CN113550862A - 一种风力发电机组分段式叶片及叶片轴的连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机组分段式叶片及叶片轴的连接方法，该叶片有轴，轴的两端定位；该方法是将叶片轴(连接筒)分为两段，两段连接处设计有法兰盘，利用法兰盘进行连接，其中，所述方法首先将叶片进行分段，所述叶片包括叶片根段、叶片前段；叶片前段与叶片根段的连接处设计有法兰盘,法兰盘可以是内法兰盘，也可以是外法兰盘，所述叶片根段与所述叶片前段通过法兰盘固定安装。本发明提供的技术方案中，通过设置连接筒，使叶片通过连接筒内的防颤连接组件进行连接，使安装强度和安装刚度高，连接稳定，防颤振效果好。

Description

一种风力发电机组分段式叶片及叶片轴的连接方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体为一种风力发电机组分段式叶片及叶片轴的连接方法。
背景技术
风力发电机组包括风轮、发电机；风轮中含叶片、轮毂、加固件等组成；它由叶片受风力致风轮旋转发电。
现有技术存在以下缺陷或问题：
一般风力发电机组叶片制作为整体、一端固定定位，所以叶片长度受到限制，存在制造难、运输难、吊装难、做大难、重量大等问题，而传统技术部分分段式叶片，仍然是一端固定定位的，并且连接方式复杂、不精确、不可靠、重量大、寿命短、成本高，在使用中仍然不能避免断裂、雷击、短寿命、低效率等。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种风力发电机组分段式叶片及叶片轴的连接方法，以解决背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种风力发电机组分段式叶片及叶片轴的连接方法，该叶片与该方法都是针对框架式风轮轴式叶片大型化而设计，该叶片有轴，轴的两端定位；其特征在于该方法是将叶片轴(连接筒)分为两段，两段连接处设计有法兰盘，利用法兰盘进行连接；该轴式叶片的叶片轴内筒两端定位，大型化的叶片轴内筒中间设计法兰盘，利用法兰盘进行连接，法兰盘可以是内法兰盘，也可以是外法兰盘。该方法利用包括叶片和叶片轴(连接筒)进行连接，其中，所述方法将叶片进行分段，所述叶片包括叶片根段、叶片前段；然后将分段的叶片通过叶片轴(连接筒)和法兰盘进行连接，所述叶片根段与所述叶片前段通过叶片轴 (连接筒)在法兰盘上固定安装；所述叶片轴(连接筒)包括前段连接筒和根段连接筒，所述叶片轴(连接筒)内部设置有防颤连接组件，所述前段连接筒通过所述防颤连接组件与所述根段连接筒固定安装，所述叶片轴(连接筒)内部设置有定位组件；
所述防颤连接组件为法兰盘，通过内法兰螺栓连接，其中法兰是等六边形，以有效地增加连接强度和刚度，增加叶片与叶片轴的贴合度。
本发明将叶片进行分段，便于叶片的生产、运输、组装、吊装；分段式叶片采用叶片轴内法兰螺栓连接，连接强度和连接刚度好，能够很好地将分段式叶片连接在一起，组装方便，且组装结构稳固，使特大型风力发电机组的生产和运用成为可能，本发明将叶片分段，但是分段不限于分两段，可以是三段以上。
可选的，所述防颤连接组件包括六角头螺杆带孔螺栓和六角开槽螺母，所述六角头螺杆带孔螺栓与所述六角开槽螺母相匹配，以确保连接强度和刚度。
可选的，所述叶片轴(连接筒)位于所述叶片内部，且所述叶片轴(连接筒)为六棱筒，叶片轴(连接筒)采用六棱筒，确保风电机组工作时叶片与叶片轴(连接筒)不产生相对转动。六棱筒从叶片根段到叶片连接处截面尺寸相同，从叶片连接处到叶片前段方向的截面逐渐变小。本分段式叶片，采用空心筒叶片轴+空心薄壁支架式叶片，使得叶片整体重量轻、刚度强度大。
可选的，所述六角头螺杆带孔螺栓通过所述六角开槽螺母活动连接在所述前段连接筒和所述根段连接筒内部。
可选的，所述防颤连接组件还包括弹簧垫圈和开口销，所述弹簧垫圈固定安装在所述六角头螺杆带孔螺栓与所述根段连接筒之间，且所述弹簧垫圈位于所述六角头螺杆带孔螺栓侧壁，所述开口销与所述六角开槽螺母相匹配，所述开口销固定安装在所述六角开槽螺母内部。
可选的，所述定位组件为定位销，具体为内螺纹圆柱销，所述叶片轴(连接筒)内部开设有定位销孔，所述内螺纹圆柱销固定安装在所述定位销孔内部，无论叶片连接采用螺接、铆接或焊接，都保证不了连接精度，必须用定位销在安装前对连接叶片进行精确定位。螺接完成后，需要将内螺纹圆柱定位销取出。
所述叶片前段的长度要等于或小于叶片根段，以保证连接的稳固性。
与现有技术相比，本发明提供了一种风力发电机组分段式叶片及叶片轴的连接方法，该方法是针对框架式风力发电机组轴式叶片而设计，叶片根部窄、叶片前部宽、含有叶片轴、叶片轴两端定位，利用叶片轴(连接筒)进行连接，具备以下有益效果：
1.本发明将叶片进行分段，便于叶片的生产和运输；分段式叶片采用叶筒内法兰螺栓连接，连接强度和连接刚度好，能够很好地将分段式叶片连接在一起，组装方便，且组装结构稳固，使特大型风力发电机组的生产和运用成为可能。
2.本发明通过设置内螺纹圆柱销可以在安装前对连接叶片进行精确定位，安装精度高，连接段外皮光滑过度，安装强度和安装刚度高，连接稳定，防颤振效果好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用叶片风电机组总图；
图2为本发明叶片结构示意图；
图3为本发明叶片纵切面图；
图4为本发明叶片局部纵切面图；
图5为本发明安装筒结构示意图；
图6为本发明螺接结构示意图；
图7为本实用定位结构示意图；
图8为本发明图5中A处放大图。
图中：1、叶片根段；2、叶片前段；3、法兰盘；4、根段连接筒；5、前段连接筒；6、开口销；7、内螺纹圆柱销；8、六角头螺杆带孔螺栓；9、弹簧垫圈；10、六角开槽螺母；11、定位销孔；12、叶片轴(连接筒)。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-8，本实施方案中：一种风力发电机组分段式叶片及叶片轴的连接方法，该方法是针对框架式风轮轴式叶片而设计，该轴式叶片的叶片轴内筒两端定位，大型的叶片轴内筒中间设计法兰盘，利用法兰盘进行连接；其中，方法将叶片进行分段，叶片包括叶片根段1、叶片前段2；然后将分段的叶片通过叶片轴(连接筒)12和法兰盘3进行连接，叶片根段1与叶片前段2通过叶片轴(连接筒)12在法兰盘3处固定安装；叶片轴(连接筒)12包括前段连接筒5和根段连接筒4，叶片轴(连接筒)12内部设置有防颤连接组件，前段连接筒5通过防颤连接组件与根段连接筒4固定安装，叶片轴(连接筒)12内部设置有定位组件；
防颤连接组件为内法兰螺栓连接，法兰是等六边形；本发明将叶片进行分段，便于叶片的生产和运输；在分段叶片制作完毕，应该在车间精密对接，保证XYZ三个方向，即左右，上下，前后方向都准确，分段叶片应该根据工业和运输业发展情况分段，即要使分段数不要太多，又要保证每片叶片不要太长。
本发明将叶片进行分段，便于叶片的生产、运输、组装、吊装；叶片分段，但是分段不限于分两段，可以是三段及以上。
防颤连接组件包括六角头螺杆带孔螺栓8和六角开槽螺母10，六角头螺杆带孔螺栓8与六角开槽螺母10相匹配；以此来确保连接强度和刚度。
叶片轴(连接筒)12位于叶片内部，且叶片轴(连接筒)12为六棱筒；六棱筒从叶片根段1到连接处截面尺寸相同，从连接处到叶片前段2方向的截面逐渐变小。叶片二端为圆柱型轴承位。本分段式叶片，采用空心筒叶片轴+空心薄壁支架式叶片，使得叶片整体重量轻、刚度强度大。
连接为内六角法兰连接，通过六角头螺杆带孔螺栓8和六角开槽螺母10 连接在前段连接筒5和根段连接筒4内部；叶片轴(连接筒)12采用六棱筒，确保风电机组工作时叶片与叶片轴(连接筒)12不产生相对转动。
定位组件为定位销，定位销为内螺纹圆柱销7，叶片轴(连接筒)12内部开设有定位销孔11，内螺纹圆柱销7固定安装在定位销孔11内部；螺接完成后，需要将内螺纹圆柱销7取出。
叶片前段2的长度要等于或小于叶片根段1；叶片根据工业和运输业发展情况分段，分段数不要太多，且要保证每片叶片不要太长，叶片前段2要等于或小于叶片根段1。
防颤连接组件还包括弹簧垫圈9和开口销6，弹簧垫圈9固定安装在六角头螺杆带孔螺栓8与根段连接筒4之间，且弹簧垫圈9位于六角头螺杆带孔螺栓8侧壁，开口销6与六角开槽螺母10相匹配，开口销6固定安装在六角开槽螺母10内部；通过弹簧垫圈9和开口销6达到双重防颤振的作用，拧紧六角头螺杆带孔螺栓8按对角线平衡均匀操作，使安装强度和安装刚度高，连接稳定。
本发明的工作原理及使用流程：在分段叶片制作完毕，应该在车间精密对接。保证XYZ三个方向，即左右，上下，前后方向都准确。在精确定位后配钻定位孔。钻孔、铰孔，达到5级精度。表面光洁度达到0.2。钻螺栓连接孔，请按照法兰直径和精度要术确定螺孔位置精度。在工厂试装后进行检验，检验合格后拆装等待出厂发送。现场安装要放在专用工装上，测量附和组合精度，使内螺纹圆柱销7在安装到定位销孔11时不承担切向力。安装内螺纹圆柱销7 后通过六角头螺杆带孔螺栓8和六角开槽螺母10对叶片根段1和叶片前段2 进行连接安装，通过弹簧垫圈9和开口销6达到双重防颤振的作用，拧紧六角头螺杆带孔螺栓8按对角线平衡均匀操作，使安装强度和安装刚度高，连接稳定。
总之，本发明将叶片进行分段，便于叶片的生产和运输；分段式叶片采用叶筒内法兰螺栓连接，连接强度和连接刚度好，能够很好地将分段式叶片连接在一起，组装方便，且组装结构稳固，使特大型风力发电机组的生产和运用成为可能。
且通过设置内螺纹圆柱销7可以在安装前对连接叶片进行精确定位，安装精度高，连接段外皮光滑过度，安装强度和安装刚度高，连接稳定，防颤振效果好。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种风力发电机组分段式叶片及叶片轴的连接方法，该叶片有轴，轴的两端定位；其特征在于该方法是将叶片轴(连接筒)分为两段，两段连接处设计有法兰盘，利用法兰盘进行连接；其中，所述方法首先将叶片进行分段，所述叶片包括叶片根段、叶片前段；叶片根段、叶片前段的连接处都设计有法兰盘,法兰盘可以是内法兰盘，也可以是外法兰盘，然后将分段的叶片通过法兰盘进行固定安装连接，所述叶片轴(连接筒)内部设置有防颤连接组件，所述前段连接筒通过所述防颤连接组件与所述根段连接筒固定安装，所述叶片轴(连接筒)内部设置有定位组件；
所述防颤连接组件为法兰盘，通过内法兰螺栓连接，其中法兰是等六边形。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组分段式叶片及叶片轴的连接方法，其特征在于：所述防颤连接组件包括六角头螺杆带孔螺栓和六角开槽螺母，所述六角头螺杆带孔螺栓与所述六角开槽螺母相匹配。
3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组分段式叶片及叶片轴的连接方法，其特征在于：所述叶片轴(连接筒)位于所述叶片内部，且所述叶片轴(连接筒)为六棱筒；六棱筒从叶片根段到叶片连接处截面尺寸相同，从叶片连接处到叶片前段方向的截面逐渐变小；本分段式叶片，采用空心筒叶片轴+空心薄壁支架式叶片，使得叶片整体重量轻、刚度强度大。
4.根据权利要求2所述的一种风力发电机组分段式叶片及叶片轴的连接方法，其特征在于：所述内法兰螺栓连接为内六角法兰连接，通过六角头螺杆带孔螺栓和所述六角开槽螺母连接在所述前段连接筒和所述根段连接筒内部。
5.根据权利要求1所述的一种风力发电机组分段式叶片及叶片轴的连接方法，其特征在于：所述定位组件为定位销，定位销为内螺纹圆柱销，所述叶片轴(连接筒)内部开设有定位销孔，所述内螺纹圆柱销固定安装在所述定位销孔内部；螺接完成后，需要将内螺纹圆柱定位销取出。
6.根据权利要求1所述的一种风力发电机组分段式叶片及叶片轴的连接方法，其特征在于：所述叶片前段的长度要等于或小于叶片根段。
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