機葉片的制造方法及其專用預(yù)應(yīng)力施加裝置。
背景技術(shù)：
太陽照射到地球表面，地球表面各處受熱不同，產(chǎn)生溫差，從而引起大氣的對流運動形成風(fēng)，其攜帶的能量即風(fēng)能。風(fēng)吹動風(fēng)機旋轉(zhuǎn)從而帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電稱風(fēng)力發(fā)電即風(fēng)電。風(fēng)能是太陽能的一種轉(zhuǎn)化形式，是一種不產(chǎn)生任何污染排放的可再生自然能源。與太陽能、生物、地?zé)岷秃Ｑ竽馨l(fā)電相比，風(fēng)電是當(dāng)前技術(shù)和經(jīng)濟上最具商業(yè)化規(guī)模開發(fā)條件的新能源。現(xiàn)代風(fēng)機的風(fēng)輪大多由三葉片組成，由于風(fēng)機輸出功率與葉片的掃風(fēng)面積成正t匕，并且與風(fēng)速的立方成正比，因此大功率風(fēng)機的葉片往往十分龐大。一臺5MW的風(fēng)機葉片長度超過60米，風(fēng)機高度超過20層樓高。國外研發(fā)中的8麗風(fēng)機葉片更是長達80米，風(fēng) 機高度達到了 131米。未來風(fēng)機的葉片必將越來越長。目前風(fēng)機葉片主要由纖維增強樹脂復(fù)合材料制成，其中纖維主要是玻璃纖維或碳纖維。葉片的結(jié)構(gòu)形式主要由主梁，腹板和蒙皮組成。蒙皮由很少的幾層纖維布中間夾輕質(zhì)材料，如結(jié)構(gòu)泡沫板，輕竹板或輕木制成。主梁為葉片的結(jié)構(gòu)提供剛度和強度，一般主梁的纖維鋪層較厚，通過手工或機械鋪設(shè)在模具中，進行灌注制造?，F(xiàn)有的單軸向復(fù)合材料在制造過程中多為手工或機械鋪設(shè)在葉片模具中，玻璃纖維或碳纖維織物在鋪設(shè)過程中難免會有一些微小的彎曲存在，而這些對于成品的纖維增強樹脂復(fù)合材料的力學(xué)性能產(chǎn)生了不利的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種風(fēng)機葉片的制造方法，可以使單軸向纖維織物在鋪設(shè)中的微小彎曲減少或消失，從而解決目前常用技術(shù)方案中單軸向復(fù)合材料力學(xué)性能降低的問題，有效提高單軸向復(fù)合材料的整體力學(xué)性能，并有效提高其疲勞特性。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種實現(xiàn)上述風(fēng)機葉片制造方法中的預(yù)應(yīng)力施加
>J-U ρ α裝直。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種風(fēng)機葉片的制造方法，包括在葉片模具上進行單軸向纖維織物的層疊鋪設(shè)，然后再進行增強樹脂灌注，在所述單軸向纖維織物層疊鋪設(shè)過程中，通過利用固定在葉片模具上的預(yù)應(yīng)力施加裝置對單軸向纖維織物施加預(yù)應(yīng)力，然后再進行所述的灌注。實現(xiàn)上述風(fēng)機葉片制造方法中的預(yù)應(yīng)力施加裝置，包括多對單軸向纖維織物拉緊桿，每對分別用于固定并拉緊單軸向纖維織物的兩端，且所述單軸向纖維織物拉緊桿的長度大于單軸向纖維織物的寬度。兩片拉緊桿固定板，固定安裝在所述葉片模具內(nèi)，分別沿葉片模具軸向設(shè)置，兩片之間的間隔距離等于或大于單軸向纖維織物的寬度，且所述拉緊桿固定板兩端分別由下至上設(shè)置有多個用于放置單軸向纖維織物拉緊桿的卡槽。預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)機構(gòu)，安裝在拉緊桿固定板上，且每對單軸向纖維織物拉緊桿至少對應(yīng)有一個預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)機構(gòu)用于調(diào)節(jié)單軸向纖維織物拉緊桿在拉緊桿固定板上的位置并鎖定其位置。進一步地，所述單軸向纖維織物拉緊桿為圓桿。進一步地，所述拉緊桿固定板兩端的卡槽分別呈階梯狀分布。進一步地，所述預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)機構(gòu)包括預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)桿及與預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)桿配合作用的推力施加及測量部件。進一步地，所述推力施加及測量部件為液壓或電動形式。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果1、在風(fēng)機葉片的制造方法中，本發(fā)明通過在單軸向纖維織物層疊鋪設(shè)過程中對單軸向纖維織物施加預(yù)應(yīng)力，可以使單軸向纖維織物在鋪設(shè)中的微小彎曲減少或消失，從而解決了目前常用技術(shù)方案中單軸向復(fù)合材料力學(xué)性能降低的問題，有效提高了單軸向復(fù)合材料的整體力學(xué)性能，并有效提高了其疲勞特性；采用上述帶有預(yù)應(yīng)力的單軸向復(fù)合材料制造的風(fēng)機葉片，能夠有效提高葉片的靜強度和疲勞強度，實現(xiàn)葉片的輕量高效設(shè)計。2、本發(fā)明通過固定在葉片模具內(nèi)的預(yù)應(yīng)力施加裝置對單軸向纖維織物進行預(yù)應(yīng)力施加，將單軸向纖維織物兩端固定在單軸向纖維織物拉緊桿上，再將單軸向纖維織物拉緊桿放置在拉緊桿固定板的卡槽上，通過預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)機構(gòu)，調(diào)節(jié)單軸向纖維織物拉緊桿的位置，從而使單軸向纖維織物產(chǎn)生合適的預(yù)應(yīng)力，有效地提高了單軸向復(fù)合材料的整體力學(xué)性能，并有效提高了其疲勞特性。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細(xì)描述。


圖1是帶有預(yù)應(yīng)力的單軸向纖維織物示意圖；圖2是單軸向纖維織物的鋪層結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是預(yù)應(yīng)力施加裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3中的局部結(jié)構(gòu)放大示意圖；其中，1-單軸向纖維織物，2-單軸向纖維織物拉緊桿，3-拉緊桿固定板，4-預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)桿，5-推力施加及測量部件。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明?，F(xiàn)有的風(fēng)機葉片制造方法，主要步驟包括在葉片模具上進行單軸向纖維織物的層疊鋪設(shè)，然后再進行增強樹脂灌注，采用上述方法，單軸向纖維織物在鋪設(shè)中會產(chǎn)生微小彎曲，導(dǎo)致單軸向復(fù)合材料力學(xué)性能降低。本發(fā)明的一種風(fēng)機葉片的制造方法，對上述方法進行了改進，主要是在所述單軸向纖維織物(玻璃纖維或碳纖維織物)層疊鋪設(shè)過程中，通過利用固定在葉片模具上的預(yù)應(yīng)力施加裝置對單軸向纖維織物施加預(yù)應(yīng)力，然后再進行所述的灌注。如圖1-4所示，實現(xiàn)上述風(fēng)機葉片制造方法中的預(yù)應(yīng)力施加裝置，包括多對單軸向纖維織物拉緊桿2，每對分別用于固定并拉緊單軸向纖維織物I的兩端，且單軸向纖維織物拉緊桿2的長度大于單軸向纖維織物I的寬度，其具體尺寸可根據(jù)不同單軸向纖維織物I寬度確定。兩片拉緊桿固定板3，固定安裝在葉片模具內(nèi)，分別沿葉片模具軸向設(shè)置，兩片之間的間隔距離等于或大于單軸向纖維織物I的寬度，且拉緊桿固定板3兩端分別由下至上設(shè)置有多個用于放置單軸向纖維織物拉緊桿2的卡槽。預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)機構(gòu)，安裝在拉緊桿固定板3上，且每對單軸向纖維織物拉緊桿2至少對應(yīng)有一個預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)機構(gòu)(圖中僅示出部分)，預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)機構(gòu)包括預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)桿4及與預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)桿4配合作用的推力施加及測量部件5，推力施加及測量部件5通過預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)桿4調(diào)節(jié)單軸向纖維織物拉緊桿2在拉緊桿固定板3上的位置并鎖定其位置。在單軸向纖維織物I層疊鋪設(shè)過程中，將單向纖維織物I兩端固定在單軸向纖維織物拉緊桿2上，再將單軸向纖維織物拉緊桿2放置在拉緊桿固定板3兩端的卡槽上，推力施加及測量部件5通過預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)桿4，調(diào)節(jié)單軸向纖維織物拉緊桿2的位置，從而使單軸向纖維織物I產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。在葉片模具上對整個裝置進行密封抽真空灌注，經(jīng)過固化，可將單軸向纖維織物I同單軸向纖維織物拉緊桿2 —體取出，再將單軸向纖維織物拉緊桿2從單軸向纖維織物I中抽出，并對單軸向纖維織物I做適當(dāng)打磨。成型后的單軸向復(fù)合材料即帶有了預(yù)應(yīng)力。在上述實施例中，單軸向纖維織物拉緊桿2優(yōu)選圓桿。在上述實施例中，拉緊桿固定板3兩端的卡槽分別呈階梯狀分布。在上述實施例中,推力施加及測量部件5為液壓或電動形式。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)機葉片的制造方法，包括在葉片模具上進行單軸向纖維織物的層疊鋪設(shè)，然后再進行增強樹脂灌注，其特征在于，在所述單軸向纖維織物層疊鋪設(shè)過程中，通過利用固定在葉片模具上的預(yù)應(yīng)力施加裝置對單軸向纖維織物施加預(yù)應(yīng)力，然后再進行所述的灌注。
2.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述風(fēng)機葉片制造方法中的預(yù)應(yīng)力施加裝置，其特征在于，包括 多對單軸向纖維織物拉緊桿，每對分別用于固定并拉緊單軸向纖維織物的兩端，且所述單軸向纖維織物拉緊桿的長度大于單軸向纖維織物的寬度；兩片拉緊桿固定板，固定安裝在所述葉片模具內(nèi)，分別沿葉片模具軸向設(shè)置，兩片之間的間隔距離等于或大于單軸向纖維織物的寬度，且所述拉緊桿固定板兩端分別由下至上設(shè)置有多個用于放置單軸向纖維織物拉緊桿的卡槽；預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)機構(gòu)，安裝在拉緊桿固定板上，且每對單軸向纖維織物拉緊桿至少對應(yīng)有一個預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)機構(gòu)用于調(diào)節(jié)單軸向纖維織物拉緊桿在拉緊桿固定板上的位置并鎖定其位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)應(yīng)力施加裝置，其特征在于，所述單軸向纖維織物拉緊桿為圓桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)應(yīng)力施加裝置，其特征在于，所述拉緊桿固定板兩端的卡槽分別呈階梯狀分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的預(yù)應(yīng)力施加裝置，其特征在于，所述預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)機構(gòu)包括預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)桿及與預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)桿配合作用的推力施加及測量部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)應(yīng)力施加裝置，其特征在于，所述推力施加及測量部件為液壓或電動形式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風(fēng)機葉片的制造方法，在單軸向纖維織物層疊鋪設(shè)過程中，通過利用固定在葉片模具上的預(yù)應(yīng)力施加裝置對單軸向纖維織物施加預(yù)應(yīng)力，然后再進行增強樹脂灌注；本發(fā)明還公開了一種實現(xiàn)上述方法中的預(yù)應(yīng)力施加裝置，將單軸向纖維織物兩端固定在單軸向纖維織物拉緊桿上，再將單軸向纖維織物拉緊桿放置在拉緊桿固定板兩端的卡槽上，通過預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)單軸向纖維織物拉緊桿的位置，從而使單軸向纖維織物產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力；通過上述方法和裝置，有效提高了單軸向復(fù)合材料的整體力學(xué)性能及其疲勞特性；采用上述帶有預(yù)應(yīng)力的單軸向復(fù)合材料制造的風(fēng)機葉片，能夠有效提高葉片的靜強度和疲勞強度，實現(xiàn)葉片的輕量高效設(shè)計。
文檔編號B29C70/34GK103009636SQ201210494980
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者楊榮強 申請人:國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司