风电叶片叶根连接方式概述.pdf

２０１４年第７期玻璃钢／复合材料８５风电叶片叶根连接方式概述吴胜军，史俊虎，裴鹏宇（中国船舶重工集团公司第七二五研究所，洛阳双瑞风电叶片有限公司，河南洛阳４７１０３９）摘要：叶根连接方式是复合材料风电叶片与风轮轮毂连接的唯一的也是最关键的部件，作用在叶片上的载荷均通过叶根连接传递到轮毂上去，不同连接方式对叶片的使用长度要求和承载能力影响至关重要。本文以风电叶片叶根连接方式为研究对象，针对目前市场中存在的三种叶根连接方式展开研究，分析三种连接方式各自在工艺性及结构性上的特点，以及使用范围上的适用性。关键词：风电叶片；叶根连接方式；Ｔ型连接；螺栓预埋；金属嵌套———中图分类号：ＴＢ３３２文献标识码：Ａ文章编号：１００３０９９９（２０１４）０７００８５０３１引言二十一世纪初的十几年中，风力发电作为一种最具商业发展价值的新型能源形式，已经获得了极大程度的发展。随着风资源开发技术的不断深入发展，对风机系统关键部件设计方案的深入研究越来越受到专业人士的重视。风力发电机叶片是风力发电机中的关键部件之一，通过叶片的旋转将风能转换为机械能，再带动发电机发电。叶片在运转过程中，同时承受着气动力、重力及离心力等复杂载荷的作用。其中叶片根部连接成为叶片设计中最关键的部分。因为需要将叶片固定到轮毂上，叶根连接方式是将叶片与轮毂连接“”的唯一中介，作用在叶片上的载荷通过叶根连接传递到轮毂上。由于叶根的载荷最大，而且应力状态复杂，承受着复杂的剪切、挤压、弯扭载荷作用，所以叶根连接必须具有足够的机械强度与弯扭刚度。如２ＭＷ的风机，叶根弯矩达到７０００至８０００ｋＮ・ｍ，离心力能够达到千千牛，叶根的受力方式也极为复杂，同时承受拉伸、压缩、扭转及剪切等复杂应力的作用，一旦连接方式出现了问题，则整只叶片乃至整台风机都会出现灾难性的质量事故。由此看来，叶根连接方式对叶片的安全运行起着决定性的作用。“”２Ｔ型螺栓连接方式“目前风机叶片最常见的叶根连接方式是Ｔ螺”“”栓连接（包含双头螺栓及横向螺母），也称ＩＫＥＡ连接，通过叶片根部锯切打孔机在叶根端面及距离叶根端面设计位置沿叶根圆柱半径方向均匀在叶根壳体上打孔，双头螺栓可以沿轴向嵌入叶片端面的复合材料中，并与沿半径方向穿过叶片壳体的横向螺母进行连接，见图１和图２。“”图１Ｔ型螺栓连接方式示意图“’’Ｆｉｇ．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｏｆＴｂｏｌｔｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ“”图２Ｔ型螺栓连接细节图‘‘’’Ｆｉｇ．２ＤｅｔａｉｌｓｏｆＴｂｏｌｔｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ收稿日期：２０１３．１１－０１基金项目：洛阳市重大专项一大型风机叶片结构设计研究（１２０１０１９Ａ）作者简介：吴胜军（１９８１一），男，硕士，工程师，主要从事风机叶片结构设计工作。ｌ｜也翟岖