一种风电叶片腹板型线计算方法

技术领域

本发明属于风电叶片制作领域，尤其是涉及一种风电叶片腹板型线计算方法。

背景技术

风电叶片主要由壳体、主梁帽、腹板三个结构件组成，腹板两侧需要与两侧壳体形状相适配，因而需要先获取腹板型线数据，也就是腹板两侧边在叶片轴向的形状尺寸变化数据，才能生产出尺寸合格的腹板。

在生产中，通常在壳体三维模型的基础上，通过计算壳体铺层厚度以及主梁帽铺层厚度，获得腹板型线数据。主梁帽常规的制作方法是在主梁帽模具铺设玻纤布，真空灌注树脂后固化成型，此时玻纤布与主梁帽模具紧密贴合，主梁帽铺层厚度即为主梁帽厚度，计算腹板型线时，只需考虑壳体铺层厚度以及主梁帽厚度即可。

随着技术的发展，拉挤板工艺主梁帽逐渐代替了原有工艺。拉挤板工艺是先将玻纤丝和树脂拉挤成型，获得一定宽度的长条形拉挤板，再按设计要求将多块拉挤板铺设在主梁帽模具灌注成型。由于拉挤板为平板，不存在与主梁帽模具随形的表面形状，且存在一定的刚性，拉挤板难以与主梁帽模具紧密贴合，因此，使用拉挤板工艺后，最下层拉挤板与主梁帽模具之间会出现缝隙，灌注后形成富树脂区域，因而最终获得的主梁帽厚度比拉挤板铺层厚度厚，原有腹板型线的计算方法没有考虑到该缝隙值的存在，导致腹板型线计算产生偏差。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种风电叶片腹板型线计算方法，以解决现有技术原有腹板型线的计算方法没有考虑到该缝隙值的存在，导致腹板型线计算产生偏差的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

风力发电叶片包括第一壳体及其一侧对接的第二壳体，且第一壳体为风力发电叶片的迎风侧，第二壳体为风力发电叶片的背风侧，第一壳体的内侧、第二壳体的内侧设置腹板，且腹板的两端分别通过主梁帽固定连接至第一壳体内侧、第二壳体内侧，一种风电叶片腹板型线计算方法，包括如下步骤：

S1、根据风力发电机叶片三维模型，获得第一壳体或第二壳体上对应腹板粘接位置的型线数据，型线数据是曲线上各点的坐标；

S2、根据第一壳体或第二壳体和拉挤板的铺层工艺，计算腹板粘接位置处的第一壳体或第二壳体和拉挤板铺层厚度数据；

S3、工作人员根据需求制定腹板与第一壳体或第二壳体粘接的粘接剂厚度数据；

S4、根据主梁帽模具三维模型、拉挤板铺层厚度以及拉挤板铺设位置，计算腹板下方拉挤板与第一壳体或第二壳体间存在的缝隙尺寸，从而获得主梁帽厚度修正值；

S5、根据壳体三维模型、壳体铺层厚度数据、拉挤板铺层厚度数据、粘接剂厚度数据以及主梁帽厚度修正值，获得腹板的型线数据。

进一步的，所述获得主梁帽修正值的方法包括如下步骤：

A1、在三维模型中，主梁帽模具上对应主梁帽位置处，画出主梁帽边线，即拉挤板边线；

A2、将拉挤板边线在主梁帽模具表面延法向矢量偏置，偏置量为拉挤板宽度，获得最下层每块拉挤板的边线位置，从而形成拉挤板模型；

A3、在轴向每间隔a米，取一次截面A，依此获得若干截面A；

A4、测量每个截面图中腹板下方拉挤板与主梁帽模具间存在的缝隙尺寸，将各轴向位置处的缝隙尺寸线性拟合，从而获得主梁帽厚度修正值。

相对于现有技术，本发明所述的一种风电叶片腹板型线计算方法具有以下有益效果：通过该方法实施后腹板型线偏差得到修正，主梁帽修正值准确，使得主梁帽端面与壳体内侧曲面贴合，减少了二者间隙，提高了风电叶片的结构强度。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的风电叶片的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的第二壳体装配腹板和主梁帽的结构示意图；

图3为本发明实施例所述的使用拉挤板工艺的主梁帽截面示意图；

图4为本发明实施例所述的第二壳体与拉挤板配合的结构示意图。

附图标记说明：

1-第一壳体；2-第二壳体；3-腹板；4-主梁帽；5-叶根；6-叶尖；7-拉挤板；8-修正值；9-主梁帽模具；10-腹板角度；11-粘结厚度；12-铺层厚度。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-4所示，风力发电叶片包括第一壳体1及其一侧对接的第二壳体2，且第一壳体1为风力发电叶片的迎风侧，第二壳体2为风力发电叶片的背风侧，第一壳体1的内侧、第二壳体2的内侧设置腹板3，且腹板3的两端分别通过主梁帽固定连接至第一壳体1内侧、第二壳体2内侧。

一种风电叶片腹板3型线计算方法，包括如下步骤：

S1、根据风力发电机叶片三维模型，获得第一壳体1或第二壳体2上对应腹板3粘接位置的型线数据，型线数据是曲线上各点的坐标；

S2、根据第一壳体1或第二壳体2和拉挤板7的铺层工艺，计算腹板3粘接位置处的第一壳体1或第二壳体2和拉挤板7铺层厚度12数据；

S3、工作人员根据需求制定腹板3与第一壳体1或第二壳体2粘接的粘接剂厚度数据；

S4、根据主梁帽模具三维模型、拉挤板7铺层厚度12以及拉挤板7铺设位置，计算腹板3下方拉挤板7与第一壳体1或第二壳体2间存在的缝隙尺寸，从而获得主梁帽厚度修正值8；

S5、根据壳体三维模型、壳体铺层厚度12数据、拉挤板7铺层厚度12数据、粘接剂厚度数据以及主梁帽厚度修正值8，获得腹板3的型线数据。

获得主梁帽修正值8的方法包括如下步骤：

A1、在三维模型中，主梁帽模具上对应主梁帽位置处，画出主梁帽边线，即拉挤板7边线；

A2、将拉挤板7边线在主梁帽模具表面延法向矢量偏置，偏置量为拉挤板7宽度，获得最下层每块拉挤板7的边线位置，从而形成拉挤板7模型；

A3、在轴向每间隔a米，取一次截面A，依此获得若干截面A；

A4、测量每个截面图中腹板3下方拉挤板7与主梁帽模具间存在的缝隙尺寸，将各轴向位置处的缝隙尺寸线性拟合，从而获得主梁帽厚度修正值8。

如图2所示，叶尖6处曲率较大，拉挤板7误差值比较大，因此取叶尖6处典型数值举例。叶片模型为第二壳体2外侧形状，计算腹板3型线需用腹板3位置的壳体坐标±腹板3方向上下侧的壳体、主梁帽厚度、拉挤板7修正厚度、粘接厚度，如图4所示，其中第二壳体2和主梁帽的厚度根据铺布层数计算出的铺层总厚度是法向方向厚度，需根据腹板3角度(腹板3角度可根据已知数据算出，非发明点不赘述)计算为腹板3方向厚度，拉挤板7修正厚度在模型中取关键点测量，其他点线性取近似值，粘接厚度所有位置均为6mm，如下表三部分为最终腹板3型线数据。

表一：第二壳体在三维模型的修正数据

表二：第一壳体在三维模型的修正数据

表三：最终腹板型线数据

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。