簡述風電葉片切片打孔機的開發

曹蕾

摘 要：葉片是風力發電的關鍵部件之一，其生產質量的好壞關系到風力發電機的性能。葉片的生產過程在粘貼成型后，端面需要切削、再銑削，最后端面的徑向和軸向需要打若干孔。為了實現葉片生產的自動化，需要設計葉片切片打孔機，實現自動切削、銑削和自動打孔，從而提高生產效率和產品的質量。本文分析了風電葉片在制造中存在的主要問題、目前國內和國際市場上的打孔機的幾種類型，以及風電葉片切片打孔機的優點。認為選用電動打孔機是最合適的。

關鍵詞：風電葉片；打孔機；新能源

風力發電是清潔能源之一，是一種取之不盡，用之不絕的新能源，近幾十年來，由于能源短缺和環境污染日益嚴重，開發和利用已成為當今世界上的緊迫任務，得到各國的重視。葉片是風力發電的關鍵部件之一，其生產質量的好壞關系到風力發電機的性能。葉片的生產過程在粘貼成型后，端面需要切削、再銑削，最后端面的徑向和軸向需要打若干孔。為了實現葉片生產的自動化，需要設計葉片切片打孔機，實現自動切削、銑削和自動打孔，從而提高生產效率和產品的質量。為了能夠實現上述功能，各動作需要利用電機驅動。葉片切片打孔機的功率本來就是非常大的，如果結構不合理，會造成更多的能量的浪費，合適的驅動電機，能降低它的功耗，并使電機到轉盤的轉速穩定，定位精確，工作穩定。

一、國內外研究現狀和發展趨勢

風力發電的發展依賴于制造大量的風力發電機，風力發電機又離不開葉片，而制造葉片卻需要復合材料產業來支撐。對于中國的復合材料產業來說，風力發電是一個及其難得的一個機遇。選擇最好的材料體系與制造工藝，造出質量優越的復合材料風電葉片，用來滿足快速發展的風力發電需求，這是我們所追求的目標。從目前情況來看，內置熱源的大型符合材料組合模具、經過改進的真空導入樹脂模塑工藝和可以回收利用的熱塑性葉片樹脂基體等新設想與新工藝可能會在今后發展成引領風電葉片研究與制造的新熱點之一。

二、風電葉片在制造中存在的主要問題

風電葉片在制造中存在的主要問題有以下幾個：

（一）生產效率：考慮到了內資廠商均處在葉片生產的初

期，需要用較長時間。進行樣品的開發、模具的開發、樣品的測試工藝調試和流程優化，因此，一般新進的風電葉片生產的廠商都需要用較長時間來進行摸索（即使那些引進了國外成套技術的廠家同樣也不例外）。例如l套模具的產能來看，國外領先廠家能用24h生產1片，中國的領先廠家卻能用36h生產l片，而一般來說，廠家的正常水平是用48h生產1片，但新進入者卻由于技術工藝上的不成熟以及工人操作不嫻熟等原因，往往都需要超過用48h以上的時間才能生產l片模具。

（二）質量控制：外資企業因為長期發展累積，不論在技術上或者是在質量保證。方面都會有比較完善的體系，因此，在質量控制方面會比較出色。而內資企業的話，卻是大多數均處于剛起步的階段，而且其中還有相當一部分企業之前至今為止沒有玻璃鋼的制造經驗，不論在技術或者是在質量體系方面均還要需要一段時問來完善。

三、目前國內和國際市場上的打孔機的幾種類型

目前國內和國際市場上的打孔機大致可分為一下幾種類型：

手動打孔機，又稱：手動沖孔機等別名，它主要以設計杠桿原理，運用手動方式帶動打孔機來執行部件的上下移動和下模配合從而來完成打孔。工作方式是純手動打孔。來源于20世紀90年代，由國外傳到大陸。

氣動打孔機，又叫膠袋打孔機、沖孔機，是輔助制袋機的一種氣動打孔模具。經由制袋機電腦給出來的信號傳輸到電磁閥然后再工作的氣動模具。它的結構相似于冷沖模具，主要是用于塑料袋和紙品打孔。這種設備在上世紀90年代初是從臺灣傳到大陸的。

電動打孔機，又稱電動鉆孔機，它主要是依靠電動機來驅動，通過開關來控制打孔。主要是用在大型機械零件的打孔。

自動打孔機，它是由電機帶動，在金屬材料上加工出孔的一種自動化設備。

主要有自動鉆孔機、自動擴孔機與自動銑孔機等幾種。 機器的組成是：自動打孔機是由加工工作臺，控制的電腦，旋轉的電機，振動電機，加工的工具頭，氣動裝置，自動轉盤以及固定夾具等組成。發展趨勢是：自動打孔機是能適應制造業應用的自動化設備代替人手的趨勢來發展起來的，主要用來解決傳統的打孔、鉆孔、擴孔以及銑孔等等加工環節中出現的人手打孔問題。隨著自動化技術與網絡技術等的發展應用，自動打孔機已經向無人值守與遠程控制發展。

三、風電葉片切片打孔機的優點

風電葉片切片打孔機的優點在于如下幾個方面：

（1）適用于大型機械零件加工，而風電葉片正好符合。（2）它的結構簡單，體型緊湊，機體重量輕，操作維修容易。（3）價格低廉，實用性強。

綜上考慮，對于大型機械零件產品，選用電動打孔機是最合適的。同時，考慮到要對風電葉片進行切片處理，應該在打孔機上增加切片操作。

參考文獻：

[1] 張春開.一種新型高效的風力機葉片的設計研究[D]. 西華大學，2012：30-31

[2] 張健美. 大型風電機組葉片鋪層設計及有限元數值模擬研究[D]. 華北電力大學 ，2012.1