CN106166697B - 一种可自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁工装及打磨方法 - Google Patents

Abstract

一种可自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁工装及打磨方法，安装在叶片打孔设备的螺母孔钻孔单元基座上；所述工装包括打磨棒、打磨棒支撑杆、打磨棒锁紧套件、基座支架和角度调节套件；所述打磨棒为轴向带有比打磨棒支撑杆直径大的通孔的圆柱体，其直径与风电叶片根部螺母孔的下限相同，长度大于风电叶片根部螺母孔深度，表面为粗糙面；所述打磨棒支撑杆为一表面带螺纹的金属杆；所述打磨棒通过打磨棒锁紧套件固定在打磨棒支撑杆上，打磨棒支撑杆通过角度调节套件与基座支架连接。本发明工装可随螺母孔钻孔系统一起做圆周转动，并且在保证不扩大螺母孔内径基础上去除内壁毛刺和台阶，实现自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁。

Description

一种可自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁工装及打磨方法

技术领域

本发明涉及一种工装，具体的说是一种自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁工装及打磨方法。

背景技术

随着大规模风能资源的开发，风力发电机组的装机量逐年加大。玻璃纤维复合材料风电叶片作为风电机组的关键部件之一，通过一定的根部连接方式连接到轮毂上。其中最常见的叶根连接方式是“T螺栓连接”，此种设计需要在叶片脱模后用专用打孔设备在叶片根部对叶根进行切割，螺母孔及螺栓孔钻孔。为了保证叶片根部的安全余量，圆螺母和螺母孔间为紧密配合，装配间隙通常为0.2-0.4mm。目前常用的打孔设备具有切割单元、铣磨单元、螺栓孔钻孔单元、螺母孔钻孔单元，使用一个设备即可实现叶片端面切割、铣磨，并且同时实现螺栓孔及螺母孔钻孔。

此类打孔设备的螺母孔钻孔单元中包含螺母孔钻孔刀杆，但缺少螺母孔内壁打磨机构，因而钻出的螺母孔的主要问题是：螺母孔内壁不光滑，具有玻璃纤维毛刺或台阶，装配螺母时会阻碍圆螺母进入螺母孔，且容易破坏圆螺母表面达克罗。因此，在装配圆螺母前，一般采用如下两种方式打磨：1.使用扩孔设备，此种方法常用于螺母孔直径达不到标准下限的情况，且此类方法容易造成螺母孔变大超出标准上限，降低叶根紧固件连接的安全余量，对风机后续运转形成安全隐患。2.现场操作工人用砂纸手动打磨螺母孔内壁，此种消除螺母孔内壁毛刺和台阶的打磨方式效率极低，一个工人打磨一个螺母孔内壁需要10min，风电叶片根部螺母孔个数少则60个，多则80个，此种打磨方式对叶片的生产进度造成严重影响。

发明内容

本发明目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁工装及打磨方法，所述工装可随螺母孔钻孔系统一起转动，并且在保证不扩大螺母孔内径基础上去除内壁毛刺和台阶，从而实现自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种可自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁工装，安装在叶片打孔设备的螺母孔钻孔单元基座上；所述工装包括打磨棒、打磨棒支撑杆、打磨棒锁紧套件、基座支架和角度调节套件；所述打磨棒为轴向带有比打磨棒支撑杆直径大的通孔的圆柱体，其直径与风电叶片根部螺母孔的下限相同，长度大于风电叶片根部螺母孔深度，表面为粗糙面；所述打磨棒支撑杆为一表面带螺纹的金属杆；所述打磨棒通过打磨棒锁紧套件固定在打磨棒支撑杆上，打磨棒支撑杆通过角度调节套件与基座支架连接。

作为本发明的优选方案，所述工装与螺母孔钻孔刀杆7同步绕风电叶片根部做圆周运动，可在叶片新螺母孔成型的同时对前一个螺母孔进行自动打磨。

作为本发明的优选方案，所述打磨棒的长度为风电叶片根部螺母孔深度的1.05-1.5倍。

作为本发明的优选方案，所述打磨棒轴向所带通孔直径比打磨棒支撑杆直径大0.5-0.8mm。

作为本发明的优选方案，所述打磨棒锁紧套件包括两个分区隔板和锁紧螺母A；打磨棒、分区隔板和锁紧螺母A套在打磨棒支撑杆上，两个分区隔板分别紧贴打磨棒上下表面，锁紧螺母A与分区隔板相邻。

作为本发明的优选方案，所述基座支架包括支架主体部和支架锁紧部，支架主体部由U型框架A和U型框架B组成，支架锁紧部由固定销B和锁紧螺母B组成；U型框架A的U型边两端分别设有对应的末端长条孔，U型框架B的U型边两端分别设有对应的圆孔，通过固定销B依次穿过U型框架A的末端长条孔、U型框架B的圆孔和锁紧螺母B，基座支架的形状通过长条孔可调。

作为本发明的优选方案，所述角度调节套件包括角度旋转部和角度锁定部，所述角度旋转部由双侧U型部件，单孔半圆部件，旋转轴，锁紧螺母C和锁紧螺母D组成，所述角度锁定部包括锁定杆、固定销E和锁紧螺母E；双侧U型部件一侧为无孔凹槽，另一侧设有上下对应的上圆孔和下圆孔，单孔半圆部件设有对应的圆孔，所述单孔半圆部件与所述U型框架A的底边相焊接；所述打磨棒支撑杆依次穿过第一个锁紧螺母C、所述双侧U型部件无孔侧面凹槽、第二个锁紧螺母C；通过所述旋转轴依次穿过第一个锁紧螺母D，双侧U型部件的上圆孔，单孔半圆部件的圆孔，双侧U型部件的下圆孔和第二个锁紧螺母D，双侧U型部件与单孔半圆部件间的角度可调节，从而实现打磨棒支撑杆与基座支架间的角度调节。

作为本发明的优选方案，所述U型框架A的一个U型边设有顶端长条孔，所述打磨棒支撑杆中间段为设有长条孔的平面，锁定杆两端分别设有圆孔；锁定杆圆孔分别与U型框架A的顶端长条孔和打磨棒支撑杆长条孔相对应，并使得两个固定销E锁紧分别通过对应孔及螺母E。

所述的可自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁工装是在风电叶片根部端面钻出第一组螺栓孔和螺母孔后进行安装使用，其打磨风电叶片根部螺母孔的方法，包括如下步骤：

步骤一、将打磨棒套在打磨棒支撑杆上，并靠近打磨棒支撑杆的一端；两个分区隔板分别从打磨棒支撑杆两端套在打磨棒支撑杆上，并夹紧打磨棒；两个锁紧螺母A分别穿过打磨棒支撑杆两端，并夹紧分区隔板；

步骤二、打磨棒支撑杆的预留杆端插入第一个锁紧螺母C、双侧U型部件无孔侧面凹槽和第二个锁紧螺母C，并且两个锁紧螺母C夹紧双侧U型部件；

步骤三、基座支架的U型框架A和U型框架B嵌套在螺母孔钻孔单元基座上，并用固定销B和锁紧螺母B将基座支架固定牢固；

步骤四、旋转轴依次通过双侧U型部件的上圆孔、单孔半圆部件、双侧U型部件的下圆孔；旋转轴两侧分别安装锁紧螺母D；

步骤五、调整双侧U型部件与单孔半圆部件间的角度与两螺母孔间夹角度数一致；拧紧两端锁紧螺母D；

步骤六、将锁定杆与U型框架A和打磨棒支撑杆相接触；将第一个固定销E穿过锁定杆的圆孔和U型框架A的顶端长孔，且固定销两端各拧紧一个锁紧螺母E；将第二个固定销E过锁定杆的圆孔和打磨棒支撑杆的长孔，且固定销两端各拧紧一个锁紧螺母E；

步骤七、启动打孔设备的自动打孔程序，直至叶片所有螺母孔打孔完毕关闭打孔设备；

步骤八、将螺母孔内壁打磨工装从螺母孔钻孔单元基座上拆除，并人工打磨风电叶片上最后一个成型的螺母孔内壁。

有益效果是：

1、本发明通用性强，安装方法简单，在目前常用的风电叶片打孔设备上均可安装此工装；制作成本低，无需增加额外的动力系统，螺母孔内壁打磨工装与螺母孔钻孔系统共用同一行程控制系统和行程电机。

2、本发明通过调节角度调节套件可对打磨棒与螺母孔钻孔刀杆间的夹角进行调节，使此夹角度数满足两个相邻螺母孔间夹角的度数，从而实现在螺母孔钻孔刀杆打孔的同时，打磨棒对相邻已成型螺母孔内壁进行自动打磨；角度调节套件可调整出任何度数的角度，且打磨棒可更换为不同直径，因而本发明适用于各种根部连接方式的风电叶片螺母孔的自动打磨；本发明可大大提高螺母孔内壁的平整度和风电叶片根部紧固件的装配效率。

附图说明

图1是本发明在打孔设备中的安装示意图；

图2是本发明与螺母孔钻孔刀杆相对位置示意图；

图3是本发明整体结构示意图；

图4是本发明打磨棒示意图；

图5是本发明打磨棒锁紧套件局部示意图；

图6是本发明角度调节套件连接示意图；

图7是本发明基座支架的连接示意图；

图8是本发明中U型框架A和U型框架B组合状态示意图；

图9是本发明U型框架A的结构示意图；

图10是本发明中U型框架B的结构示意图；

图中标记为，1-打孔设备支架；2-打孔设备旋转大臂；3-打孔设备切割单元；4-打孔设备根部铣磨单元；5-螺栓孔钻孔单元；6-螺母孔钻孔单元基座；7-螺母孔钻孔刀杆；8-螺母孔内壁打磨工装；9-打磨棒；10-打磨棒支撑杆；11-打磨棒锁紧套件；12-基座支架；13-角度调节套件；111-分区隔板；112-锁紧螺母A；121-U型框架A；122-U型框架B；123-固定销B；124-锁紧螺母B；131-双侧U型部件；132-单孔半圆部件；133-旋转轴；134-锁紧螺母C；135-锁紧螺母D；136-锁定杆；137-固定销E；138-锁紧螺母E。

具体实施方式

如图所示，一种可自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁工装，安装在叶片打孔设备的螺母孔钻孔单元基座上；所述工装与螺母孔钻孔刀杆有相同的行程控制系统，包括打磨棒9、打磨棒支撑杆10、打磨棒锁紧套件11、基座支架12和角度调节套件13；所述打磨棒为轴向带有比打磨棒支撑杆直径大的通孔的圆柱体，其直径与风电叶片根部螺母孔的下限相同，长度大于风电叶片根部螺母孔深度，表面为粗糙面；所述打磨棒支撑杆为一表面带螺纹的金属杆；所述打磨棒通过打磨棒锁紧套件固定在打磨棒支撑杆上，打磨棒支撑杆通过角度调节套件与基座支架连接。

作为本发明的优选方案，所述打磨棒的长度为风电叶片根部螺母孔深度的1.05-1.5倍。

作为本发明的优选方案，所述打磨棒轴向所带通孔直径比打磨棒支撑杆直径大0.5-0.8mm。

作为本发明的优选方案，所述打磨棒锁紧套件包括两个分区隔板111和锁紧螺母A112；打磨棒、分区隔板和锁紧螺母A套在打磨棒支撑杆上，两个分区隔板分别紧贴打磨棒上下表面，锁紧螺母A与分区隔板相邻。

作为本发明的优选方案，所述基座支架包括支架主体部和支架锁紧部，支架主体部由U型框架A121和U型框架B122组成，支架锁紧部由固定销B123和锁紧螺母B124组成；U型框架A的U型边两端分别设有对应的末端长条孔，U型框架B的U型边两端分别设有对应的圆孔，通过固定销B123依次穿过U型框架A的末端长条孔、U型框架B的圆孔和锁紧螺母B124，基座支架的形状通过长条孔可调。

作为本发明的优选方案，所述角度调节套件13包括角度旋转部和角度锁定部，所述角度旋转部由双侧U型部件131，单孔半圆部件132，旋转轴133，锁紧螺母C134和锁紧螺母D135组成，所述角度锁定部包括锁定杆136，固定销E137和锁紧螺母E138；双侧U型部件一侧为无孔凹槽，另一侧设有上下对应的圆孔，单孔半圆部件设有对应的圆孔，所述单孔半圆部件与所述U型框架A的底边相焊接；所述打磨棒支撑杆依次穿过第一个锁紧螺母C134、所述双侧U型部件无孔侧面凹槽、第二个锁紧螺母C134；通过所述旋转轴依次穿过第一个锁紧螺母D135，双侧U型部件的上圆孔，单孔半圆部件的圆孔，双侧U型部件的下圆孔和第二个锁紧螺母D135，双侧U型部件与单孔半圆部件间的角度可调节，从而实现打磨棒支撑杆与基座支架间的角度可调节。

作为本发明的优选方案，所述U型框架A的一个U型边设有顶端长条孔，所述打磨棒支撑杆中间段为设有长条孔的平面，锁定杆两端分别设有圆孔；锁定杆圆孔分别与U型框架A的顶端长条孔和打磨棒支撑杆长条孔相对应，并使得两个固定销E锁紧分别通过对应孔及螺母E。

本发明可自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁工装的使用步骤：

首先，在打孔设备上不安装螺母孔内壁打磨工装8，对风电叶片进行根部切割，根部端面铣磨，以及在风电叶片根部钻出第一组螺栓孔和螺母孔。

然后，在打孔设备的螺母孔钻孔单元基座6上安装螺母孔内壁打磨工装8，具体步骤如下；

步骤一. 将打磨棒9套在打磨棒支撑杆10上，并靠近打磨棒支撑杆的一端；两个分区隔板111分别从打磨棒支撑杆10两端套在打磨棒支撑杆10上，并夹紧打磨棒9；两个锁紧螺母A112分别穿过打磨棒支撑杆两端，并夹紧分区隔板111；

步骤二、打磨棒支撑杆10的预留杆端插入第一个锁紧螺母C134、双侧U型部件131无孔侧面凹槽和第二个锁紧螺母C134，并且两个锁紧螺母C134夹紧双侧U型部件131，如图6所示；

步骤三、基座支架12的U型框架A121和U型框架B122嵌套在螺母孔钻孔单元基座6上，并用固定销B123和锁紧螺母B124将基座支架12固定牢固；

步骤四、旋转轴133依次通过双侧U型部件131的上圆孔、单孔半圆部件132、双侧U型部件131的下圆孔；旋转轴133两侧分别安装锁紧螺母D135；

步骤五、调整双侧U型部件131与单孔半圆部件132间的角度与两螺母孔间夹角度数一致；拧紧两端锁紧螺母D135；

步骤六、 将锁定杆136与U型框架A121和打磨棒支撑杆10相接触；将第一个固定销E137穿过锁定杆136的圆孔和U型框架A121的顶端长孔，且固定销两端各拧紧一个锁紧螺母E138；将第二个固定销E137穿过锁定杆136的圆孔和打磨棒支撑杆10的长孔，且固定销137两端各拧紧一个锁紧螺母E138，如图6所示；

步骤七、启动打孔设备的自控打孔程序，直至叶片所有螺栓孔和螺母孔打孔完毕关闭打孔设备。

步骤八、将螺母孔内壁打磨工装8从螺母孔钻孔单元基座6上拆除，并人工打磨风电叶片上最后一个成型的螺母孔内壁。

下面结合附图1至10，通过实施例对本发明的做详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明所述的一种自动打磨风电叶片螺母孔内壁工装安装在叶片打孔设备的螺母孔钻孔单元基座上6，与螺母孔钻孔刀杆7共用同一个行程控制系统和行程电机。

如图2所示，所述的螺母孔内壁打磨工装与螺母孔钻孔刀杆7同步绕风电叶片根部做圆周运动，可在叶片新螺母孔成型的同时对前一个螺母孔进行自动打磨。

如图3所示，本发明实施例一种可自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁工装包括打磨棒9；打磨棒支撑杆10；打磨棒锁紧套件11；基座支架12；角度调节套件13。

如图4所示，打磨棒9为上下表面带孔的圆柱体。

如图5所示，打磨棒锁紧套件11包括分区隔板111和锁紧螺母A112；打磨棒锁紧套件11安装在打磨棒10上。

所述打磨棒9为轴向带有比打磨棒支撑杆直径大的通孔的圆柱体，其直径与风电叶片根部螺母孔的下限相同，长度大于风电叶片根部螺母孔深度，表面为粗糙面；所述打磨棒支撑杆10为一表面带螺纹的金属杆；所述打磨棒9通过打磨棒锁紧套件11固定在打磨棒支撑杆10上，打磨棒支撑杆10通过角度调节套件13与基座支架12连接。

实施例2

如图6所示，其主体结构与实施例1相同，该实施例中所述角度调节套件13包括双侧U型部件131，单孔半圆部件132，旋转轴133，锁紧螺母C134，锁紧螺母D135，锁定杆136，固定销E137，锁紧螺母E138；双侧U型部件131一端与打磨棒支撑杆10相连接，另一端与单孔半圆部件132相连接；单孔半圆部件132与基座支架12相焊接；双侧U型部件131，单孔半圆部件132，旋转轴133，锁紧螺母C134和锁紧螺母D135组成角度旋转部，双侧U型部件131和单孔半圆部件132可绕旋转轴133进行旋转，从而调节打磨棒支撑杆10与基座支架12的角度；锁定杆136，固定销E137和锁紧螺母E138组成角度锁定部，通过固定销E137使锁定杆136与基座支架12和打磨棒支撑杆10呈三角形稳定连接，约束了打磨棒支撑杆10与基座支架12间的角度。

实施例3

如图7-10所示，其主体结构与实施例1相同，该实施例中所述基座支架包括U型框架A121，U型框架B122，固定销B123，和锁紧螺母B124；通过固定销B123和锁紧螺母B124使得U型框架A121和U型框架B122固定在螺母孔钻孔单元基座6上。

Claims (7)

1.一种可自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁工装，安装在叶片打孔设备的螺母孔钻孔单元基座上，其特征在于：所述工装包括打磨棒、打磨棒支撑杆、打磨棒锁紧套件、基座支架和角度调节套件；所述打磨棒为轴向带有比打磨棒支撑杆直径大的通孔的圆柱体，其直径与风电叶片根部螺母孔的下限相同，长度大于风电叶片根部螺母孔深度，表面为粗糙面；所述打磨棒支撑杆为一表面带螺纹的金属杆；所述打磨棒通过打磨棒锁紧套件固定在打磨棒支撑杆上，打磨棒支撑杆通过角度调节套件与基座支架连接,所述打磨棒锁紧套件包括两个分区隔板和锁紧螺母A；打磨棒、分区隔板和锁紧螺母A套在打磨棒支撑杆上，两个分区隔板分别紧贴打磨棒上下表面，锁紧螺母A与分区隔板相邻，所述基座支架包括支架主体部和支架锁紧部，支架主体部由U型框架A和U型框架B组成，支架锁紧部由固定销B和锁紧螺母B组成；U型框架A的U型边两端分别设有对应的末端长条孔，U型框架B的U型边两端分别设有对应的圆孔，通过固定销B依次穿过U型框架A的末端长条孔、U型框架B的圆孔和锁紧螺母B，基座支架的形状通过长条孔可调。

2.如权利要求1所述可自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁工装，其特征在于：所述打磨棒的长度为风电叶片根部螺母孔深度的1.05-1.5倍。

3.如权利要求1所述可自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁工装，其特征在于：所述打磨棒轴向所带通孔直径比打磨棒支撑杆直径大0.5-0.8mm。

4.如权利要求1所述可自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁工装，其特征在于：所述工装与螺母孔钻孔刀杆7同步绕风电叶片根部做圆周运动，可在叶片新螺母孔成型的同时对前一个螺母孔进行自动打磨。

5.如权利要求1所述可自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁工装，其特征在于：所述角度调节套件包括角度旋转部和角度锁定部，所述角度旋转部由双侧U型部件，单孔半圆部件，旋转轴，锁紧螺母C和锁紧螺母D组成，所述角度锁定部包括锁定杆、固定销E和锁紧螺母E；双侧U型部件一侧为无孔凹槽，另一侧设有上下对应的上圆孔和下圆孔，单孔半圆部件设有对应的圆孔，所述单孔半圆部件与所述U型框架A的底边相焊接；所述打磨棒支撑杆依次穿过第一个锁紧螺母C、所述双侧U型部件无孔侧面凹槽、第二个锁紧螺母C；通过所述旋转轴依次穿过第一个锁紧螺母D，双侧U型部件上圆孔，单孔半圆部件的圆孔，双侧U型部件下圆孔和锁紧螺母D，打磨棒支撑杆与基座支架间的角度可调节。

6.如权利要求5所述可自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁工装，其特征在于：所述U型框架A的一个U型边设有顶端长条孔，所述打磨棒支撑杆中间段为设有长条孔的平面，锁定杆两端分别设有圆孔；锁定杆圆孔分别与U型框架A的顶端长条孔和打磨棒支撑杆长条孔相对应，并使得两个固定销E锁紧分别通过对应孔及螺母E。

7.如权利要求6所述的可自动打磨风电叶片根部螺母孔内壁工装打磨风电叶片根部螺母孔的方法，其特征在于：包括如下步骤：

首先，在打孔设备上不安装螺母孔内壁打磨工装，对风电叶片进行根部切割，根部端面铣磨，以及在风电叶片根部钻出第一组螺栓孔和螺母孔；

然后，在打孔设备的螺母孔钻孔单元基座上安装螺母孔内壁打磨工装，具体步骤如下：

步骤一、将打磨棒套在打磨棒支撑杆上，并靠近打磨棒支撑杆的一端；两个分区隔板分别从打磨棒支撑杆两端套在打磨棒支撑杆上，并夹紧打磨棒；两个锁紧螺母A分别穿过打磨棒支撑两端，并夹紧分区隔板；

步骤二、打磨棒支撑杆的预留杆端插入第一个锁紧螺母C、双侧U型部件无孔侧面凹槽和第二个锁紧螺母C，并且两个锁紧螺母C夹紧双侧U型部件；

步骤三、基座支架的U型框架A和U型框架B嵌套在螺母孔钻孔单元基座上，并用固定销B和锁紧螺母B将基座支架固定牢固；

步骤四、旋转轴依次通过双侧U型部件的上圆孔、单孔半圆部件、双侧U型部件的下圆孔；旋转轴两侧分别安装锁紧螺母D；

步骤五、调整双侧U型部件与单孔半圆部件间的角度与两螺母孔间夹角度数一致；拧紧锁紧两端螺母D；

步骤六、将锁定杆与U型框架A和打磨棒支撑杆相接触；将第一个固定销E穿过锁定杆的圆孔和U型框架A的顶端长孔，且固定销两端各拧紧一个锁紧螺母E；将第二个固定销E过锁定杆的圆孔和打磨棒支撑杆的长孔，且固定销两端各拧紧一个锁紧螺母E；

步骤七、启动打孔设备的自控打孔程序，直至叶片所有螺母孔打孔完毕关闭打孔设备；

步骤八、将螺母孔内壁打磨工装从螺母孔钻孔单元基座上拆除，并人工打磨风电叶片上最后一个成型的螺母孔内壁。