[发明专利]风电叶片拉挤板大梁的制造方法和拉挤板大梁结构

说明书

本发明提供了一种风电叶片拉挤板大梁的制造方法和拉挤板大梁结构，根据叶片PS面和SS面翼型弯曲弧度制备拉挤板弯曲模具，通过拉挤成型工艺制备出拉挤板，根据叶片设计值在展向上裁剪所需长度的拉挤板。对拉挤板大梁弦向上、大梁与夹心材料相接处进行斜面切割处理。在叶尖位置，沿着叶根到叶尖的展向方向，对大梁进行切割处理，使大梁拉挤板在叶尖位置的层数逐渐减少，叶尖部分层数逐渐减少的拉挤板的端部为逐渐向叶尖方向过渡的斜面。解决了拉挤板在实际利用过程中拉挤板与叶片壳体不贴合，等截面的结构弦向两侧刚度突变，拉挤板在叶片设计上不便于调整所带来的技术问题。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，更具体地，涉及一种风电叶片拉挤板大梁的制造方法和拉挤板大梁结构。

背景技术

为提高风力发电机组的发电效率，风力发电机组叶片越来越长。不断增长的风电叶片，使风电叶片越来越重，造成风机整体的成本较高。同时，叶片重量的增加带来叶片和整机所受的载荷的增加，风机的安全系数进一步减低。拉挤板大梁成型工艺能有效提高叶片的拉伸模量，提高叶片整体刚度，对叶片减重有显著效果。目前国内外中大型叶片广泛将纤维增强拉挤板大梁应用风电叶片的生产中，尤其的，特大型叶片逐步采用碳纤维增强拉挤板大梁制备风电叶片。因此，如何有效利用拉挤板大梁，充分发挥拉挤板大梁结构的优势，采取一系列措施避免其弊端显得尤为重要。

目前拉挤板大梁风电叶片结构逐渐应用起来，但应用时间并不长，积累经验仍不足够，现有技术采用直线型玻纤拉挤板，通过将一块块玻纤拉挤板组装成大梁形式，主要通过两种方式应用在叶片上：第一种方式，在大梁模具内采用真空导入模塑成型工艺将零散的拉挤板灌注成大梁部件，再将大梁灌注至壳体内。第二种方式，直接将零散的拉挤板灌注至风电叶片的壳体中。存在以下几个缺点：

1、现有技术采用直线型玻纤拉挤板，拉挤板的厚度一般在3-10mm，板材的宽度一般在50-250mm。风电叶片在展向上存在一定的弧度，而拉挤板为直板，通过压弯跟叶片型面贴合。

2、现有拉挤板均为等截面的结构形式，拉挤板为UD布层，组成拉挤板大梁后，在大梁两侧为夹芯材料，两种材料模量和强度差异较大。两种材料接触处的刚度突变较大，导致应力集中。

3、现有拉挤板厚度为3-10mm，而普通玻璃纤维布层或碳纤维布层的厚度一般小于1mm。因此在叶片设计过程中，拉挤板的展向位置变化将导致刚度变化较多，尤其在叶片的叶尖部分，叶片所需刚度小，普通玻璃纤维布层或碳纤维布层由于厚度低可以精确调整，但拉挤板展向稍微调整将导致刚度变化明显。目前行业内主要采用普通玻璃纤维布层/碳纤维布层与拉挤板结合的方式进行设计，而布层的模量较拉挤板低，不能充分利用玻纤拉挤板的特点进行减重。

专利号为201821041424.2，专利名称为风电叶片板材及风电叶片的实用新型专利，风电叶片包括主承力结构件和叶片壳体。同时，本专利采用了拉挤板。该专利考虑了截面所在圆弦向曲率半径，解决了弦向不贴合的情况。该方法仅考虑了弦向的型面贴合，未提出展向的型面不贴合的方法；也没有解决以上第2点提出的弦向不同材料过渡存在应力集中的问题；也没有解决以上第3点提出的展向拉挤板厚度变化的问题。

申请号为202010068288.1，专利名称为一种用于风电叶片的承载结构件及其制备方法的发明专利，其由若干布置完全相同的拉挤板层堆叠形成，两侧边缘对齐。没有解决以上第2点提出的弦向不同材料过渡存在应力集中的问题；也没有解决以上第3点提出的展向拉挤板厚度变化的问题。

专利号为201920888557.1，专利名称为一种防风电叶片拉挤板边缘断裂结构的的实用新型专利，对拉挤板生产细节进行了详细设计。拉挤板倒角边缘较薄易受外力开裂部位因通过喷涂或手涂拉挤板倒角保护层而得到改善，不仅可防止板材边缘较薄部位断裂而造成板材性能损失，而且能保持成型板材原有的性能。但是未提及风电叶片拉挤大梁结构。