CN103434148B - 一种用于大型风机叶片成型过程中的中部支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于大型风机叶片成型过程中的中部支撑装置，它包括安装基座组件、左支撑组件、右支撑组件和中支撑组件。当叶片在设备主轴带动下做回转运动，左支撑组件、右支撑组件对叶片形成“V”型支撑，根据叶片姿态自动调整两支撑夹角，中支撑组件拖住叶片低端，减小叶片与左支撑组件和右支撑组件之间的滑动摩擦力。本发明装置适用于作为叶片数控成型设备的附件，主要用于提高叶片缠绕成型中系统刚度和自动化程度，同时该支撑设备还可用于其它弱刚性工件缠绕成型。

Description

一种用于大型风机叶片成型过程中的中部支撑装置

技术领域

本发明属大型风机叶片制造技术领域，具体涉及一种用于大型风机叶片成型过程中的中部支撑装置。

背景技术

叶片是风力发电机组的关键部件之一，风力发电机叶片是一个复合材料制成的薄壳结构，一般由根部、外壳和加强筋或梁三部分组成，复合材料在整个风电叶片中的重量一般占到90％以上。叶片基本上也由两种材料组成，即玻璃纤维强化塑料(外壳、骨架)和发泡里衬。传统的叶片生产一般采用开模工艺，尤其是手糊方式较多，生产过程中会有大量苯乙烯等挥发性有毒气体产生，给操作者和环境带来危害，另一方面，随着叶片尺寸的增加，为保证发电机运行平稳和塔架安全，这就必须保证叶片轻且质量分布均匀。这就促使叶片生产工艺由开模向闭模发展。采用闭模工艺，如现在热门的真空树脂导入模塑法，不但可大幅度降低成型过程中苯乙烯的挥发，而且更容易精确控制树脂含量，从而保证复合材料叶片质量分布的均匀性，并可提高叶片的质量稳定性。

在叶片制造过程中存在两个问题：(1)叶片固化问题。在叶片的生产过程中，由于模具尺寸巨大，一般无法采用烘箱等传统的外部加热方式对其进行升温固化，只能在室温下进行，致使叶片固化周期较长，难以进行较连续化的生产。同时，利用光照进行固化处理的生产方式，受气候因素制约严重，一般只能选择在光照较充足的地方建立叶片生产基地。(2)大型模具制造问题。大型复合材料叶片的外形尺寸与其制造模具有着极其密切的关系。为保证复合材料叶片设计外形和尺寸精度，叶片长度越长，成型时对模具刚度和强度的要求就越高，模具的重量和成本也会大幅度提高。大型模具的制作周期长，生产效率低。

综上所述，目前使用的开模与闭模工艺都有一定的缺点，不能满足科学研究和现代化快速生产的需要，从而提出了一种新型的铺缠结合的叶片成型方式。但因为在现有的支撑装置均无法满足对体积庞大的风机叶片在成型过程中的支撑，使用单位的技术人员和操作人员都希望科研人员能够研制出一种新型的叶片成型过程中的支撑装置，以满足相关的需求。

发明内容

本发明为解决现在技术中的问题，提供一种用于大型风机叶片成型过程中的中部支撑装置，它可靠性高，综合功能更强，能够满足在叶片回转成型过程中能够对非回转体轮廓截面实时支撑，能克服普通叶片支撑装置刚性差和难于自动化控制的缺陷。

本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明一种用于大型风机叶片成型过程中的中部支撑装置，其特征是，它包括安装基座组件、左支撑组件、右支撑组件和中支撑组件，所述左支撑组件、右支撑组件和中支撑组件分别固定在安装基座组件的上方，所述左支撑组件通过下端部的孔与转轴、联轴器、伺服电机依次相连，所述伺服电机通过螺栓固定在安装基座组件的支撑安装面上，所述左支撑组件与右支撑组件安装位置相错对应，其下端相交呈V型，并平行位于中支撑组件的一侧，所述左支撑组件与右支撑组件的支撑组件结构相同。

所述的安装基座组件包括有安装支座、A导向柱、B导向柱、安装支架，所述A导向柱、B导向柱、安装支架分别焊接在安装支座的上表面；A导向柱和B导向柱各一个，分布于安装支座两侧，并分别与A导向套和B导向套间隙配合，用于控制中支撑组件的运动方向，所述安装支架上端部设有用于固定左支撑组件和右支撑组件的支撑安装面。

所述左支撑组件包括伺服电机、联轴器、转轴、轴距调节机构和支撑板，所述伺服电机通过螺栓固定在安装支架的支撑安装面上，所述支撑板的上端部焊接有滑轮安装座，所述滑轮安装座上安装有平行并列的A滑轮与B滑轮，所述A滑轮与B滑轮的轴分别安装在滑轮安装座上的孔与长圆孔上，A滑轮与B滑轮上缠绕钢带，在长圆孔上可滑动B滑轮调节A滑轮与B滑轮之间轴距；所述轴距调节机构包括拉紧套、弹簧和拉紧块，用于调节A滑轮与B滑轮之间的轴距，所述拉紧套一端与B滑轮的轴相连，另一端依次连接弹簧和拉紧块，所述拉紧块焊接在支撑板上。

所述中支撑组件包括A伺服电机、A联轴器、丝杠、升降台、A导向套、B导向套、中支撑板，所述A伺服电机固定在安装支座的底部，A伺服电机与丝杠通过A联轴器相连，丝杠与螺母组成丝杠螺母副，所述升降台位于安装支座的上方，螺母固定在升降台上；所述升降台与中支撑板之间焊接有A导向套、B导向套，所述A导向套与B导向套分别可套接升降台下方的A导向柱与B导向柱。

所述中支撑板上表面包括A钢带、C滑轮、D滑轮、A拉紧套和A拉紧弹簧；所述中支撑板的两端安装有C滑轮与D滑轮，所述C滑轮与D滑轮各自的轴中间分别套接深沟球轴承，中间穿轴,D滑轮所对应的轴孔为长圆孔，D滑轮可在长圆孔上滑动用于调节C滑轮与D滑轮之间的轴距，A钢带缠绕于C滑轮与D滑轮上，通过由A拉紧套和A拉紧弹簧构成张紧机构用于调节A钢带的张紧力。

所述A滑轮的轴与孔212为过盈配合关系。

所述左支撑组件和右支撑组件结构相同，左支撑组件上的钢带、A滑轮和B滑轮构成了支撑过程中的力学转换机构，它将叶片与钢带间的滑动摩擦力转换为滚轮的滚动摩擦力。

所述弹簧、拉紧套、拉紧块和轴构成一个轴距调整机构。

本发明与现有技术相比具有以下显著的优点：

本发明装置可靠性高，综合功能更强，能够满足在叶片回转成型过程中能够对非回转体轮廓截面实时支撑，能克服普通叶片支撑装置刚性差和难于自动化控制的缺陷，生产效率高，生产能力大，产品质量稳定，无需人工手动调整等。

附图说明

图1为本发明中部支撑装置应用示意图。

图2为本发明中部支撑装置结构示意图。

图3为本发明左支撑组件结构示意图。

图4为本发明左支撑组件局部结构放大示意图。

图5为本发明中支撑组件结构示意图。

图6为本发明中支撑组件的支撑板结构放大示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

参见图1至图6。

图中各部件说明：

1、安装基座组件；2、左支撑组件；3、右支撑组件；4、中支撑组件；5、叶片；

101、安装支座；102、A导向柱；103、B导向柱；104、安装支架；105、支撑安装面；

201、伺服电机；202、联轴器；203、转轴；204、支撑板；205、钢带；206、A滑轮；207、B滑轮；208、滑轮安装座；209、弹簧；210、拉紧套；211、拉紧块；212、孔；213、长圆孔；214、A孔；215、轴；

401、A伺服电机；402、A联轴器；403、丝杠；404、螺母；405、升降台；406、B导向套；407、A导向套；408、中支撑板；409、A钢带；410、C滑轮；411、D滑轮；412、A拉紧套；413、A拉紧弹簧。

本发明一种用于大型风机叶片成型过程中的中部支撑装置，它包括安装基座组件1、左支撑组件2、右支撑组件3和中支撑组件4，所述左支撑组件2通过孔214、转轴203、联轴器202与伺服电机201相连，伺服电机201通过螺栓固定在安装基座组件1的支撑安装面105上。所述左支撑组件2与右支撑组件3安装位置相错对应，其下端相交呈V型，并平行位于中支撑组件4的一侧，支撑组件结构相同。如图1、图2。

所述的安装基座组件1包括有安装支座101、A导向柱102、B导向柱103、安装支架104，A导向柱102、B导向柱103和安装支架104分别焊接在安装支座101的上表面，用于实现对左支撑组件2、右支撑组件3、中支撑组件4的固定支撑作用。A导向柱102和B导向柱103各一个，分布于安装支座101两侧，分别与A导向套407和B导向套406间隙配合，用于控制中支撑组件4的运动方向。安装支架104上的支撑安装面105用于固定左支撑组件2和右支撑组件3。

所述左支撑组件2包括伺服电机201、联轴器202、转轴203、轴距调节机构和支撑板204，所述伺服电机201通过螺栓固定在安装支架104的支撑安装面105上，支撑板204通过一端的A孔214套接在转轴203上，A孔214与转轴203通过键进行连接，所述伺服电机201位于支撑板204的下端部，并通过螺栓固定在安装支架104上，所述支撑板204的上端部焊接有滑轮安装座208，所述滑轮安装座208上安装有平行并列的A滑轮206与B滑轮207，所述A滑轮206与B滑轮207的轴215分别安装在滑轮安装座208上的孔212与长圆孔213上，A滑轮206与B滑轮207上缠绕钢带205，在长圆孔213上可滑动B滑轮207调节A滑轮206与B滑轮207之间轴距，控制钢带205的张紧力，实现钢带205跟随A滑轮206与B滑轮207同步转动；所述轴距调节机构包括拉紧套210、弹簧209和拉紧块211，用于调节A滑轮206与B滑轮207之间的轴距，所述拉紧套210一端与B滑轮207的轴215相连，另一端依次连接弹簧209和拉紧块211，所述拉紧块211焊接在支撑板204上，通过调节弹簧209的长度控制拉紧套210对B滑轮207的拉力，实现对钢带205张紧力的自动调节，如图3、图4。

参见图5等，所述中支撑组件4包括A伺服电机401、A联轴器402、丝杠403、升降台405、A导向套407、B导向套406、中支撑板408，所述A伺服电机401固定在安装支座101的底部，A伺服电机401与丝杠403通过A联轴器402相连，丝杠403与螺母404组成丝杠螺母副，所述升降台405位于安装支座101的的上方，螺母404固定在升降台405上；所述升降台405与中支撑板408之间焊接有A导向套407、B导向套406，所述A导向套407与B导向套406分别可套接升降台405下方的A导向柱102与B导向柱103，通过控制A伺服电机401带动丝杠403转动，使得升降台405在螺母404的作用力下沿A导向套407、B导向套406与A导向柱102、B导向柱103所确定的竖直方向上往复运动，从而实现中支撑板408在竖直方向上对叶片5轮廓轨迹的跟随运动。

参见图6等，所述中支撑板408上表面包括A钢带409、C滑轮410、D滑轮411、A拉紧套412和A拉紧弹簧413；所述中支撑板408的两端安装有C滑轮410与D滑轮411，C滑轮410与D滑轮411各自的中间分别套接深沟球轴承，中间穿轴,D滑轮411所对应的轴孔为长圆孔，D滑轮411可在长圆孔上滑动用于调节C滑轮410与D滑轮411之间的轴距，A钢带409缠绕于C滑轮410与D滑轮411上，通过由A拉紧套412和A拉紧弹簧413构成张紧机构用于调节A钢带409的张紧力。

所述A滑轮的轴与孔212为过盈配合关系。

在对叶片5的支撑过程中，支撑点时刻位于A滑轮206与B滑轮207之间，钢带205跟随支撑点运动，从而使叶片5与钢带205之间的滑动摩擦力转换为钢带205与A滑轮206和B滑轮207之间的滚动摩擦力。上述钢带205的张紧力调节包括拉紧套210、弹簧209、拉紧块211，且所述拉紧套210套接在B滑轮207的轴上，拉紧套210焊接在支撑板204上，弹簧209两端分别与拉紧套210、拉紧套210相连。上述机构的工作原理为：通过调节弹簧209的长度控制拉紧套210对B滑轮207的轴的拉力，控制B滑轮207与A滑轮206之间的轴距，达到控制张力的目的，实现对钢带205张紧力的自动调节。

工作过程：

工作时，整个辅助支撑装置位于叶片5中部，叶片5在主轴的带动下以一定速度旋转运动。左支撑组件2和右支撑组件3以转轴203的轴线为摆动中心，对叶片形成“V”型支撑，根据叶片旋转的瞬时姿态，两支撑杆分别在各自伺服电机的控制下，摆动到相应的支撑角度，始终保持与叶片外轮廓曲线贴合运动。中支撑组件4实时托住叶片支撑截面底端，贴合叶片轮廓做竖直方向上的往复运动，在整个支撑过程中，左、右支撑组件对叶片的支撑形式会出现两种情况，1)当支撑组件长度能够与叶片相切时，支撑组件与叶片轮廓曲线相切运动；2)当支撑组件长度不足与叶片相切时，通过支撑组件顶端的滚轮对叶片进行支撑。从而实现辅助支撑装置对叶片的实时支撑。

Claims (3)

1.一种用于大型风机叶片成型过程中的中部支撑装置，其特征是，它包括安装基座组件(1)、左支撑组件(2)、右支撑组件(3)和中支撑组件(4)，所述左支撑组件(2)、右支撑组件(3)和中支撑组件(4)分别固定在安装基座组件(1)的上方，所述左支撑组件(2)通过下端部的孔(214)与转轴(203)、联轴器(202)、伺服电机(201)依次相连，所述伺服电机(201)通过螺栓固定在安装基座组件(1)的支撑安装面(105)上，所述左支撑组件(2)与右支撑组件(3)安装位置相错对应，其下端相交呈V型，并平行位于中支撑组件(4)的一侧，所述左支撑组件(2)与右支撑组件(3)的支撑组件结构相同；

所述的安装基座组件(1)包括有安装支座(101)、A导向柱(102)、B导向柱(103)、安装支架(104)，所述A导向柱(102)、B导向柱(103)、安装支架(104)分别焊接在安装支座(101)的上表面；A导向柱(102)和B导向柱(103)各一个，分布于安装支座(101)两侧，并分别与A导向套(407)和B导向套(406)间隙配合，用于控制中支撑组件(4)的运动方向，所述安装支架(104)上端部设有用于固定左支撑组件(2)和右支撑组件(3)的支撑安装面(105)；

所述左支撑组件(2)包括伺服电机(201)、联轴器(202)、转轴(203)、轴距调节机构和支撑板(204)，所述伺服电机(201)通过螺栓固定在安装支架(104)的支撑安装面(105)上，所述支撑板(204)的上端部焊接有滑轮安装座(208)，所述滑轮安装座(208)上安装有平行并列的A滑轮(206)与B滑轮(207)，所述A滑轮(206)与B滑轮(207)的轴(215)分别安装在滑轮安装座(208)上的孔(212)与长圆孔(213)上，A滑轮(206)与B滑轮(207)上缠绕钢带(205)，在长圆孔(213)上可滑动B滑轮(207)调节A滑轮(206)与B滑轮(207)之间轴距；所述轴距调节机构包括拉紧套(210)、弹簧(209)和拉紧块(211)，用于调节A滑轮(206)与B滑轮(207)之间的轴距，所述拉紧套(210)一端与B滑轮(207)的轴(215)相连，另一端依次连接弹簧(209)和拉紧块(211)，所述拉紧块(211)焊接在支撑板(204)上；

所述中支撑组件(4)包括A伺服电机(401)、A联轴器(402)、丝杠(403)、升降台(405)、A导向套(407)、B导向套(406)、中支撑板(408)，所述A伺服电机(401)固定在安装支座(101)的底部，A伺服电机(401)与丝杠(403)通过A联轴器(402)相连，丝杠(403)与螺母(404)组成丝杠螺母副，所述升降台(405)位于安装支座(101)的上方，螺母(404)固定在升降台(405)上；所述升降台(405)与中支撑板(408)之间焊接有A导向套(407)、B导向套(406)，所述A导向套(407)与B导向套(406)分别可套接升降台(405)下方的A导向柱(102)与B导向柱(103)；

所述中支撑板(408)上表面包括A钢带409)、C滑轮(410)、D滑轮(411)、A拉紧套(412)和A拉紧弹簧(413)；所述中支撑板(408)的两端安装有C滑轮(410)与D滑轮(411)，所述C滑轮(410)与D滑轮(411)各自的轴中间分别套接深沟球轴承，中间穿轴,D滑轮(411)所对应的轴孔为长圆孔，D滑轮(411)可在长圆孔上滑动用于调节C滑轮(410)与D滑轮(411)之间的轴距，A钢带(409)缠绕于C滑轮(410)与D滑轮(411)上，通过由A拉紧套(412)和A拉紧弹簧(413)构成张紧机构用于调节A钢带(409)的张紧力。

2.如权利要求1所述的用于大型风机叶片成型过程中的中部支撑装置，其特征是，

所述A滑轮的轴与孔(212)为过盈配合关系。

3.如权利要求1所述的用于大型风机叶片成型过程中的中部支撑装置，其特征是，

所述左支撑组件(2)和右支撑组件(3)结构相同，左支撑组件(2)上的钢带(205)、A滑轮(206)和B滑轮(207)构成了支撑过程中的力学转换机构，它将叶片与钢带间的滑动摩擦力转换为滚轮的滚动摩擦力。