CN115234434B - 一种拼接式风电叶片主梁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风电叶片技术领域，尤其涉及一种拼接式风电叶片主梁，包括：蒙皮包覆的两受力碳板、两补强碳板和连接结构；连接结构连接受力碳板和补强碳板，包括第一斜筋和第二斜筋，第一斜筋和第二斜筋交叉设置；通过第一斜筋和第二斜筋将连接结构受到的力向两侧的受力碳板上延伸和传递，使得主梁整体受力均匀；通过在两受力碳板之间设置连接结构，并用蒙皮包覆起来，增强相邻碳板之间的连接强度，同时，将连接结构设置为相互交叉的第一斜筋和第二斜筋，并在主梁的长度方向上设置两受力碳板，在宽度方向上设置补强碳板，受力碳板通过第一斜筋和第二斜筋的作用，分担连接位置所受到的力，使得主梁整体受力更加均匀，提高主梁的抗压缩性能。

Description

一种拼接式风电叶片主梁

技术领域

本发明涉及风电叶片技术领域，尤其涉及一种拼接式风电叶片主梁。

背景技术

风力发电作为一种可再生能源，具有开发成本低、技术成熟、分布广泛等优点，在我国的能源结构中占据越来越重要的地位，近年来风电叶片大型化的发展趋势，使用轻质、高强的高性能复合材料制备大型风电叶片逐渐成为行业趋势。

风电叶片通常壳体构成外部轮廓，内部使用主梁和腹板结构进行支撑，相关技术中的叶片主梁主要包括多个碳板，相邻两个碳板之间通过树脂等结构进行粘连拼接，由于风电叶片结构逐渐增大，因此，碳板之间的连接强度也会受到影响，在运输过程中风电叶片的抗压缩性能也难以保证，容易产生安全隐患。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种拼接式风电叶片主梁，使得整体受力更加均匀，增强主梁整体抗压缩性能。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种拼接式风电叶片主梁，包括：

蒙皮包覆的两受力碳板、两补强碳板和连接结构；

所述连接结构连接所述受力碳板和所述补强碳板，包括第一斜筋和第二斜筋，所述第一斜筋和所述第二斜筋交叉设置，形成第一锥面、第二锥面、第三锥面和第四锥面，所述第一锥面与所述第二锥面沿着主梁的长度方向相对设置，所述第三锥面与所述第四锥面沿着主梁的宽度方向相对设置；两所述受力碳板分别与所述第一锥面和所述第二锥面贴合连接，两所述补强碳板分别与所述第三锥面和所述第四锥面贴合连接；

其中，通过所述第一斜筋和所述第二斜筋将所述连接结构受到的力向两侧的受力碳板上延伸和传递，使得主梁整体受力均匀。

进一步的，所述受力碳板一端形成抵接部，另一端沿着主梁的长度方向延伸，所述抵接部与第一锥面和所述第二锥面相适应。

进一步的，所述抵接部包括第一贴合面、第二贴合面和圆弧面，所述第一贴合面和所述第二贴合面分别与所述第一斜筋和所述第二斜筋贴合连接，所述圆弧面位于所述第一贴合面和所述第二贴合面之间，朝向所述第一斜筋和所述第二斜筋的连接点设置。

进一步的，所述第一斜筋与所述第二斜筋的连接点位于两侧的所述圆弧面的圆心的连线上。

进一步的，所述补强碳板的截面为三角形结构，包括尖部和延伸边，所述尖部与所述第三锥面和所述第四锥面抵接，所述延伸边位于所述受力碳板长边所在的直线上。

进一步的，所述第一斜筋和所述第二斜筋分别包括上弧面和下平面，所述上弧面弧度与所述受力碳板的截面弧度相适应，所述下平面与所述补强碳板背离所述蒙皮的一侧相平齐。

进一步的，所述第一斜筋的所述上弧面中部设有第一卡口，所述第二斜筋的所述下平面上对应设置有第二卡口，所述第一卡口与所述第二卡口对接，使得所述第一斜筋与所述第二斜筋交叉卡接。

进一步的，所述第一斜筋和所述第二斜筋的两端部沿着主梁的宽度方向朝向两侧伸出，使得所述第一斜筋和所述第二斜筋长度超出所述受力碳板宽度所在位置。

进一步的，所述第一斜筋和所述第二斜筋端部伸出部分形成第一包覆部和第二包覆部，两所述补强碳板所在的侧边分别设有两碳布，所述碳布自所述上弧面所在一侧将所述第一包覆部和所述第二包覆部包裹住，将两所述补强碳板限制在所述第三锥面和第四锥面中。

进一步的，所述第一斜筋与所述第二斜筋十字交叉设置，所述第一斜筋与所述第二斜筋之间的夹角为90°。

本发明的有益效果为：本发明提供了一种能够有效增强整体抗压缩性能的主梁，通过在两受力碳板之间设置连接结构，并用蒙皮包覆起来，增强相邻碳板之间的连接强度，同时，将连接结构设置为相互交叉的第一斜筋和第二斜筋，并在主梁的长度方向上设置两受力碳板，在宽度方向上设置补强碳板，受力碳板通过第一斜筋和第二斜筋的作用，分担连接位置所受到的力，使得主梁整体受力更加均匀，提高主梁的抗压缩性能。

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中记载的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为拼接式风电叶片主梁的结构示意图；

图2为图1中拼接式风电叶片主梁的爆炸图；

图3为第一斜筋和第二斜筋的结构示意图；

图4为图3中第一斜筋和第二斜筋卡接示意图；

图5为受力碳板的一种设置方式示意图；

图6为受力碳板的另一种设置方式示意图；

图7为图6中受力碳板的结构示意图；

图8为补强碳板的结构示意图。

附图标记：01、蒙皮；02、受力碳板；02a、抵接部；021、第一贴合面；022、第二贴合面；023、圆弧面；03、补强碳板；03a、尖部；03b、延伸边；10、连接结构；10a、第一锥面；10b、第二锥面；10c、第三锥面；10d、第四锥面；101、上弧面；102、下平面；103、第一包覆部；104、第二包覆部；11、第一斜筋；11a、第一卡口；12、第二斜筋；12a、第二卡口；13、碳布。

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图8所示的拼接式风电叶片主梁，包括：

蒙皮01包覆的两受力碳板02、两补强碳板03和连接结构10；

连接结构10连接受力碳板02和补强碳板03，包括第一斜筋11和第二斜筋12，第一斜筋11和第二斜筋12交叉设置，形成第一锥面10a、第二锥面10b、第三锥面10c和第四锥面10d，第一锥面10a与第二锥面10b沿着主梁的长度方向相对设置，第三锥面10c与第四锥面10d沿着主梁的宽度方向相对设置；两受力碳板02分别与第一锥面10a和第二锥面10b贴合连接，两补强碳板03分别与第三锥面10c和第四锥面10d贴合连接；

其中，通过第一斜筋11和第二斜筋12将补强碳板03受到的力向两侧的受力碳板02上延伸和传递，使得主梁整体受力均匀；将受到的拉伸或压缩的力部分传递至整体的受力碳板上，提升了主梁整体受载能力。

本发明提供了一种能够有效增强整体抗压缩性能的主梁，通过在两受力碳板02之间设置连接结构10，并用蒙皮01包覆起来，增强相邻碳板之间的连接强度，同时，将连接结构10设置为相互交叉的第一斜筋11和第二斜筋12，并在主梁的长度方向上设置两受力碳板02，在宽度方向上设置补强碳板03，受力碳板02通过第一斜筋11和第二斜筋12的作用，分担补强碳板03所受到的力，使得主梁整体受力更加均匀，提高主梁的抗压缩性能。

此处需要说明的是，受力碳板02、补强碳板03等板体结构可以通过拉挤的工艺预成型获得，在与连接结构10连接时，可以通过结构胶的形式进行粘接，在保证连接基本连接刚度需求的前提下，降低生产成本。

当主梁受力时，位于受力碳板02、补强碳板03、连接结构10上的受力是不均匀的，当蒙皮01包覆住两受力碳板02、两补强碳板03和连接结构10后整体固化成型，形成一体式的结构之后，受力碳板02、补强碳板03和连接结构10上的力传输至蒙皮01上，使得主梁整体受力更加均匀。

由于主梁的整体体积较大，形状不规则，两受力碳板02不利于风电叶片整体的弧度设置，可以将主梁分割为若干的受力碳板02，沿着长度方向设置的相邻受力碳板02之间均设置如本实施例中的连接结构10，在碳板受力时，将两受力碳板02连接处的部分受力向两侧的受力碳板02上传递，减轻了连接处的受力程度，而第一斜筋11和第二斜筋12交叉式的设置，在主梁受到力的作用时，最大限度地提供反作用力的作用，防止压缩变形，从而增强主梁整体的抗压缩性能。

其中，第一斜筋11与第二斜筋12为交叉设置，第一斜筋11和第二斜筋12的连接点可以设置在各自的中部位置，也可以设置为偏向其中一端的位置，两者之间的夹角可以设置为60°~120°之间的任意夹角，能够保证主梁的抗压缩性能即可，在此处不进行具体限定。

作为上述实施例的优选，第一斜筋11与第二斜筋12十字交叉设置，第一斜筋11与第二斜筋12之间的夹角为90°，即第一斜筋11和第二斜筋12的连接点位置设置在各自的中部位置，使得第一斜筋11和第二斜筋12所形成的第一锥面10a、第二锥面10b、第三锥面10c和第四锥面10d的结构形式均相等，进而在传递力的作用时，能够均匀地向四个不同的方向扩散，保证整体受力的均匀性。

其中，受力碳板02一端形成抵接部02a，另一端沿着主梁的长度方向延伸，形成主梁的主体部分，抵接部02a与第一锥面10a和第二锥面10b相适应，形成与第一斜筋11和第二斜筋12形成整体的连接结构10，保证连接强度。

作为一种具体的设置形式，抵接部02a包括第一贴合面021、第二贴合面022和圆弧面023，第一贴合面021和第二贴合面022分别与第一斜筋11和第二斜筋12贴合连接，圆弧面023位于第一贴合面021和第二贴合面022之间，朝向第一斜筋11和第二斜筋12的连接点设置；需要说明的是，由于在前期成型受力碳板02时，抵接部02a的形式不能完全适应于第一锥面10a和第二锥面10b，为了便于粘接，设置为上述的结构形式，在粘接时，先将第一贴合面021和第二贴合面022与第一斜筋11和第二斜筋12粘接，再在圆弧面023和连接结构10的间隙之间填充满碳纤维结构，形成整体的连接结构10，保证连接强度。

其中，第一斜筋11与第二斜筋12的连接点位于两侧的圆弧面023的圆心的连线上，即保证两侧的受力碳板02在连接时，绕连接结构10为中心对称，保证整体受力的均匀性。

为保证主梁整体连接的强度，补强碳板03的截面设置为三角形结构，包括尖部03a和延伸边03b，尖部03a与第三锥面10c和第四锥面10d抵接，延伸边03b位于受力碳板02长边所在的直线上，将交叉设置的第一斜筋11和第二斜筋12限制在受力碳板02和补强碳板03之间，并形成完整的整体，增强了第一斜筋11和第二斜筋12连接处的连接强度，也保证了力的传递作用。

为保证蒙皮01包覆后主梁整体的平整度，对第一斜筋11和第二斜筋12进行如下设置，分别包括上弧面101和下平面102，上弧面101弧度与受力碳板02的截面弧度相适应，下平面102与补强碳板03背离蒙皮01的一侧相平齐，使得连接结构10在连接受力碳板02和补强碳板03之后，包覆有蒙皮01的一侧处于平滑的状态，同时，第一斜筋11和第二斜筋12的厚度与补强碳板03设置一致，加强连接强度。

作为一种设置方式，第一斜筋11的上弧面101中部设有第一卡口11a，第二斜筋12的下平面102上对应设置有第二卡口12a，第一卡口11a与第二卡口12a对接，使得第一斜筋11与第二斜筋12交叉卡接，通过卡接的设置形式，在保证连接强度和抗压缩性的前提下，避免了其他额外结构的设置，节约成本，此外，还可以通过控制第一卡口11a和第二卡口12a的形状及位置关系来控制第一斜筋11和第二斜筋12之间的角度和相对位置，适用性强。

为保证受力碳板02与连接结构10边缘位置的力的传递作用，设置第一斜筋11和第二斜筋12的两端部沿着主梁的宽度方向朝向两侧伸出，使得第一斜筋11和第二斜筋12长度超出受力碳板02宽度所在位置；第一斜筋11和第二斜筋12端部伸出部分形成第一包覆部103和第二包覆部104，两补强碳板03所在的侧边分别设有两碳布13，碳布13自上弧面101所在一侧将第一包覆部103和第二包覆部104包裹住，将两补强碳板03限制在第三锥面10c和第四锥面10d中，固化成型为一体的结构；一方面保证了主梁整体结构的完整性，另一方面在补强碳板03和连接结构10的边缘位置形成了局部增强作用，使得补强碳板03的延伸边03b处受到的力能够自包覆的碳布13上向两侧的第一包覆部103和第二包覆部104上传递，最后通过第一斜筋11和第二斜筋12传递至蒙皮01整体上，使得主梁整体的受力更加均匀。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种拼接式风电叶片主梁，其特征在于，包括：

蒙皮包覆的两受力碳板、两补强碳板和连接结构；

所述连接结构连接所述受力碳板和所述补强碳板，包括第一斜筋和第二斜筋，所述第一斜筋和所述第二斜筋交叉设置，形成第一锥面、第二锥面、第三锥面和第四锥面，所述第一锥面与所述第二锥面沿着主梁的长度方向相对设置，所述第三锥面与所述第四锥面沿着主梁的宽度方向相对设置；两所述受力碳板分别与所述第一锥面和所述第二锥面贴合连接，两所述补强碳板分别与所述第三锥面和所述第四锥面贴合连接；

其中，通过所述第一斜筋和所述第二斜筋将所述连接结构受到的力向两侧的受力碳板上延伸和传递，使得主梁整体受力均匀。

2.根据权利要求1所述的拼接式风电叶片主梁，其特征在于，所述受力碳板一端形成抵接部，另一端沿着主梁的长度方向延伸，所述抵接部与第一锥面和所述第二锥面相适应。

3.根据权利要求2所述的拼接式风电叶片主梁，其特征在于，所述抵接部包括第一贴合面、第二贴合面和圆弧面，所述第一贴合面和所述第二贴合面分别与所述第一斜筋和所述第二斜筋贴合连接，所述圆弧面位于所述第一贴合面和所述第二贴合面之间，朝向所述第一斜筋和所述第二斜筋的连接点设置。

4.根据权利要求3所述的拼接式风电叶片主梁，其特征在于，所述第一斜筋与所述第二斜筋的连接点位于两侧的所述圆弧面的圆心的连线上。

5.根据权利要求1所述的拼接式风电叶片主梁，其特征在于，所述补强碳板的截面为三角形结构，包括尖部和延伸边，所述尖部与所述第三锥面和所述第四锥面抵接，所述延伸边位于所述受力碳板长边所在的直线上。

6.根据权利要求1所述的拼接式风电叶片主梁，其特征在于，所述第一斜筋和所述第二斜筋分别包括上弧面和下平面，所述上弧面弧度与所述受力碳板的截面弧度相适应，所述下平面与所述补强碳板背离所述蒙皮的一侧相平齐。

7.根据权利要求6所述的拼接式风电叶片主梁，其特征在于，所述第一斜筋的所述上弧面中部设有第一卡口，所述第二斜筋的所述下平面上对应设置有第二卡口，所述第一卡口与所述第二卡口对接，使得所述第一斜筋与所述第二斜筋交叉卡接。

8.根据权利要求6所述的拼接式风电叶片主梁，其特征在于，所述第一斜筋和所述第二斜筋的两端部沿着主梁的宽度方向朝向两侧伸出，使得所述第一斜筋和所述第二斜筋长度超出所述受力碳板宽度所在位置。

9.根据权利要求8所述的拼接式风电叶片主梁，其特征在于，所述第一斜筋和所述第二斜筋端部伸出部分形成第一包覆部和第二包覆部，两所述补强碳板所在的侧边分别设有两碳布，所述碳布自所述上弧面所在一侧将所述第一包覆部和所述第二包覆部包裹住，将两所述补强碳板限制在所述第三锥面和第四锥面中。

10.根据权利要求1~9任一项所述的拼接式风电叶片主梁，其特征在于，所述第一斜筋与所述第二斜筋十字交叉设置，所述第一斜筋与所述第二斜筋之间的夹角为90°。

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