藺吉順， 陳 偉， 王 晶， 廉吉德

（1.內蒙古民族大學機械工程學院，內蒙古 通遼 028000；2.康迪泰克大洋管件（長春）有限公司，吉林 長春 130011；3.吉林東光友成機工有限公司，吉林 長春 130022；4.長春東煤高技術股份有限公司，吉林 長春 130012）

引言

風力發(fā)電機由葉片、轉子和定子等部件構成，安裝在高架上面，在風力的帶動下轉動而發(fā)電［1－3］。目前常見的風力發(fā)電機的葉片長達40～55m，是由玻璃纖維或碳纖維與樹脂在模具上成型。一般來說，葉片的面模具有兩片，分別為成型葉片的一半，再把兩個半模合在一起，成為整個葉片［4］。在兩個半模合并之前，要在兩個半模的葉片邊緣涂抹黏合劑，用的較多的是環(huán)氧樹脂。由于環(huán)氧樹脂黏度較大，加之半模的邊緣又窄又長，且多彎曲，目前還沒有適用的涂膠機具，只能由人手工涂膠。手工涂膠的工人一手端起盛膠的托板，另一手用刮板把樹脂堆放在半模的邊緣上，并且用刮板把樹脂堆抹成斷面為三角形的膠棱，合模以后樹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，所配制的樹脂也必須具有較長的凝固時間，整個成型的過程都會相應延長，而且樹脂中的揮發(fā)物還會增加，對作業(yè)環(huán)境造成一定的不良影響。此外，手工操作的勞動強度也比較大，盡管成型車間的溫度很高，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，少則降低產(chǎn)品質量，對操作者的經(jīng)驗和技能要求較高。

1 設計思路

本設計的目的是提供一種可替代手工勞動進行風力發(fā)電機葉片半模的涂膠作業(yè)，且效率高、質量好，可大幅縮短合模工時，減輕環(huán)境污染的風力發(fā)電機葉片半模涂膠機。

上述目的是由以下技術方案實現(xiàn)的：研制一種風力發(fā)電機葉片半模涂膠機，其特點是在一個拖架上安裝一個盛膠桶，盛膠桶下端設有排膠口，排膠口的下面設有抹膠板，在排膠口的上方設有排膠葉輪，排膠桶內的中上部配有與桶內壁配合的活塞，活塞上面的活塞桿上端與杠桿的小端相鉸連，杠桿的支點鉸連在立柱上，立柱安裝在拖架上，杠桿的大端前伸且設有牽拉的手柄，拖架兩側安裝有兩個行走輪，兩個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鏈條相傳動。其中盛膠桶上中部為圓筒，下部為小端向下的錐形筒，且下部外側設有灌膠口，灌膠口上設有密封蓋。立柱的高度超過杠桿的支點，其上部通過拉簧與杠桿大端相拉。其中行走輪的間距可調，拉簧設有長度可變的調壓桿，活塞桿上端通過銷軸與杠桿的長孔相鉸連。所述抹膠板有兩片刮板，固定在排膠口下方兩側，且后延伸，延伸段兩片刮板上邊對接呈三角邊。

2 設計基本方法和步驟

風力發(fā)電機葉片半模涂膠機的結構如圖1所示，這里所說的半模包括模具及上面成型的半片葉片。所述半模涂膠機有一個拖架，拖架上安裝一個盛膠桶，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。盛膠桶下端設有排膠口，排膠口的下面設有抹膠板，在排膠口的上方設有排膠葉輪，盛膠桶的內中上部配有與桶內壁配合的活塞，活塞上面的活塞桿上端與杠桿的小端相鉸連，杠桿的支點鉸連在立柱上，立柱安裝在拖架上，杠桿的大端前伸且設有手柄。拖架兩側安裝有兩個行走輪，兩個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鏈條相傳動。

圖1 風力發(fā)電機葉片半模涂膠機結構示意圖

工作時，把樹脂裝入盛膠桶，把兩個行走輪卡在風力發(fā)電機葉片半模的邊緣上，由人牽拉杠桿大端的手柄即可行走，同時杠桿在上拉的過程中，其小端即可對活塞施加向下的壓力，通過活塞向下推壓樹脂，下面的排膠葉輪進一步向下攪動，使樹脂強制排出。隨后被抹膠板堆放在半模邊緣上。

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

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

圖2 抹膠板結構示意圖

圖3 排膠狀態(tài)圖

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

3 結語

本文設計了一種風力發(fā)電機葉片合模工具，即風力發(fā)電機葉片半模涂膠機。該機器在一個拖架上安裝一個盛膠桶，盛膠桶下端設有排膠口，排膠口的下面設有抹膠板，在排膠口的上方設有排膠葉輪，把樹脂裝在桶內，由人牽拉，即可沿半模邊緣行走，同時把樹脂強制排出，可代替大部分人力，效率高，質量好，可減少污染，可在行業(yè)中普遍推廣。

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

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

［3］ 葛俊旭.兆瓦級垂直軸風力發(fā)電機組的關鍵技術研究［D］.杭州：浙江大學，2010：12－21.

［4］ 潘藝，周鵬展，王進.風力發(fā)電機葉片技術發(fā)展概述［J］.湖南工業(yè)大學學報，2007，21（3）：48－51.

［5］ 朱蕾.復合材料風力發(fā)電機葉片結構優(yōu)化設計［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2007：48－53.

［6］ 顧怡紅.風力發(fā)電機葉片優(yōu)化設計方法研究［D］.杭州：浙江大學，2014：9－13.