本實(shí)用新型涉及一種葉片，具體涉及一種風(fēng)力機(jī)葉片。

背景技術(shù)：

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，葉片的設(shè)計(jì)和加工直接影響到風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率，直接影響發(fā)電量，是風(fēng)能利用的重要一環(huán)。

現(xiàn)代風(fēng)力機(jī)葉片是一個(gè)復(fù)合材料制成的薄殼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)上分根部、外殼、龍骨、葉尖等四個(gè)部分。葉尖類型多種，有尖頭、平頭、鉤頭、帶襟翼的尖部等。制造工藝主要包括陽(yáng)模→翻陰?！亴印訜峁袒撃！蚰ケ砻妗鷩娖岬?。設(shè)計(jì)難點(diǎn)包括葉型的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度、疲勞、噪聲設(shè)計(jì)、復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì)。工藝難點(diǎn)主要包括陽(yáng)模加工、模翻制、樹(shù)脂系統(tǒng)選用。

風(fēng)力機(jī)葉片是一個(gè)大型的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，其重量的90％以上由復(fù)合材料組成，每臺(tái)發(fā)電機(jī)一般有三支葉片，每臺(tái)發(fā)電機(jī)需要用復(fù)合材料達(dá)四噸之多。風(fēng)力機(jī)葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)中最基礎(chǔ)和最關(guān)鍵的部件，風(fēng)力機(jī)葉片良好的設(shè)計(jì)，可靠的質(zhì)量和優(yōu)越的性能是保證機(jī)組正常穩(wěn)定運(yùn)行的決定因素。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)在惡劣的環(huán)境中長(zhǎng)期不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)葉片的要求有：

1，密度輕且具有最佳的疲勞強(qiáng)度和力學(xué)性能，能經(jīng)受暴風(fēng)等極端惡劣條件和隨機(jī)負(fù)載的考驗(yàn)；

2，葉片的彈性、旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣性及其振動(dòng)頻率特性曲線都正常，傳遞給整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載穩(wěn)定性好，不得在失控(飛車)的情況下載離心力的作用拉斷并飛出，亦不得在風(fēng)壓的作用下折斷，也不得在飛車轉(zhuǎn)速以下范圍內(nèi)產(chǎn)生引起整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的強(qiáng)烈共振；

3，葉片的材料必須保證表面光滑以減小風(fēng)阻，粗糙的表面亦會(huì)被風(fēng)“撕裂”；

4，不得產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁波干擾和光反射；

5，不允許產(chǎn)生過(guò)大噪聲；

6，耐腐蝕、紫外線照射和雷擊性能好；

7，成本較低，維護(hù)費(fèi)用最低。

近代的微、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)有采用木制葉片的，但木制葉片不易做成扭曲型。大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)很少用木制葉片，采用木制葉片的也是用強(qiáng)度很好的整體木方做葉片縱梁來(lái)承擔(dān)葉片在工作時(shí)所必須承擔(dān)的力和彎矩。

葉片在近代采用鋼管或D型型鋼做縱梁，鋼板做肋梁，內(nèi)填泡沫塑料外覆玻璃鋼蒙皮的機(jī)構(gòu)形式，一般在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上使用。葉片縱梁的鋼管及D型型鋼從葉根至葉尖的截面應(yīng)逐漸變小，以滿足扭曲葉片的要求并減輕葉片重量，即做成等強(qiáng)度梁。

用鋁合金擠壓成型的等弦長(zhǎng)葉片易于制造，可批量生產(chǎn)，又可按設(shè)計(jì)要求的扭曲進(jìn)行扭曲加工，葉根與輪轂連接的軸及法蘭可通過(guò)焊接或螺栓連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。鋁合金葉片重量輕、易于加工，但不能做到從葉根至葉尖漸縮的葉片，因?yàn)槟壳吧形唇鉀Q這種擠壓工藝。另外，鋁合金材料在空氣中的氧化和老化問(wèn)題也值得研究。

所謂玻璃鋼glass fiber reinforced plastic,簡(jiǎn)稱GFRP)就是環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和樹(shù)脂等塑料滲入長(zhǎng)度不同的玻璃纖維或碳纖維而做成的增強(qiáng)塑料。增強(qiáng)塑料強(qiáng)度高、重量輕、耐老化，表面可再纏玻璃纖維及涂環(huán)氧樹(shù)脂，其他部分填充泡沫塑料。泡沫在葉片中主要作用是在保證其穩(wěn)定性的同時(shí)降低葉片質(zhì)量，使葉片在滿足剛度的同時(shí)增大捕風(fēng)面積。

從泡沫的力學(xué)性能和價(jià)格等因素考慮，目前被用于風(fēng)力發(fā)電葉片芯材的泡沫主要有聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PUR)、丙烯腈-苯乙烯(SAN)、聚醚酰亞胺(PEI)及聚甲基丙烯酰亞胺PMI)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。PVC泡沫使用最為廣泛，也是第一種用在承載構(gòu)件夾層結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)泡沫芯材，也稱為交聯(lián)PVC。玻璃纖維的質(zhì)量還可以通過(guò)表面改性、上漿和涂覆加以改進(jìn)，其單位(kW)成本較低。

隨著風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)葉片的要求越來(lái)越高。對(duì)葉片來(lái)講，剛度也是一個(gè)十分重要的指標(biāo)。研究表明，碳纖維(carbon fiber，簡(jiǎn)稱CF)復(fù)合材料葉片剛度是玻璃鋼復(fù)合葉片的兩至三倍。雖然碳纖維復(fù)合材料的性能大大優(yōu)于玻璃纖維復(fù)合材料，但價(jià)格昂貴，影響了它在風(fēng)力發(fā)電大范圍應(yīng)用。因此，全球各大復(fù)合材料公司正在從原材料、工藝技術(shù)、質(zhì)量控制等各方面深入研究，以求降低成本。

葉片的翼型是根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理設(shè)計(jì)的，是決定風(fēng)輪效率和工作情況的決定性因素?，F(xiàn)代風(fēng)力機(jī)葉片形狀越來(lái)越復(fù)雜，體積越來(lái)越大，材質(zhì)要求越來(lái)越精，成本也就越來(lái)越高，已經(jīng)嚴(yán)重地妨礙了風(fēng)力發(fā)電的普及推廣，因此需要提供一種工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，性能良好的風(fēng)力機(jī)葉片。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為了提供一種工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，性能良好的一種風(fēng)力機(jī)葉片。

本實(shí)用新型為解決上述問(wèn)題采取的技術(shù)方案是：它包括主板、葉盆貼板和葉背貼板，主板包括葉根、葉尖、前緣、后緣、葉盆、葉背，主板為扭曲的弧形板，主板圓弧的內(nèi)弧面為葉盆，主板圓弧的外弧面為葉背，主板上葉尖圓弧所在的葉尖圓與主板上葉根所在的葉根圓半徑相等，葉尖圓的中心線與葉根圓的中心線重合，后緣與葉尖圓和葉根圓均垂直設(shè)置，主板的前緣為曲面，主板的后緣為直面，葉背貼板靠近葉根安裝在主板的葉背上，葉盆貼板靠近葉根安裝在主板的葉盆上。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1.本實(shí)用新型的風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，成本低，使用性能良好，適合批量加工的特點(diǎn)。

2.本實(shí)用新型具有葉片總體強(qiáng)度大，實(shí)用性強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是主板17主視圖，圖3是圖2中b-b向視圖，圖中的b-b剖面接近根部10，它的安裝角較大，它的切向速度u較小，由u和來(lái)流速度v_w，疊加構(gòu)成的相對(duì)速度v_r也較小，它有較好的攻角，圖中的c-c剖面接近葉尖30，它的安裝角較小，它的切向速度u較大，由u和來(lái)流速度v_w，疊加構(gòu)成的相對(duì)速度v_r也較大，它也有較好的攻角，圖4是圖2中c-c向視圖，圖5是主板17示意圖，圖6是主板17示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1-圖6說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種風(fēng)力機(jī)葉片，它包括主板17、葉盆貼板16和葉背貼板18，主板17包括葉根10、葉尖30、前緣20、后緣25、葉盆15、葉背19，主板17為扭曲的弧形板，主板17圓弧的內(nèi)弧面為葉盆15，主板17圓弧的外弧面為葉背19，主板17上葉尖30圓弧所在的葉尖圓31與主板17上葉根10所在的葉根圓11半徑相等，葉尖圓31的中心線與葉根圓11的中心線重合，后緣25與葉尖圓31和葉根圓11均垂直設(shè)置，主板17的前緣20為曲面，主板17的后緣25為直面，葉背貼板18靠近葉根10安裝在主板17的葉背19上，葉盆貼板16靠近葉根10安裝在主板17的葉盆15上。

本實(shí)施方式中主板17上葉盆貼板16的結(jié)構(gòu)與主板17粘貼處結(jié)構(gòu)相同，主板17上葉背貼板18的結(jié)構(gòu)與主板17粘貼處結(jié)構(gòu)相同。

前緣20與葉根圓11所在平面夾角小于90度，前緣20與葉尖圓31所在平面的夾角大于90度。

為了獲得高的風(fēng)輪效率，葉片各微段葉素攻角都為最佳值，需要最佳的葉片形狀。

由于主板葉片各葉素所處半徑位置不同，其切向速度u在根部10最小，在葉尖30最大，為此，由切向速度u和來(lái)流速度v_w，疊加構(gòu)成的相對(duì)速度v_r，由根部到葉尖逐漸增大。

主板17、葉盆貼板16和葉背貼板18可以利用玻璃復(fù)合纖維制作，要求它的表面光滑，強(qiáng)度高，韌性好。且主板17、葉盆貼板16和葉背貼板18也可以利用輕金屬制作，如鋁合金或不銹鋼材料制作。

具體實(shí)施方式二：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種風(fēng)力機(jī)葉片，主板17上葉根10的寬度為葉尖30寬度的三倍，主板17的長(zhǎng)度為葉根10寬度的20倍，其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：結(jié)合圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種風(fēng)力機(jī)葉片，主板17上前緣20的橫截面為弧形面，其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式四：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種風(fēng)力機(jī)葉片，葉盆貼板16為弧形板，葉盆貼板16的外弧面貼合安裝在葉盆15的內(nèi)弧面上，其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式五：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種風(fēng)力機(jī)葉片，葉背貼板18為弧形板，葉背貼板18的內(nèi)弧面貼合安裝在葉背19的外弧面上，其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式六：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種風(fēng)力機(jī)葉片，葉盆貼板16的長(zhǎng)度為主板17長(zhǎng)度的三分之二，葉背貼板18的長(zhǎng)度為主板17長(zhǎng)度的三分之一，

葉盆貼板16與主板17的根部對(duì)齊，葉盆貼板16與主板17固定，風(fēng)力機(jī)葉片由一層變?yōu)閮蓪?；葉背貼板19與主板17的根部取齊，葉背貼板19與主板17固定，變?yōu)槿龑?，進(jìn)一步增加了葉片總體強(qiáng)度，其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。

本實(shí)施方式所述一種風(fēng)力機(jī)葉片的加工方法是按照以下步驟實(shí)現(xiàn)的：

步驟一：準(zhǔn)備材料：準(zhǔn)備一個(gè)相同曲率的圓管，圓管的長(zhǎng)度為L(zhǎng)；

步驟二：計(jì)算長(zhǎng)度：由于主板17的長(zhǎng)度為葉根10寬度的20倍,葉根10寬度為1/20L,葉尖30的寬度為1/60L；

步驟三：劃線：在圓管上按照主板17的尺寸劃前緣20的線和后緣25的線；

步驟四：固定圓管：將圓管的兩端進(jìn)行固定在工作臺(tái)上；

步驟五：加工：按照劃好的后緣25的線將主板17的后緣25于圓管切割分離，按照劃好前緣20的線用圓盤(pán)電鋸進(jìn)行加工，將主板17的前緣20在圓管上切割分離；

步驟六：加工弧形面：對(duì)步驟五中加工后的前緣20進(jìn)行加工，將前緣20的橫截面加工成弧形面；

步驟七：倒角：對(duì)步驟六加工后主板17的后緣25進(jìn)行倒角去毛刺，進(jìn)而完成本實(shí)用新型的目的。