CN111188740A - 一种高强度叶根的复合材料叶片及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度叶根的复合材料叶片及其制作方法，除叶根处，其它位置的短、中短、中长和长上、下布坯按照短、中短、中长和长的顺序由内向外依次包裹固定在泡沫芯上、下模布层容纳槽内；泡沫芯叶根处的短、中短、中长和长下布坯包裹泡沫芯的叶根处一圈，各层对接缝隙相互错开，短、中短、中长和长上布坯按照短、中短、中长和长的顺序由内向外依次插接在短、中短、中长和长下布坯的相邻两层之间；蒙皮布层的连体上下布坯前缘端为一体，包裹整个叶片后缘端下布坯能够向上搭接在上布坯上，下布坯叶根处能够包裹叶根一圈，上布坯叶根处插在下布坯的相邻两层之间。本发明叶片的叶根抗压、抗弯强度高，不易变形，大大提高了叶片的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度叶根的复合材料叶片及其制作方法。
背景技术
随着国民经济的发展，复合材料的应用越来越广泛，复合材料现今已成为风机叶片的主要原料。如造粒塔风机叶片采用预浸碳纤维布和泡沫芯制成；还有其它复合材料叶片采用预浸玻璃钢纤维布和泡沫芯制成。这些复合材料叶片采用钢制模具模压高温固化而成，重量轻外型美观。其风机叶片叶根为圆柱型，造粒塔风机叶片叶根为直径60mm、长80mm的圆柱。叶片的金属模具分为上、下模具，上、下模具在叶根处为上、下两个半圆。风机叶片的常规加工方法是：在上、下模具内分别铺敷上、下布坯，再在泡沫芯上将上、下模具合围，使上、下布坯对接即制成了风机叶片。由于上、下布坯对接而成，上、下布坯的纤维丝在对接处断开，力不能充分的传递，减弱了叶根处的抗压、抗弯强度，造成叶根很容易变形，降低了叶片的使用寿命。
发明内容
本发明的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种高强度叶根的复合材料叶片及其制作方法，该复合材料叶片的叶根处的抗压、抗弯强度高，不易变形，大大提高了叶片的使用寿命。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种高强度叶根的复合材料叶片，其包括泡沫芯、由多层预浸碳纤维布或预浸玻璃钢纤维布制成的上、下模布层和蒙皮布层；泡沫芯的叶根为圆柱，叶身为由前向后逐渐变薄的扁片形，其上有上、下模布层的容纳槽；上、下模布层包括5-15层长度为30-35%叶片长的短上、下布坯，5-10层长度为45-55%叶片长的中短上、下布坯，5-10层长度为65-75%叶片长的中长上、下布坯和5-10层整个叶片长的长上、下布坯；短下布坯、中短下布坯、中长下布坯和长下布坯为T型，T型的大端与叶根长度和外径相匹配；除叶根处，其它位置的5-15层短上、下布坯、5-10层中短上、下布坯、5-10层中长上、下布坯和5-10层长上、下布坯按照短、中短、中长和长的顺序由内向外依次包裹固定在泡沫芯上、下模布层的容纳槽内；泡沫芯叶根处的短下布坯、中短下布坯、中长下布坯和长下布坯包裹泡沫芯的叶根处一圈，各层对接缝隙相互错开，短上布坯、中短上布坯、中长上布坯和长上布坯按照短、中短、中长和长的顺序由内向外依次插接在短下布坯、中短下布坯、中长下布坯和长下布坯的相邻两层之间；蒙皮布层包括5-10层连体上下布坯，连体上下布坯前缘端为一体，包裹整个叶片后缘端下布坯能够向上搭接在上布坯上，搭接长度不小于30mm，下布坯叶根处能够包裹叶根一圈，各层对接缝隙相互错开，上布坯叶根处插在下布坯叶根处相邻两层之间。
一种上述所述高强度叶根的复合材料叶片的制作方法，其包括以下步骤：
(1)按照实际叶片形状和尺寸要求选择上、下模具，制作所述泡沫芯，制作5-15层所述短上、下布坯，5-10层所述中短上、下布坯，5-10层所述中长上、下布坯，5-10层所述长上、下布坯和5-10层所述连体上下布坯；
(2)在下模具内先将5-10层连体上下布坯的下布坯铺敷完成，连体上下布坯长于下模具的部分保护膜预留；再将5-10层长下布坯、5-10层中长下布坯、5-10层中短下布坯和5-15层短下布坯依次铺敷固定在下模具的连体上下布坯的下布坯上形成下模布层，长、中长、中短和短下布坯的大端长于下模具的部分保护膜预留；然后将所制备的泡沫芯置于铺好的下模布层内，下模布层位于泡沫芯下模布层的容纳槽内；然后按照短、中短、中长和长的顺序并在叶根处按照一层下布坯、一层上布坯的顺序依次将短、中短、中长和长上布坯，短、中短、中长和长下布坯长于下模具的部分铺敷固定在泡沫芯的上模布层的容纳槽内形成上模布层；短、中短、中长和长下布坯的大端长于下模具的部分对接，对接缝相互错开；最后将5-10层连体上下布坯长于下模具的部分按照由内向外的顺序并在叶根处按照一层下布坯、一层上布坯的顺序依次铺敷在泡沫芯上，每铺一层在叶片后缘下布坯向上进行包裹，包裹长度不小于30mm，叶根处下布坯对接，对接缝相互错开；
(4)将上模具扣在下模具上合模，放入压机内在130-180℃的高温下固化成型，成型完成后取下上、下模具。
本发明的复合材料叶片叶根处的下模布层的短、中短、中长和长下布坯的大端部包裹到短、中短、中长或长上布坯各层之间，且对接缝隙相互错开，力的传递得到了充分保证，增强了叶片叶根处的连接强度，提高了叶根处的抗压、抗弯强度，叶片不易变形，大大提高了叶片的使用寿命。
附图说明
图1为本发明叶片的立体结构示意图；
图2为图1的AA剖面图；
图3为图1的BB剖面图；
图4为本发明叶片叶根处的在上、下模具内的铺装的结构示意图；
图5为本发明叶片中连体上下布坯的展开示意图；
图6为本发明叶片中长下布坯的展开示意图；
图7为本发明叶片中中长下布坯的展开示意图；
图8为本发明叶片中中短下布坯的展开示意图；
图9为本发明叶片中短下布坯的展开示意图；
图10为本发明叶片中长上布坯的展开示意图；
图11为本发明叶片中中长上布坯的展开示意图；
图12为本发明叶片中中短上布坯的展开示意图；
图13为本发明叶片中短上布坯的展开示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。
如图1至图13所示，本实施例复合材料叶片包括泡沫芯11、由多层预浸碳纤维布（或预浸玻璃钢纤维布）制成的上、下模布层19、20和蒙皮布层1。泡沫芯11的叶根17为圆柱，叶身18为由前向后逐渐变薄的扁片形，其上有上、下模布层的容纳槽12和13。上、下模布层19和20包括5-15层长度为30-35%叶片长的短上、下布坯10和5，5-10层长度为45-55%叶片长的中短上、下布坯9和4，5-10层长度为65-75%叶片长的中长上、下布坯8和3和5-10层整个叶片长的长上、下布坯7和2。短下布坯5、中短下布坯4、中长下布坯3和长下布坯2为T型，T型的大端与叶根17长度和外径相匹配。除叶根17处，其它位置的5-15层短上、下布坯10和5、5-10层中短上、下布坯9和4、5-10层中长上、下布坯8和3和5-10层长上、下布坯7和2按照短、中短、中长和长的顺序由内向外依次包裹固定在泡沫芯上、下模布层的容纳槽内12和13。泡沫芯11叶根17处的短下布坯5、中短下布坯4、中长下布坯3和长下布坯2包裹泡沫芯的叶根17处一圈，各层对接缝隙14相互错开，短上布坯10、中短上布坯9、中长上布坯8和长上布坯7按照短、中短、中长和长的顺序由内向外依次插接在短下布坯5、中短下布坯4、中长下布坯3和长下布坯2的相邻两层之间。蒙皮布层21包括5-10层连体上下布坯1，连体上下布坯1前缘端为一体，包裹整个叶片后缘端下布坯102能够向上搭接在上布坯101上，搭接长度6不小于30mm，下布坯102叶根17处能够包裹叶根17一圈，各层对接缝隙相互错开，上布坯101叶根处103插在下布坯102的叶根处104相邻两层之间。
一种上述所述高强度叶根的复合材料叶片的制作方法，其包括以下步骤：
(1)按照实际叶片形状和尺寸要求选择上、下模具16和15，制作所述泡沫芯11，制作5-15层所述短上、下布坯10和5，5-10层所述中短上、下布坯9和4，5-10层所述中长上、下布坯8和3，5-10层所述长上、下布坯7和2和5-10层所述连体上下布坯1。
(2) 在下模具15内先将5-10层连体上下布坯1的下布坯102铺敷完成，连体上下布坯1长于下模具15的部分保护膜预留。再将5-10层长下布坯2、5-10层中长下布坯3、5-10层中短下布坯4和5-15层短下布坯5依次铺敷固定在下模具15的连体上下布坯1的下布坯102上形成下模布层20，长、中长、中短和短下布坯7、8、9和10的大端长于下模具15的部分保护膜预留。然后将所制备的泡沫芯11置于铺好的下模布层20内，下模布层20位于泡沫芯下模布层的容纳槽13内。然后按照短、中短、中长和长的顺序并在叶根17处按照一层下布坯、一层上布坯的顺序依次将短、中短、中长和长上布坯10、9、8和7，短、中短、中长和长下布坯5、4、3和2长于下模具15的部分铺敷固定在泡沫芯11的上模布层的容纳槽13内形成上模布层19。短、中短、中长和长下布坯2、3、4和5的大端长于下模具15的部分对接，对接缝14相互错开。最后将5-10层连体上下布坯1长于下模具15的部分按照由内向外的顺序并在叶根17处按照一层下布坯、一层上布坯的顺序依次铺敷在泡沫芯11上，每铺一层在叶片后缘下布坯102向上进行包裹，包裹长度6不小于30mm，叶根17处下布坯102对接，对接缝相互错开。
(4)将上模具16扣在下模具15上合模，放入压机内在130-180℃的高温下固化成型，成型完成后取下上、下模具16和15。
当然，本发明还有其它多种实施例，在不违背本发明精神和实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于等同技术的改进，属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种高强度叶根的复合材料叶片，其包括泡沫芯、由多层预浸碳纤维布或预浸玻璃钢纤维布制成的上、下模布层和蒙皮布层；泡沫芯的叶根为圆柱，叶身为由前向后逐渐变薄的扁片形，其上有上、下模布层的容纳槽；其特征在于：上、下模布层包括5-15层长度为30-35%叶片长的短上、下布坯，5-10层长度为45-55%叶片长的中短上、下布坯，5-10层长度为65-75%叶片长的中长上、下布坯和5-10层整个叶片长的长上、下布坯；短下布坯、中短下布坯、中长下布坯和长下布坯为T型，T型的大端与叶根长度和外径相匹配；除叶根处，其它位置的5-15层短上、下布坯、5-10层中短上、下布坯、5-10层中长上、下布坯和5-10层长上、下布坯按照短、中短、中长和长的顺序由内向外依次包裹固定在泡沫芯上、下模布层的容纳槽内；泡沫芯叶根处的短下布坯、中短下布坯、中长下布坯和长下布坯包裹泡沫芯的叶根处一圈，各层对接缝隙相互错开，短上布坯、中短上布坯、中长上布坯和长上布坯按照短、中短、中长和长的顺序由内向外依次插接在短下布坯、中短下布坯、中长下布坯和长下布坯的相邻两层之间；蒙皮布层包括5-10层连体上下布坯，连体上下布坯前缘端为一体，包裹整个叶片后缘端下布坯能够向上搭接在上布坯上，搭接长度不小于30mm，下布坯叶根处能够包裹叶根一圈，各层对接缝隙相互错开，上布坯叶根处插在下布坯叶根处相邻两层之间。
2.一种权利要求1所述的高强度叶根的复合材料叶片，其特征在于：其包括步骤，
(1)按照实际叶片形状和尺寸要求选择上、下模具，制作所述泡沫芯，制作5-15层所述短上、下布坯，5-10层所述中短上、下布坯，5-10层所述中长上、下布坯，5-10层所述长上、下布坯和5-10层所述连体上下布坯；
(2)在下模具内先将5-10层连体上下布坯的下布坯铺敷完成，连体上下布坯长于下模具的部分保护膜预留；再将5-10层长下布坯、5-10层中长下布坯、5-10层中短下布坯和5-15层短下布坯依次铺敷固定在下模具的连体上下布坯的下布坯上形成下模布层，长、中长、中短和短下布坯的大端长于下模具的部分保护膜预留；然后将所制备的泡沫芯置于铺好的下模布层内，下模布层位于泡沫芯下模布层的容纳槽内；然后按照短、中短、中长和长的顺序并在叶根处按照一层下布坯、一层上布坯的顺序依次将短、中短、中长和长上布坯，短、中短、中长和长下布坯长于下模具的部分铺敷固定在泡沫芯的上模布层的容纳槽内形成上模布层；短、中短、中长和长下布坯的大端长于下模具的部分对接，对接缝相互错开；最后将5-10层连体上下布坯长于下模具的部分按照由内向外的顺序并在叶根处按照一层下布坯、一层上布坯的顺序依次铺敷在泡沫芯上，每铺一层在叶片后缘下布坯向上进行包裹，包裹长度不小于30mm，叶根处下布坯对接，对接缝相互错开；
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2019
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