專利名稱：一種風力發(fā)電葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及風力發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種風力發(fā)電葉片。
背景技術(shù)：
隨著常規(guī)化石能源的枯竭和生態(tài)環(huán)境的惡化，以風力發(fā)電為代表的可再生能源的開發(fā)和利用，受到了世界各國政府的重視。經(jīng)過最近20多年的發(fā)展，風電產(chǎn)業(yè)正在成為一個迅速增長的新興產(chǎn)業(yè)。世界風電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展帶動了風電機組及其上游產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展。葉片是風力發(fā)電設(shè)備的關(guān)鍵部件，其制造成本占風電設(shè)備總成本的20% 30%。 葉片結(jié)構(gòu)是葉片捕獲風能的保證，直接影響風電機組的運行壽命。如圖I和圖2所示，目前， 市場上使用的葉片，其大部分結(jié)構(gòu)都是由蒙皮(1、3)、大梁2、腹板4等組成。蒙皮主要作用是提供氣動外型，并承擔部分彎曲荷載和大部的剪切荷載，蒙皮的夾層結(jié)構(gòu)部分，為提高結(jié)構(gòu)的抗屈曲失穩(wěn)能力。大梁是主要承力結(jié)構(gòu)，承載葉片的大部彎曲載荷。腹板置于葉片空腔內(nèi)，支撐大梁，主要是為了提高剛度，防止局部失穩(wěn)。目前，葉片正在朝著大型化的方向發(fā)展,而葉片的重量也隨之增加,對于葉片的大梁結(jié)構(gòu)，使用較多的是采用等寬度纖維布預(yù)先灌注成型，占據(jù)了葉片很大一部分重量，隨著葉片的大型化，大梁的厚度及重量會進一步的增加，這不僅會導(dǎo)致葉片載荷增加，也會增大灌注工藝產(chǎn)生缺陷的風險。隨著葉片重量的不斷增加，因重量引起的載荷增加會隨著葉片尺寸的加大越來越明顯地制約葉片的大型化發(fā)展。因此，如何減少大梁鋪層厚度和夾芯材料的用量，從而減少葉片重量，降低成本， 成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型提供了一種風力發(fā)電葉片，以提減少大梁鋪層厚度和夾芯材料的用量，從而減少葉片重量，降低成本。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案一種風力發(fā)電葉片，包括蒙皮、大梁和腹板，所述大梁位于葉根的寬度大于位于葉尖的寬度。優(yōu)選地，在上述風力發(fā)電葉片中，所述大梁的寬度由葉根到葉尖逐漸減小。優(yōu)選地，在上述風力發(fā)電葉片中，所述大梁為梯形結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，在上述風力發(fā)電葉片中，兩個所述腹板的間距隨所述大梁的寬度的減小逐漸減小。優(yōu)選地，在上述風力發(fā)電葉片中，所述大梁的厚度由葉根到葉尖逐漸減小。從上述的技術(shù)方案可以看出，本實用新型提供的風力發(fā)電葉片，大梁位于葉根的寬度大于位于葉尖的寬度，即大梁的展向外形和截面外形類似于梯形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)形式可最大限度地提高葉片揮舞方向的彎曲剛度，從而在滿足葉片結(jié)構(gòu)性能的前提下，能夠減少大梁的鋪層厚度及殼體夾芯材料的厚度，降低了葉片重量，降低了生產(chǎn)成本。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為現(xiàn)有技術(shù)的風力發(fā)電葉片的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的風力發(fā)電葉片的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型實施例提供的風力發(fā)電葉片的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型實施例提供的風力發(fā)電葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型公開了一種風力發(fā)電葉片，以提減少大梁鋪層厚度和夾芯材料的用量，從而減少葉片重量，降低成本。下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。請參閱圖I-圖2，圖3為本實用新型實施例提供的風力發(fā)電葉片的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型實施例提供的風力發(fā)電葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。本實用新型實施例提供的風力發(fā)電葉片，包括蒙皮I、大梁2和腹板4，其中，大梁 2位于葉根的寬度大于位于葉尖的寬度。本實用新型提供的風力發(fā)電葉片，大梁2位于葉根的寬度大于位于葉尖的寬度， 即大梁2的展向外形和截面外形類似于梯形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)形式可最大限度地提高葉片揮舞方向的彎曲剛度，從而在滿足葉片結(jié)構(gòu)性能的前提下，能夠減少大梁2的鋪層厚度及殼體夾芯材料的厚度，降低了葉片重量，降低了生產(chǎn)成本。大梁2的寬度由葉根到葉尖逐漸減小，大梁2整體為梯形結(jié)構(gòu)。本實用新型對大梁 2的設(shè)計是借助通用有限元軟件和優(yōu)化軟件而實現(xiàn)的，首先，依據(jù)常用的葉片結(jié)構(gòu)形式，通過有限元軟件的二次開發(fā)，實現(xiàn)葉片結(jié)構(gòu)有限元建模的參數(shù)化；然后，通過自由尺寸優(yōu)化、 尺寸優(yōu)化等方法，設(shè)置優(yōu)化變量、約束條件及優(yōu)化目標，經(jīng)迭代計算初步確定葉片的結(jié)構(gòu)尺寸、厚度、位置及鋪設(shè)角度；最后，根據(jù)優(yōu)化計算結(jié)果，剔除計算結(jié)果中的次要影響因素，對葉片結(jié)構(gòu)進行詳細設(shè)計，并校核葉片的剛度、強度、穩(wěn)定性及疲勞壽命，依據(jù)校核結(jié)果微調(diào)葉片結(jié)構(gòu)直至確定最終的設(shè)計方案。兩個腹板4的間距隨大梁2的寬度的減小逐漸減小，大梁2的厚度由葉根到葉尖逐漸減小。蒙皮中的夾層結(jié)構(gòu)、腹板的數(shù)量、腹板的鋪設(shè)材料及角度、腹板的設(shè)計位置由所述葉片的強度及穩(wěn)定性計算結(jié)果確定。本實用新型通過該方法確定的葉片結(jié)構(gòu)，能最大限度地提高葉片揮舞方向的抗彎剛度和抗屈曲失穩(wěn)能力。該結(jié)構(gòu)在滿足葉片結(jié)構(gòu)性能的前提下，減少了大梁鋪層厚度和夾芯材料的用量，從而減少了葉片重量，降低了成本；另外，在生產(chǎn)過程中，因大梁鋪層厚度的減小也會降低灌注工藝產(chǎn)生缺陷的風險，甚至可以將大梁與殼體一起灌注成型，省掉了單獨預(yù)制大梁的過程，節(jié)約了生產(chǎn)成本。本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.一種風力發(fā)電葉片，包括蒙皮(I)、大梁(2)和腹板(4)，其特征在于，所述大梁(2) 位于葉根的寬度大于位于葉尖的寬度。
2.如權(quán)利要求I所述的風力發(fā)電葉片，其特征在于，所述大梁(2)的寬度由葉根到葉尖逐漸減小。
3.如權(quán)利要求2所述的風力發(fā)電葉片，其特征在于，所述大梁(2)為梯形結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求2所述的風力發(fā)電葉片，其特征在于，兩個所述腹板(4)的間距隨所述大梁(2)的寬度的減小逐漸減小。
5.如權(quán)利要求2所述的風力發(fā)電葉片，其特征在于，所述大梁(2)的厚度由葉根到葉尖逐漸減小。
專利摘要本實用新型公開了一種風力發(fā)電葉片，包括蒙皮、大梁和腹板，所述大梁位于葉根的寬度大于位于葉尖的寬度。本實用新型提供的風力發(fā)電葉片，大梁位于葉根的寬度大于位于葉尖的寬度，即大梁的展向外形和截面外形類似于梯形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)形式可最大限度地提高葉片揮舞方向的彎曲剛度，從而在滿足葉片結(jié)構(gòu)性能的前提下，能夠減少大梁的鋪層厚度及殼體夾芯材料的厚度，降低了葉片重量，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號F03D11/00GK202451376SQ201220085128
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者馮學斌, 彭超義, 曾竟成, 羅華陽, 鄧航, 靳交通 申請人:株洲時代新材料科技股份有限公司