CN104564541B - 加长风电叶片根部的连接结构及加长风电叶片的安装方法 - Google Patents

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Abstract

加长风电叶片根部的连接结构，包括叶根部连接筒、沿叶根部连接筒端面圆周均匀间隔分布的轴向安装孔、沿叶根部连接筒筒壁周向分布的径向安装孔、安装在轴向安装孔中的双头螺杆和安装在径向安装孔中的交叉螺母，轴向安装孔与径向安装孔相对应且与径向安装孔联通形成T型安装孔，双头螺杆的一端伸入到径向安装孔中与交叉螺母紧固，双头螺杆的另一端伸出所述的叶根部连接筒端面，相邻的径向安装孔在叶根部连接筒的筒壁上错开分布，相邻的径向安装孔的中轴线距叶根部连接筒端面的轴向距离不相等，双头螺杆伸出所叶根部连接筒端面的长度相等。在径向安装孔个数增多情况下，径向安装孔间的叶片本体也不易出现破损。本发明还提供加长风电叶片的安装方法。

Description

加长风电叶片根部的连接结构及加长风电叶片的安装方法
技术领域
本发明涉及加长风电机安装技术领域，特别涉及加长风电叶片根部的连接结构及加长风电叶片的安装方法。
背景技术
目前，风电叶片连接较多采用在叶片根部打孔在孔中安装连接用的螺栓组件的方法，风电叶片的叶根部为圆筒形状，打孔时先沿叶根部的筒壁周向打出固定用的径向安装孔，再从叶片根部端面沿叶根部轴向出打连接用的轴向安装孔，将交叉型号螺母安装到径向安装孔中，将轴向连接螺杆安装在轴向安装孔中并与交叉螺母紧固，将连接螺杆连接到风电叶的整机轮毂上即完成风电叶片的连接安装。在叶片承载的过程中，叶片将载荷传递到叶根部，叶根部通过交叉螺母将载荷传递给轴向连接螺杆，由轴向连接螺杆将载荷传递至整机轮毂上。风电叶片大多采用环氧树脂固化成型制得，叶片风电叶片的尺寸不断加长而圆筒形状的叶根部直径和壁厚却不会有太大变化，叶根部的载荷不断增加，为克服叶根部载荷增加后引起的螺栓组件的疲劳强度下降问题，通常会采用增加螺栓组件的个数来提高螺栓组件的疲劳强度，增加螺栓组件的个数，就需要增加叶根部的径向安装孔和轴向安装孔的数量，其中径向安装孔在叶根部筒壁上均匀间隔的呈圆周排列，每个径向安装孔的主轴线距叶根部端面的距离均相同，增加径向安装孔的个数使得径向安装孔间的周向距离被缩小，径向安装孔间的叶片本体厚度变薄，轴向安装孔的个数增加多，轴向安装孔间的的周向距离也被缩小，轴向安装孔间的叶片本体的厚度变薄，而交叉螺母的安装孔径要大于轴向连接螺杆的安装孔径即径向安装孔的直径要大于轴向安装孔的直径，在螺栓组件个数增加的情况下，径向安装孔间的叶片本体的厚度比轴向安装孔间的叶片本体的厚度更小，径向安装孔间的叶片本体的承载能力更低，在径向安装孔和轴向安装孔个数不断增大的时，径向安装孔间的叶片本体承载能力会明显下降，风电叶片作业过程中，叶片在叶根部的径向安装孔处出现破损的概率最高，叶片破损导致风电机的发电效率的下降，即增加了叶片的维修频率和风电机的维修成本，缩短了叶片的使用寿命，对风电机的发电效率也造成影响。
发明内容
本发明针对现有技术中径向安装孔个数增加后径向安装孔间的叶片本体易出现破损导致叶片使用寿命不长和叶片维修频率和成本增加，降低风电机发电效率的问题技术，提供了一种加长风电叶片根部的连接结构，在径向安装孔个数增多情况下，径向安装孔间的叶片本体也不易出现破损，提高了叶根部的承载能力延长了叶片的使用寿命，降低了叶片的维修频率。本发明还提供加长风电叶片的安装方法。
为达到上述目的本发明采用的技术方案是：加长风电叶片根部的连接结构，包括叶根部连接筒、沿叶根部连接筒端面圆周均匀间隔分布的轴向安装孔、沿叶根部连接筒筒壁周向分布的径向安装孔、安装在轴向安装孔中的双头螺杆和安装在径向安装孔中的交叉螺母，轴向安装孔与径向安装孔相对应且与径向安装孔联通形成T型安装孔，双头螺杆的一端伸入到径向安装孔中与交叉螺母紧固，双头螺杆的另一端伸出所述的叶根部连接筒端面，其特征在于相邻的所述的径向安装孔在所述的叶根部连接筒的筒壁上错开分布，相邻的径向安装孔的中轴线距所述叶根部连接筒端面的轴向距离不相等，所述的双头螺杆伸出所述的叶根部连接筒端面的长度相等。
进一步的，所述的径向安装孔包括孔径相等的前排径向安装孔和后排径向安装孔，所述的前排径向安装孔沿所述的叶根部连接筒筒壁周向的同一圆周线均匀间隔分布，所述的后排径向安装孔沿所述的叶根部连接筒筒壁周向的同一圆周线均匀间隔分布，所述的前排径向安装孔的中轴线距所述的叶根部连接筒端面的轴向距离小于后排径向安装孔的中轴线距所述的叶根部连接筒端面的轴向距离，所述的前排径向安装孔与所述的后排径向安装孔交替分布，两个所述的前排径向安装孔之间设有一个所述的后排径向安装孔。
进一步的，所述的前排径向安装孔与后排径向安装孔之间沿所述的叶根部连接筒筒壁的周向距离和轴向距离相等。
进一步的，所述的叶根部连接筒的外径和内径分别为D1和D2，所述的轴向安装孔的中轴线均与直径为（D1+D2）/2的圆周相切。
进一步的，所述的双头螺杆包括短双头螺杆和长双头螺杆，所述的短双头螺杆伸入到所述的前排径向安装孔中与所述的交叉螺母紧固，所述的长双头螺杆伸入到所述的后排径向安装径中与所述的交叉螺母紧固，所述的短双头螺杆伸出所述的叶根部连接筒端面的距离等于所述的长双头螺杆伸出所述的叶根部连接筒端面的距离。
进一步的，所述的径向安装孔的直径为D3，所述的轴向安装孔的数量等于或小于0.79×π×（D1+D2）/2D3的整数值。
加长风电叶片的安装方法，其特征在于所述的加长风电叶片具有上述的加长风电叶片根部的连接结构，安装方法步聚如下：
（一）在叶片根部连接筒的筒壁沿径向打径向安装孔，径向安装孔沿叶片根部连接筒的筒壁周向分布，径向安装孔在叶根部连接筒的筒壁上错开分布，相邻的相邻的径向安装孔的中轴线距叶根部连接筒端面的轴向距离不相等；
（二）从叶片根部连接筒端面沿叶片根部轴向打轴向安装孔，轴向安装孔沿叶片根部连接筒的端面均匀间隔分布，轴向安装孔与径向安装孔对应且轴向安装孔与径向安装孔联通形成T型安装孔；
（三）在径向安装孔中安装交叉螺母，在轴向安装孔中安装双头螺杆，使双头螺杆的一头伸入到径向安装孔中与交叉螺母紧固，双头螺杆的另一头伸出叶根部连接筒端面，双头螺杆伸出叶根部连接筒端面的长度相等；
（四）将螺母旋入双头螺杆中将双头螺母固定在叶根部连接筒的端面；
（一）叶根部连接筒上的双头螺杆与风电叶片主机上的轮毂相连接即将风电叶片安装在风电主机上。
进一步的，所述的步聚（一）是指在叶根部连接筒的筒壁分别打出孔径相等的前排径向安装孔和后排径向安装孔，前排径向安装孔沿所述的叶根部连接筒筒壁周向的同一圆周线均匀间隔分布，后排径向安装孔沿叶根部连接筒筒壁周向的同一圆周线均匀间隔分布，前排径向安装孔的中轴线距叶根部连接筒端面的轴向距离小于后排径向安装孔的中轴线距所述的叶根部连接筒端面的轴向距离，前排径向安装孔与后排径向安装孔交替分布，两个前排径向安装孔之间设有一个后排径向安装孔。
进一步的，所述的步聚（三）中的双头螺栓包括短双头螺杆和长双头螺杆，将短双头螺杆伸入到前排径向安装孔中与交叉螺母紧固，长双头螺杆伸入到后排径向安装径中与交叉螺母紧固，短双头螺杆伸出叶根部连接筒端面的距离等于长双头螺杆伸出叶根部连接筒端面的距离。
进一步的，所述的步聚（二）中轴向安装孔的打孔数量等于或小于0.79×π×（D1+D2）/2D3的整数值，D1为叶根部连接筒的外径，D2为叶根部连接筒的内径，D3为径向安装孔的直径。
本发明的有益效果是：本发明中的径向安装孔在的叶根部连接筒的筒壁上错开分布，相邻的径向安装孔之间不呈圆周排列，相邻的径向安装孔的中轴线距叶根部连接筒端面的轴向距离不相等，径向安装孔间沿叶根部连接筒筒壁的距离增大，径向安装孔间的叶片本体厚度增厚，将径向安装孔错开分布在叶根部连接筒壁上，径向安装孔个数增加也不会导致径向安装孔间叶片本体厚度减小，径向安装孔个数的增加不会降低叶根部连接筒的承载能力，叶根部出现破损的概率降低，即延长了叶片的使用寿命，也降低了叶片的维修频率，使径向安装孔数量的增多不会影响到风电机发电效率。本发明的双头螺杆伸出叶根部连接筒端面的距离相等，保证了叶片与风电整机轮毂的连接强度不受径向安装径孔在叶根部连接筒筒壁上错开分布的影响而降低，本发明的加长风电叶片的安装方法，在叶根部连接筒筒壁上打出错开分布的径向安装孔，使相邻的径向安装孔间的叶片本体变厚，提高了叶根部的承载能力，所述的安装方法简单易操作，在提高叶片与风电整机轮毂连接强度的基础上保证了叶根部不易出现破损，延长了叶片的使用寿命，降低了叶片的维修频率。
附图说明
图1为现有技术中的加长风电叶片根部的连接结构的平面结构示意图。
图2为本发明的加长风电叶片根部的连接结构的平面结构示意图。
图3为径向安装孔和轴向安装孔在叶根部连接筒上分布的立体结构示意图。
图4为本发明的加长风电叶片根部的连接结构的立体结构示意图。
图5为轴向安装孔在叶根部连接筒端面分布的结构示意图。
图6为交叉螺母的正视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做详细说明。
如图2至图6所示，加长风电叶片根部的连接结构，包括叶根部连接筒1、沿叶根部连接筒1端面圆周均匀间隔分布的轴向安装孔11、沿叶根部连接筒1筒壁周向分布的径向安装孔12、安装在轴向安装孔11中的双头螺杆2和安装在径向安装孔12中的交叉螺母3，轴向安装孔11与径向安装孔12相对应且与径向安装孔12联通形成T型安装孔，双头螺杆2的一端伸入到径向安装孔12中与交叉螺母3紧固，双头螺杆2的另一端伸出所述的叶根部连接筒1端面，所述的径向安装孔12包括孔径相等的前排径向安装孔12.1和后排径向安装孔12.2，所述的前排径向安装孔12.1沿所述的叶根部连接筒1筒壁周向的同一圆周线均匀间隔分布，所述的后排径向安装孔12.2沿所述的叶根部连接筒1筒壁周向的同一圆周线均匀间隔分布，所述的前排径向安装孔12.1的中轴线距所述的叶根部连接筒1端面的轴向距离小于后排径向安装孔12.2的中轴线距所述的叶根部连接筒1端面的轴向距离，所述的前排径向安装孔12.1与所述的后排径向安装孔12.2交替分布，两个所述的前排径向安装孔12.1之间设有一个所述的后排径向安装孔12.2。所述的双头螺杆2包括短双头螺杆2.1和长双头螺杆2.2，所述的短双头螺杆2.1伸入到所述的前排径向安装孔12.1中与所述的交叉螺母3紧固，所述的长双头螺杆2.2伸入到所述的后排径向安装径12.2中与所述的交叉螺母3紧固，所述的短双头螺杆2.1伸出所述的叶根部连接筒1端面的距离等于所述的长双头螺杆2.2伸出所述的叶根部连接筒1端面的距离。
所述的前排径向安装孔12.1与后排径向安装孔12.2之间沿所述的叶根部连接筒1筒壁的周向距离S1和轴向距离S2相等。所述的叶根部连接筒1的外径和内径分别为D1和D2，所述的轴向安装孔11的中轴线均与直径为（D1+D2）/2的圆周相切。所述的径向安装孔12的直径为D3，所述的轴向安装孔11的数量等于或小于0.79×π×（D1+D2）/2D3的整数值。
在叶根部连接筒1的筒壁上设置交替分布的前排径向安装孔12.1和后排径向安装孔12.2，前排径向安装孔12.1的中轴线距叶根部连接筒1端面的轴向距离小于后排径向安装孔12.2的中轴线距叶根部连接筒1端面的轴向距离，即前排径向安装孔12.1的中轴线和后排径向安装孔12.2的中轴线不在叶根部连接筒1周向的同一圆周线上，前排径向安装孔12.1和后排径向安装孔12.2为错开分布，如图1所示，现有技术中径向安装孔在叶根部连接筒周向同一圆周线均匀间隔分布，本发明中错开分布的径向安装孔间的叶片本体的厚度比现有技术中对齐分布的径向安装孔间的叶片本体厚度要大，叶片本体厚度大则径向安装孔间的叶片本体承载能力被增强不易出现破损，增加错开分布的径向安装孔，径向安装孔间的叶片本体厚度不会减小，径向安装孔个数的增加不会增加叶根部叶片本体的破损风险，其中前排径向安装孔12.1与径向安装孔12.2之间沿所述的叶根部连接筒1筒壁的周向距离S1和轴向距离S2相等使整个叶片的质量最小，叶片的负重最少。轴向安装孔11的数量与径向安装孔12的数量是相等的，当轴向安装孔11的数量小于或等于0.79×π×（D1+D2）/2D3的整数值时，径向安装孔间的叶片本体强度最高，承载能力最大，叶根部出现破损的风险最低。
加长风电叶片的安装方法，所述的加长风电叶片具有以上所述的加长风电叶片根部的连接结构，安装方法步聚如下：
（一）在叶根部连接筒1的筒壁分别打出直径相等的前排径向安装孔12.1和后排径向安装孔12.2，前排径向安装孔12.1沿叶根部连接筒1筒壁周向的同一圆周线均匀间隔分布，后排径向安装孔12.2沿叶根部连接筒1筒壁周向的同一圆周线均匀间隔分布，前排径向安装孔12.1的中轴线距叶根部连接筒1端面的轴向距离小于后排径向安装孔12.2的中轴线距所述的叶根部连接筒1端面的轴向距离，前排径向安装孔12.1与后排径向安装孔12.2交替分布，两个前排径向安装孔12.1之间设有一个后排径向安装孔12.2；
（二）从叶片根部连接筒1端面沿叶片根部轴向打轴向安装孔11，轴向安装孔11沿叶片根部连接筒1的端面均匀间隔分布，轴向安装孔11与径向安装孔12对应且轴向安装孔11与径向安装孔12联通形成T型安装孔，轴向安装孔11的打孔数量等于或小于0.79×π×（D1+D2）/2D3的整数值，D1为叶根部连接筒1的外径，D2为叶根部连接筒1的内径，D3为径向安装孔12的直径；
（三）将短双头螺杆2.1伸入到前排径向安装孔12.1中与交叉螺母3紧固，长双头螺杆2.2伸入到后排径向安装径12.2中与交叉螺母3紧固，短双头螺杆2.1伸出叶根部连接筒1端面的距离等于长双头螺杆2.2伸出叶根部连接筒1端面的距离。
（四）将螺母旋入双头螺杆2中将双头螺母2固定在叶根部连接筒1的端面；
（五）叶根部连接筒1上的双头螺杆2与风电叶片主机上的轮毂相连接即将风电叶片安装在风电主机上。
上述安装方法简单易操作，通过在叶根部连接筒筒壁上打出交替分布的前排径向安装孔12.1和后排径向安装孔12.2，使径向安装孔间的叶片本本厚度不会因为径向安装孔个数的增加而减小，在提高叶片与风电整机轮毂连接强度的基础上保证了叶根部不易出现破损，延长了叶片的使用寿命，降低了叶片的维修频率。
以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.加长风电叶片的安装方法，加长风电叶片具有加长风电叶片根部的连接结构，
所述的加长风电叶片根部的连接结构，包括叶根部连接筒（1）、沿叶根部连接筒（1）端面圆周均匀间隔分布的轴向安装孔（11）、沿叶根部连接筒（1）筒壁周向分布的径向安装孔（12）、安装在轴向安装孔（11）中的双头螺杆（2）和安装在径向安装孔（12）中的交叉螺母（3），轴向安装孔（11）与径向安装孔（12）相对应且与径向安装孔（12）联通形成T型安装孔，双头螺杆（2）的一端伸入到径向安装孔（12）中与交叉螺母（3）紧固，双头螺杆（2）的另一端伸出所述的叶根部连接筒（1）端面，其特征在于相邻的所述的径向安装孔（12）在所述的叶根部连接筒（1）的筒壁上错开分布，相邻的径向安装孔（12）的中轴线距所述叶根部连接筒（1）端面的轴向距离不相等，所述的双头螺杆（2）伸出所述的叶根部连接筒（1）端面的长度相等，所述的径向安装孔（12）包括孔径相等的前排径向安装孔（12.1）和后排径向安装孔（12.2），所述的前排径向安装孔（12.1）沿所述的叶根部连接筒（1）筒壁周向的同一圆周线均匀间隔分布，所述的后排径向安装孔（12.2）沿所述的叶根部连接筒（1）筒壁周向的同一圆周线均匀间隔分布，所述的前排径向安装孔（12.1）的中轴线距所述的叶根部连接筒（1）端面的轴向距离小于后排径向安装孔（12.2）的中轴线距所述的叶根部连接筒（1）端面的轴向距离，所述的前排径向安装孔（12.1）与所述的后排径向安装孔（12.2）交替分布，两个所述的前排径向安装孔（12.1）之间设有一个所述的后排径向安装孔（12.2），所述的前排径向安装孔（12.1）与后排径向安装孔（12.2）之间沿所述的叶根部连接筒（1）筒壁的周向距离和轴向距离相等，所述的叶根部连接筒（1）的外径和内径分别为D1和D2，所述的轴向安装孔（11）的中轴线均与直径为（D1+D2）/2的圆周相切，所述的径向安装孔（12）的直径为D3，所述的轴向安装孔（11）的数量等于或小于0.79×π×（D1+D2）/2D3的整数值；
其特征在于加长风电叶片的安装方法步骤如下：
（一）在叶根部连接筒（1）的筒壁沿径向打径向安装孔（12），径向安装孔（12）沿叶根部连接筒（1）的筒壁周向分布，相邻的径向安装孔（12）在叶根部连接筒（1）的筒壁上错开分布，相邻的径向安装孔（12）的中轴线距叶根部连接筒（1）端面的轴向距离不相等；
（二）从叶根部连接筒（1）端面沿叶片根部轴向打轴向安装孔（11），轴向安装孔（11）沿叶根部连接筒（1）的端面均匀间隔分布，轴向安装孔（11）与径向安装孔（12）对应且轴向安装孔（11）与径向安装孔（12）联通形成T型安装孔；
（三）在径向安装孔（12）中安装交叉螺母（3），在轴向安装孔（11）中安装双头螺杆（2），使双头螺杆（2）的一头伸入到径向安装孔（12）中与交叉螺母（3）紧固，双头螺杆（2）的另一头伸出叶根部连接筒（1）端面，双头螺杆（2）伸出叶根部连接筒（1）端面的长度相等；
（四）将螺母旋入双头螺杆（2）中将双头螺杆（2）固定在叶根部连接筒（1）的端面；
（五）叶根部连接筒（1）上的双头螺杆（2）与风电叶片主机上的轮毂相连接即将风电叶片安装在风电主机上。
2.根据权利要求1所述的加长风电叶片的安装方法，其特征在于所述的步骤（三）中的双头螺杆（2）包括短双头螺杆（2.1）和长双头螺杆（2.2），将短双头螺杆（2.1）伸入到前排径向安装孔（12.1）中与交叉螺母（3）紧固，长双头螺杆（2.2）伸入到后排径向安装径（12.2）中与交叉螺母（3）紧固，短双头螺杆（2.1）伸出叶根部连接筒（1）端面的距离等于长双头螺杆（2.2）伸出叶根部连接筒（1）端面的距离。
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