[发明专利]一种用于风力发电叶片曲面成形的方法

说明书

本发明涉及一种用于风力发电叶片曲面成形的方法，由带中央控制单元的矩阵式支撑结构系统执行完成。矩阵式支撑结构系统由2～1000个支撑模块构成，中央控制单元控制矩阵式支撑结构中的每一支撑模块的位置和支撑模块的叶片曲率调整板曲率，矩阵式支撑结构系统中的支撑模块能够自主拼接而成叶片的曲面轮毂，使其形成叶片的曲面形状。控制过程包括激光定位、自动升降、旋转和平移，智能调整支撑结构的支撑面曲率。本发明在叶片制造过程中进行有效误差修正和变形补偿的问题，为叶片造型模具试制提供曲面精确控制，避免固定曲面支撑结构造成难以控制的形变量。缩短了叶片设计到叶片成形的过程，解决了叶片形成过程的曲率失真、走样和凹陷问题。

技术领域

本发明属于风力发电辅助设备技术领域，涉及一种用于风力发电叶片曲面成形的方法。

背景技术

随着社会经济的不断发展，各领域的用电量不断攀升，而利用火力、水力等资源进行发电已较难满足人们的用电需要，越来越多的人开始关注风能这一清洁的可再生能源，以期提高发电量，保障人类社会活动的顺利进行。

风力发电机的核心部件是叶片，关键技术是叶片曲面的成形与生产，风电叶片曲面成形的关键在于模具的研制。模具的研制重点在于根据不同叶片曲面开发一套与之相对应的模具曲面。由于叶片的曲面参数不同，用树脂灌注-固化工艺生产不同叶片需要不同的叶片曲面成形模具，不但增加了叶片曲面成形工艺的模具数量，而且增加了叶片曲面成形的研发成本和生产周期，不利于新的风电叶形开发和工艺改进。风力发电的叶片曲面成形的精度容易受到叶片制造工艺的影响，叶片制造过程普遍采取灌注、粘接和固化等多个工序，很难确保风电叶片曲面在叶片制造的过程中不变形。

曲面成形技术相关的专利也非常丰富，都为曲面成形提供了相应的解决方案，但大多数的专利的应用范围比较小，只局限于某一特定的曲面成形或某一类型曲面成形，缺乏通用性、系统性和自动化，也没有叶片曲面成形过程中的形变控制系统和调节补偿系统，难以满足新的风电叶形改进和工艺升级的智能化，达不到风电叶片工业4.0，不能实现叶片曲面模块化、数字化生产模式。叶片生产过程中产生形变会影响叶片的曲面形状参数，进而影响风力发电效率，并且叶片曲面变形越大，后期的打磨面积也会越大。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于风力发电叶片曲面成形的方法，以解决现有叶片曲面成形技术无法在叶片制造过程中进行有效误差修正和变形补偿的问题，对叶片造型模具试制提供曲面精确控制，为叶片曲面的形变进行补偿，降低叶片曲面成形的误差。

本发明的技术方案是：用于风力发电叶片曲面成形的方法，曲面成形由带中央控制单元的矩阵式支撑结构系统执行完成，矩阵式支撑结构系统由2～1000个支撑模块构成，能够自动组合成多种曲面形状。中央控制单元控制矩阵式支撑结构系统每个支撑模块，根据已知的叶片参数，通过矩阵式支撑结构系统自动形成该叶片的曲面形状。中央控制单元对支撑模块的控制过程包括激光定位、自动升降、旋转、平移和智能自动调整支撑模块的支撑面曲率。阵列式支撑结构系统在中央控制单元的控制下根据叶片曲面的参数智能调整支撑模块的叶片曲率调整板和叶片接触点处的曲率。支撑模块能够进行三维模式的移动和旋转，旋转、移动至中央控制单元指定的位置，使其矩阵式支撑结构系统中的支撑模块能够自主拼接而成叶片的曲面轮毂，实现叶片的曲面成形。

支撑模块由叶片曲率调整板、叶片曲率调整轴、叶片曲率支撑轴、垂直移动支撑杆、曲率支撑杆、滑行传动件和水平移动支撑杆构成。叶片曲率调整板通过叶片曲率支撑轴活动连接在垂直移动支撑杆上，曲率支撑杆一头通过与叶片曲率调整轴与叶片曲率调整板活动连接，另一头连接在滑行传动件上。滑行传动件可在垂直移动支撑杆的滑槽内滑动，垂直移动支撑杆插接在水平移动支撑杆。水平移动支撑杆内设有涡轮和蜗杆。矩阵式支撑结构系统设有激光定位器、伺服电机和可视化设备，蜗杆与伺服电机连接，支撑模块与激光定位器通信联接，每一个支撑模块采用激光定位方式定位。

风力发电叶片的曲面成形的过程为：