CN111561419A - 一种风电叶片后缘填充芯材设计方法 - Google Patents

一种风电叶片后缘填充芯材设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风电叶片后缘填充芯材设计方法，包括以下步骤：制作SS面壳体、PS面壳体和挡胶板，在PS面壳体的后缘合模间隙超差区域的粘接面上设置多层玻纤布，并湿法袋压处理；在SS面壳体和PS面壳体的后缘上均设置隔离膜；翻转叶片模具，将PS面壳体平行悬于SS面壳体的上方；沿叶片后缘的合模缝将发泡泡沫喷于叶片的后缘区域，将发泡泡沫充满粘接区域的腔体，将合模锁紧；待发泡完全后打开模具，形成发泡泡沫毛坯，对发泡泡沫毛坯进行修型形成所需的发泡泡沫；绘制发泡泡沫各处的三维坐标并得出各断面的二维尺寸图或三维图形，调整发泡泡沫的形状。本发明设计出合适的填充芯材，调节了叶片后缘部分区域的合模间隙。

Description

一种风电叶片后缘填充芯材设计方法
技术领域
本发明涉及风电叶片结构领域，尤其涉及一种风电叶片后缘填充芯材设计方法。
背景技术
风电叶片的上下壳体是通过合模胶粘接成一体的，粘接区是整体结构中的薄弱环节。为了保证粘接质量，粘接区域的合模胶需要满足粘接宽度和厚度的要求。然而，叶片后缘部分区域合模间隙过大，存在合模胶厚度超差问题。现有的方法就是在此区域处填充芯材，如PVC泡沫等。
目前，填充芯材的尺寸的确定方法有两种：理论设计和合模压制。理论设计是根据叶片三维模型，截取后缘截面，形成填充芯材外形尺寸。该方法所得尺寸与实际所需差异较大，实用性差。合模压制是在叶片合模过程中采用合模胶压制湿模，通过切割断面、尺寸量取、CAD制图等过程，获得相应尺寸。该方法存在的缺点就是周期长、成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低廉、操作简单、能够调节叶片后缘部分区域的合模间隙的风电叶片后缘填充芯材的设计方法。
为实现上述目的，本发明的一种风电叶片后缘填充芯材设计方法的具体技术方案为：
一种风电叶片后缘填充芯材设计方法，包括以下步骤：制作SS面壳体、PS面壳体和挡胶板，在PS面壳体的后缘合模间隙超差区域的粘接面上设置多层玻纤布，并进行湿法袋压处理；在SS面壳体和PS面壳体的后缘上均设置隔离膜；翻转叶片模具，将PS面壳体平行悬于SS面壳体的上方；沿叶片后缘的合模缝将发泡泡沫喷于叶片的后缘区域，将发泡泡沫充满粘接区域的腔体，将合模锁紧；待发泡完全后打开模具，形成发泡泡沫毛坯，并对发泡泡沫毛坯进行修型形成所需的发泡泡沫；绘制发泡泡沫各处的三维坐标并得出各断面的二维尺寸图或三维图形，调整发泡泡沫的形状，以完成用于填充叶片后缘间隙超差区域的填充芯材的设计。
进一步，在对发泡泡沫毛坯修型时，去除合模平台一侧的多余部分，并将另一侧斜切为有一定角度的平面。
进一步，在对发泡泡沫毛坯修型时，发泡泡沫毛坯两侧保留的宽度大于粘接面的宽度，通过得到发泡泡沫的尺寸以获得所需填充芯材的尺寸。
进一步，形成发泡泡沫后，沿发泡泡沫的长度方向上间断的将发泡泡沫断开，在形状突变区域、后缘粘接宽度变化点处加密断开点。
进一步，绘制发泡泡沫各处的三维坐标时，将断面轮廓印制在坐标纸上，各断面均以斜切平面为X轴基准；标注断面轮廓在坐标纸上的相对坐标，得出各点的Y值和Z值；依次测量每个断面上的数据，获得发泡泡沫各处的三维坐标。
进一步，在调整发泡泡沫的形状时，在二维尺寸图或三维图形上将发泡泡沫的各处轮廓线平滑过渡，以便对填充芯材加工，厚度尺寸的调整范围小于等于3mm，以防合模间隙超差。
本发明的一种风电叶片后缘填充芯材设计方法的优点在于：
1)设计合理，操作简单、方便，成本低廉，能够简单、精确地获得叶片后缘所需的填充芯材的尺寸，进而设计出合适的填充芯材；
2)有效地调节了叶片后缘部分区域的合模间隙，消除了厚度超差问题，提高了叶片粘接强度。
附图说明
图1为本发明中的发泡泡沫在叶片壳体内发泡成型的结构示意图；
图2为本发明中的发泡泡沫的截面示意图。
图中：1、发泡泡沫；2、SS面壳体；3、PS面壳体；4、挡胶板。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种风电叶片后缘填充芯材设计方法做进一步详细的描述。
如图1至图2所示，其示为本发明的一种风电叶片后缘填充芯材设计方法，用于获得叶片后缘所需的填充芯材的尺寸，进而设计出合适的填充芯材，图2中斜线标注区为发泡泡沫1需切除部分，设计方法包括以下步骤：
首先，按照风电叶片的成型工艺，完成SS面壳体2、PS面壳体3和挡胶板4的制作；在PS面壳体3的后缘合模间隙超差区域的粘接面上手糊设置多层玻纤布，并进行湿法袋压处理。
具体来说，合模胶的厚度与玻纤布的厚度之和为手糊玻璃钢的厚度，合模胶的厚度设为a，包覆填充泡沫的玻纤布的厚度设为b，则手糊玻璃钢的厚度为c＝a+b。
并且，挡胶板4制作于粘接面的边缘上，用于阻挡发泡泡沫1，以防合模时残胶进入叶片内腔。
进一步，在SS面壳体2、PS面壳体3的后缘上粘贴设置隔离膜，用于隔离发泡泡沫1和玻璃钢，隔离膜可采用塑料布；翻转叶片模具，将PS面壳体3平行悬于SS面壳体2的上方，暂不合模。
进一步，沿叶片的后缘合模缝将发泡泡沫1喷于叶片的后缘区域，将发泡泡沫1充满粘接区域的腔体，此时将合模锁紧。其中，发泡泡沫1为快速发泡材料，可以通过发泡迅速填充粘接区域的腔体并成型，发泡泡沫1也可以选用聚氨酯或其他能够快速成型的材料。
进一步，待发泡泡沫1发泡完全后，打开叶片模具，形成发泡泡沫毛坯，并且对发泡泡沫毛坯进行修型形成发泡泡沫1。
具体来说，如图2所示，在对发泡泡沫毛坯进行修型时，去除合模平台一侧的多余部分，并将另一侧(远离合模平台的一侧)斜切为有一定角度的平面，两侧保留宽度均大于粘接面的宽度，通过得到的发泡泡沫1的尺寸获得本发明所需填充芯材的尺寸。本发明中发泡泡沫1为快速发泡材料，能够通过发泡迅速填充腔体并成型，优选采用聚氨酯。
进一步，形成发泡泡沫后，沿发泡泡沫1的长度方向上间断的(优选每隔0.45～0.55m)将发泡泡沫1断开，并在发泡泡沫1形状突变区域、后缘粘接宽度变化点处加密断开点。
进一步，将发泡泡沫1的断面轮廓印制在坐标纸上，各断面均以斜切平面为X轴基准；标注断面轮廓在坐标纸上的相对坐标，得到各点的Y值和Z值；依次测量每个断面上的数据，即可获得发泡泡沫1各处三维坐标。
进一步，运用AutoCAD或CAXA等绘图软件，选取Y值和Z值，绘制发泡泡沫上各断面的二维尺寸图；运用SolidWorks等绘图软件，绘制发泡泡沫1的三维图形；将发泡泡沫1的各处轮廓线平滑过渡，以便对填充芯材加工，厚度尺寸的调整范围小于等于3mm，以防合模间隙超差，从而完成本发明的叶片后缘间隙超差区域的填充芯材的精确设计图。
本发明一种风电叶片后缘填充芯材设计方法，设计合理，操作简单、方便，成本低廉，能够简单、精确地获得叶片后缘所需的填充芯材的尺寸，进而设计出合适的填充芯材；有效地调节叶片后缘部分区域的合模间隙，消除了厚度超差问题，提高了叶片粘接强度。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (6)

1.一种风电叶片后缘填充芯材设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
制作SS面壳体、PS面壳体和挡胶板，在PS面壳体的后缘合模间隙超差区域的粘接面上设置多层玻纤布，并进行湿法袋压处理；
在SS面壳体和PS面壳体的后缘上均设置隔离膜；翻转叶片模具，将PS面壳体平行悬于SS面壳体的上方；
沿叶片后缘的合模缝将发泡泡沫喷于叶片的后缘区域，将发泡泡沫充满粘接区域的腔体，将合模锁紧；
待发泡完全后打开模具，形成发泡泡沫毛坯，并对发泡泡沫毛坯进行修型形成所需的发泡泡沫；
绘制发泡泡沫各处的三维坐标并得出各断面的二维尺寸图或三维图形，调整发泡泡沫的形状，以完成用于填充叶片后缘间隙超差区域的填充芯材的设计。
2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，在对发泡泡沫毛坯修型时，去除合模平台一侧的多余部分，并将另一侧斜切为有一定角度的平面。
3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，在对发泡泡沫毛坯修型时，发泡泡沫毛坯两侧保留的宽度大于粘接面的宽度，通过得到发泡泡沫的尺寸以获得所需填充芯材的尺寸。
4.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，形成发泡泡沫后，沿发泡泡沫的长度方向上间断的将发泡泡沫断开，在形状突变区域、后缘粘接宽度变化点处加密断开点。
5.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，绘制发泡泡沫各处的三维坐标时，将断面轮廓印制在坐标纸上，各断面均以斜切平面为X轴基准；标注断面轮廓在坐标纸上的相对坐标，得出各点的Y值和Z值；依次测量每个断面上的数据，获得发泡泡沫各处的三维坐标。
6.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，在调整发泡泡沫的形状时，在二维尺寸图或三维图形上将发泡泡沫的各处轮廓线平滑过渡，以便对填充芯材加工，厚度尺寸的调整范围小于等于3mm，以防合模间隙超差。
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