風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片半模涂膠機(jī)的設(shè)計(jì)

藺吉順， 陳 偉， 王 晶， 廉吉德

（1.內(nèi)蒙古民族大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼 028000；2.康迪泰克大洋管件（長(zhǎng)春）有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130011；3.吉林東光友成機(jī)工有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130022；4.長(zhǎng)春東煤高技術(shù)股份有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130012）

引言

風(fēng)力發(fā)電機(jī)由葉片、轉(zhuǎn)子和定子等部件構(gòu)成，安裝在高架上面，在風(fēng)力的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)電［1－3］。目前常見(jiàn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片長(zhǎng)達(dá)40～55m，是由玻璃纖維或碳纖維與樹(shù)脂在模具上成型。一般來(lái)說(shuō)，葉片的面模具有兩片，分別為成型葉片的一半，再把兩個(gè)半模合在一起，成為整個(gè)葉片［4］。在兩個(gè)半模合并之前，要在兩個(gè)半模的葉片邊緣涂抹黏合劑，用的較多的是環(huán)氧樹(shù)脂。由于環(huán)氧樹(shù)脂黏度較大，加之半模的邊緣又窄又長(zhǎng)，且多彎曲，目前還沒(méi)有適用的涂膠機(jī)具，只能由人手工涂膠。手工涂膠的工人一手端起盛膠的托板，另一手用刮板把樹(shù)脂堆放在半模的邊緣上，并且用刮板把樹(shù)脂堆抹成斷面為三角形的膠棱，合模以后樹(shù)脂即可把兩半葉片黏合在一起［5－6］。顯然，這種手工操作的效率很低，所配制的樹(shù)脂也必須具有較長(zhǎng)的凝固時(shí)間，整個(gè)成型的過(guò)程都會(huì)相應(yīng)延長(zhǎng)，而且樹(shù)脂中的揮發(fā)物還會(huì)增加，對(duì)作業(yè)環(huán)境造成一定的不良影響。此外，手工操作的勞動(dòng)強(qiáng)度也比較大，盡管成型車(chē)間的溫度很高，操作者也必須佩帶口罩，十分艱苦。手工操作的涂膠量也很難掌握，多則浪費(fèi)，少則降低產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)操作者的經(jīng)驗(yàn)和技能要求較高。

1 設(shè)計(jì)思路

本設(shè)計(jì)的目的是提供一種可替代手工勞動(dòng)進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片半模的涂膠作業(yè)，且效率高、質(zhì)量好，可大幅縮短合模工時(shí)，減輕環(huán)境污染的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片半模涂膠機(jī)。

上述目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：研制一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片半模涂膠機(jī)，其特點(diǎn)是在一個(gè)拖架上安裝一個(gè)盛膠桶，盛膠桶下端設(shè)有排膠口，排膠口的下面設(shè)有抹膠板，在排膠口的上方設(shè)有排膠葉輪，排膠桶內(nèi)的中上部配有與桶內(nèi)壁配合的活塞，活塞上面的活塞桿上端與杠桿的小端相鉸連，杠桿的支點(diǎn)鉸連在立柱上，立柱安裝在拖架上，杠桿的大端前伸且設(shè)有牽拉的手柄，拖架兩側(cè)安裝有兩個(gè)行走輪，兩個(gè)行走輪的間距與葉片半模需要涂膠的邊緣相配合，行走輪的軸端裝有鏈輪，且與盛膠桶下部排膠葉輪的輪軸上的鏈輪通過(guò)鏈條相傳動(dòng)。其中盛膠桶上中部為圓筒，下部為小端向下的錐形筒，且下部外側(cè)設(shè)有灌膠口，灌膠口上設(shè)有密封蓋。立柱的高度超過(guò)杠桿的支點(diǎn)，其上部通過(guò)拉簧與杠桿大端相拉。其中行走輪的間距可調(diào)，拉簧設(shè)有長(zhǎng)度可變的調(diào)壓桿，活塞桿上端通過(guò)銷(xiāo)軸與杠桿的長(zhǎng)孔相鉸連。所述抹膠板有兩片刮板，固定在排膠口下方兩側(cè)，且后延伸，延伸段兩片刮板上邊對(duì)接呈三角邊。

2 設(shè)計(jì)基本方法和步驟

風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片半模涂膠機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，這里所說(shuō)的半模包括模具及上面成型的半片葉片。所述半模涂膠機(jī)有一個(gè)拖架，拖架上安裝一個(gè)盛膠桶，盛膠桶的水平斷面可以是多種形狀，最好為圓形。盛膠桶上中部為圓筒，下部為小端向下的錐形筒。盛膠桶下端設(shè)有排膠口，排膠口的下面設(shè)有抹膠板，在排膠口的上方設(shè)有排膠葉輪，盛膠桶的內(nèi)中上部配有與桶內(nèi)壁配合的活塞，活塞上面的活塞桿上端與杠桿的小端相鉸連，杠桿的支點(diǎn)鉸連在立柱上，立柱安裝在拖架上，杠桿的大端前伸且設(shè)有手柄。拖架兩側(cè)安裝有兩個(gè)行走輪，兩個(gè)行走輪的間距與葉片半模需要涂膠的邊緣相配合，行走輪的軸端裝有鏈輪，且與盛膠桶下部排膠葉輪的輪軸上的鏈輪通過(guò)鏈條相傳動(dòng)。

圖1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片半模涂膠機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

工作時(shí)，把樹(shù)脂裝入盛膠桶，把兩個(gè)行走輪卡在風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片半模的邊緣上，由人牽拉杠桿大端的手柄即可行走，同時(shí)杠桿在上拉的過(guò)程中，其小端即可對(duì)活塞施加向下的壓力，通過(guò)活塞向下推壓樹(shù)脂，下面的排膠葉輪進(jìn)一步向下攪動(dòng)，使樹(shù)脂強(qiáng)制排出。隨后被抹膠板堆放在半模邊緣上。

這里的行走輪的間距應(yīng)與半模需要涂膠的邊緣的平臺(tái)寬度相一致。最好采用間距可調(diào)的行走輪，根據(jù)需要調(diào)整行走輪的間距?；钊麠U上端與杠桿小端的連接方式可有多種，圖中介紹的是通過(guò)銷(xiāo)軸與杠桿小端的長(zhǎng)孔相鉸連。

如圖2抹膠板結(jié)構(gòu)示意圖所示，這里的抹膠板有兩片刮板，固定在排膠口下方兩側(cè)，且向后延伸，向后延伸段兩片刮板上邊對(duì)接呈三角邊。這樣，排出的樹(shù)脂經(jīng)過(guò)抹膠板即如圖3排膠狀態(tài)圖所示堆放在半模邊緣的平臺(tái)上面，形成斷面為三角形的樹(shù)脂膠條。盛膠桶填裝樹(shù)脂的方式也有多種，例如拉出桶內(nèi)的活塞，即可從上口向內(nèi)填裝，裝完后再把活塞裝回桶內(nèi)即可。為了更加方便，推薦在盛膠桶的下部外側(cè)設(shè)灌膠口，灌膠口上設(shè)密封蓋。打開(kāi)密封蓋，即可向桶內(nèi)灌裝樹(shù)脂，然后關(guān)閉密封蓋，即可作業(yè)。

圖2 抹膠板結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 排膠狀態(tài)圖

為了加大杠桿對(duì)活塞的作用力，支撐杠桿的立柱高度超過(guò)杠桿的支點(diǎn)，立柱上部通過(guò)拉簧與杠桿大端相拉。這樣，不僅可以通過(guò)提拉杠桿對(duì)活塞施加向下的壓力，還可以通過(guò)拉簧加大杠桿大端向上的力矩，從而加大小端對(duì)活塞向下的壓力。由于樹(shù)脂的粘度等相關(guān)物理性狀會(huì)有變化，活塞的壓力需求會(huì)隨之變化，因而活塞的壓力調(diào)解范圍要盡可能大。調(diào)整活塞壓力的方式很多，可以通過(guò)操作者提拉杠桿來(lái)調(diào)整，或者改變拉簧的拉力等。本例推薦采用長(zhǎng)度可變的調(diào)壓桿，把調(diào)壓桿連接在拉簧上，通過(guò)調(diào)整調(diào)壓桿的長(zhǎng)度改變活塞的壓力。本文介紹的是一種最簡(jiǎn)單的調(diào)壓桿，有兩段螺桿與一段螺管相配合，轉(zhuǎn)動(dòng)螺管即可改變螺桿的距離，改變調(diào)壓桿的長(zhǎng)度。

3 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片合模工具，即風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片半模涂膠機(jī)。該機(jī)器在一個(gè)拖架上安裝一個(gè)盛膠桶，盛膠桶下端設(shè)有排膠口，排膠口的下面設(shè)有抹膠板，在排膠口的上方設(shè)有排膠葉輪，把樹(shù)脂裝在桶內(nèi)，由人牽拉，即可沿半模邊緣行走，同時(shí)把樹(shù)脂強(qiáng)制排出，可代替大部分人力，效率高，質(zhì)量好，可減少污染，可在行業(yè)中普遍推廣。

［1］ 劉偉亮.錐形永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2012：1－17.

［2］ 郭旭東.離網(wǎng)型雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制策略研究［D］.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2013：2－7.

［3］ 葛俊旭.兆瓦級(jí)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.杭州：浙江大學(xué)，2010：12－21.

［4］ 潘藝，周鵬展，王進(jìn).風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片技術(shù)發(fā)展概述［J］.湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，21（3）：48－51.

［5］ 朱蕾.復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2007：48－53.

［6］ 顧怡紅.風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究［D］.杭州：浙江大學(xué)，2014：9－13.