CN104806445A - H型垂直轴风力机叶片与支架连接方法 - Google Patents

H型垂直轴风力机叶片与支架连接方法 Download PDF

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陈啸
唐荆
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    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/062—Rotors characterised by their construction elements
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明涉及一种H型垂直轴风力机叶片与支架连接方法，所述H型垂直轴风力机包括叶片、支架和主轴，所述叶片通过支架连接在主轴上，所述叶片按照如下方法与所述支架连接：先用两片抱箍套住叶片，抱箍与抱箍法兰之间焊接，再用螺栓将抱箍法兰与支架法兰固定，实现叶片与支架之间的可靠连接。本发明同时采用抱箍固定及螺栓连接，易于装配，并能有效保证紧固力；连接区多采用弧形或倾斜角设计，减小局部应力集中；此外，橡胶垫和密封材料可分别对叶片及螺栓形成有效保护，并提高叶片结构和气动性能。

Description

H型垂直轴风力机叶片与支架连接方法
技术领域
本发明属于风力机结构设计领域，具体涉及一种H型垂直轴风力机叶片与支架连接方法。
背景技术
H型垂直轴风力机的风轮装置由叶片、支架和主轴构成，支架用来连接叶片和主轴，以形成具有一定刚度的H型框架结构。为确保叶片与支架之间的连接可靠性，可先用抱箍固定叶片，再用螺栓连接叶片和支架。叶片是风力机的关键部件，为保证连接强度和韧性，减少叶片磨损和局部应力集中，并提高叶片气动效率，需要对叶片与支架连接方法进行改进。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种H型垂直轴风力机叶片与支架连接方法，通过对抱箍及螺栓连接方法的合理设计和优化，能确保叶片与支架连接可靠性，减少叶片磨损和局部应力集中，并提高叶片气动效率。
本发明所采用的技术方案是：
一种H型垂直轴风力机叶片与支架连接方法，包括叶片、抱箍、螺栓、抱箍法兰、支架法兰、橡胶垫和密封材料，其特征在于，先用两片抱箍套住叶片，抱箍与抱箍法兰之间焊接，再用螺栓将抱箍法兰与支架法兰固定，实现叶片与支架之间的可靠连接。其中，
所述橡胶垫放置在叶片与抱箍之间,且需保证在叶片前后缘处的连续铺设，可隔离外界环境，并防止叶片连接段的磨损，对叶片形成有效保护；
所述两片抱箍的前后缘处分别设置沉头孔，用紧固螺栓上下连接抱箍，易于装配，并能有效保证紧固力；在紧固螺栓的两头外部填充密封材料，防止螺栓腐蚀，并可找平抱箍外表面，提高叶片气动效率。
优选地，所述抱箍法兰的焊接处前后两侧设计成倾斜焊接，以减少由直角焊接带来的局部应力集中。
优选地，所述支架法兰的连接处设计成弧形，使法兰连接区截面过渡平缓，减小局部应力集中。
优选地，所述抱箍法兰与支架法兰之间的螺栓连接设置有多个螺栓孔，形成冗余设计，增加连接可靠性，有效传递载荷。
本发明提出的H型垂直轴风力机叶片与支架连接方法，能确保叶片与支架的连接可靠性，并提高叶片结构和气动性能。
附图说明
图1为叶片与支架连接方法示意图，其中，(A)为抱箍固定图，(B-1)为螺栓连接正视图，(B-2)为螺栓连接侧视图，(C-1)为整体正视图；(C-2)为整体侧视图
图2为抱箍前后缘连接示意图，其中，(A)为前缘图，(B)为后缘图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本发明的H型垂直轴风力机叶片与支架连接区包括叶片1、抱箍2、螺栓3、抱箍法兰4、支架法兰5、橡胶垫6和密封材料7。叶片1通过支架连接在风力机的主轴上，支架一端与主轴连接，另一端与叶片连接，叶片1按照如下方法与所述支架连接：
第一步，参照图1(A)，用两片抱箍2上下套住叶片1，抱箍2与抱箍法兰4在叶片主梁之间焊接。橡胶垫6放置在叶片1与抱箍2之间,且需保证在叶片前后缘处的连续铺设，从而有效保护叶片。抱箍2包括抱箍主体和抱箍法兰4，抱箍法兰4的焊接处前后两侧设计成倾斜焊接，以减少由直角焊接带来的局部应力集中。
参照图2(A)(B)，在上下两片抱箍2的前后缘处分别设置沉头孔，用紧固螺栓3上下连接；在紧固螺栓3的两头外部填充密封材料7，用于保护螺栓，并找平抱箍外表面。
第二步，参照图1(B-1)和(B-2)，用螺栓3将抱箍法兰4与支架法兰5之间连接固定，螺栓连接设置有多个螺栓孔，形成冗余设计，增加连接可靠性。支架法兰5的连接处设计成弧形，使法兰连接区截面过渡平缓，减小局部应力集中。
经过以上两步，可实现叶片与支架的可靠连接，整体如图1(C-1)(C-2)所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。

Claims (5)

1.一种H型垂直轴风力机叶片与支架连接方法，所述H型垂直轴风力机包括叶片、支架和主轴，所述叶片通过支架连接在主轴上，所述支架一端与所述主轴连接，另一端与所述叶片连接，其特征在于，所述叶片按照如下方法与所述支架连接：
SS1.首先，至少在叶片连接区或整个叶片长度上，先用至少上下两片抱箍套设在叶片的外表面，
SS2.再用紧固件将所述抱箍法兰与支架法兰固定，实现所述叶片与支架之间的可靠连接。其中，
--所述抱箍包括抱箍主体和抱箍法兰，所述抱箍主体的内表面与叶片外表面的气动轮廓基本保持一致，所述抱箍主体与抱箍法兰焊接或一体成型且二者之间是平滑过渡的，所述抱箍法兰在叶片的弦向上至少完全覆盖叶片的主梁区域。
--在所述叶片与所述至少两片抱箍之间放置防磨垫,所述防磨垫在叶片前缘、后缘处为连续铺设。
--至少两片抱箍套设在叶片的外表面上，并至少在叶片的前缘、中部和后缘处使用紧固件连接；所述两片抱箍的前缘、后缘处分别设置沉头孔，用紧固件上下连接，在紧固件的两头外部填充密封材料后与叶片外表面平齐。
2.根据权利要求1所述的H型垂直轴风力机叶片与支架连接方法，其特征在于，所述抱箍法兰与抱箍主体的焊接处前后两侧设计成倾斜焊接。
3.根据权利要求1所述的H型垂直轴风力机叶片与支架连接方法，其特征在于，所述支架法兰的连接处设计成弧形。
4.根据权利要求1所述的H型垂直轴风力机叶片与支架连接方法，其特征在于，所述抱箍法兰与支架法兰之间为螺栓连接，在二者的连接处分别设置有多个螺栓孔，形成冗余设计。
5.根据权利要求1所述的H型垂直轴风力机叶片与支架连接方法，其特征在于，所述防磨垫为橡胶垫。
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