[发明专利]一种风机叶片叶根预埋螺套及其设计方法

说明书

本发明公开了一种风机叶片叶根预埋螺套及其设计方法，包括叶根预埋螺套本体，所述叶根预埋螺套本体为锥形套结构，所述锥形套结构的小端为叶尖螺套端，并加工有内螺纹，其大端为叶根螺套端，与风机轴承相接触，所述锥形套结构的外壁加工有外齿，所述外齿由多段连续的圆弧组成，该多段连续的圆弧构成波浪纹型结构，用于增大与周围复合材料接触面积，提高叶根预埋螺套本体的抗拉拔力，所述锥形套结构的小端端部设有燕尾型开槽，能够使该端部的内壁壁厚逐渐减小，防止叶根预埋螺套本体周围的玻璃钢应力集中。本发明具有抗拉拔力高的优点，能够避免其叶尖螺套端周围的玻璃钢应力集中，并提高叶根螺栓承载能力。

技术领域

本发明涉及风机叶片根部连接的技术领域，尤其是指一种风机叶片叶根预埋螺套及其设计方法。

背景技术

大型风机叶片根部连接主要采用T-bolt连接和预埋螺套连接方式。风机叶片最常见的T-bolt连接。叶根圆螺母与玻璃钢的挤压接触面是容易发生应力集中的位置，叶根根部厚度通常120mm左右，以保障叶根玻璃钢安全系数。但目前陆上风机已进入5MW时代，风机叶片尺寸越来越长，叶片长度大于75米，传统的T-bolt连接形式已经不能满足叶根静强度和疲劳强度要求，采用叶根预埋螺套可不破坏叶片根部铺层结构，且预埋螺套连接比T-bolt连接能分布更多的螺栓，能提高叶片叶根的安全性能。此外免除了使用打孔机设备，节省打孔机设备购买成本和打孔所需场地，也避免了打孔造成叶根玻璃钢的损伤。

预埋螺套，即在铺层过程中将一系列螺套埋入叶根并和玻璃纤维一体灌注成型用于叶根连接，预埋螺套连接方式的好处是可以降低单个连接件的连接力。目前业内常用的螺套主要有以下三种：

1)如图1所示，为凸台型螺套，螺套外齿间距很大，凸台宽度也很宽，凹槽比较深；这种螺套缠纱面积相对较少，而且凹槽较深，需缠绕的纱线较厚，实际生产过程中易出血纱线未浸润透彻，风险较大。

2)如图2所示，为螺纹型螺套，螺套外齿类似于螺纹形状，螺套缠纱面积较大，但是加工精度要求较高，制作成本也高，外齿比较尖锐，容易形成应力集中，造成缠绕纱线失效。

3)如图3所示，为光滑型螺套，螺套外壁光滑，螺套尾端楔形过渡，制作过程中螺套直接与玻璃钢接触，不需要缠绕纱线，制作简单，但是螺套表面粗糙度要求苛刻，拉拔力测试值较低。

同时在实际使用中，螺套的叶尖螺套端周围设有玻璃钢层，当螺套尾端刚度突然降低时，玻璃钢层有很大应力集中，且螺套在实际制作过程中需要凸出叶根端面，整个叶片只有叶根预埋螺套端面与风机轴承接触，由于接触面积小，导致叶根螺栓载荷连接系数增加。结合以上问题，亟需一种抗拉拔力高，能够提高叶根螺栓承载能力，能够避免螺套叶尖螺套端周围玻璃钢层应力集中的叶根预埋螺套及其设计方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种风机叶片叶根预埋螺套及其设计方法，具有抗拉拔力高的优点，能够避免其叶尖螺套端周围的玻璃钢应力集中，并提高叶根螺栓承载能力。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种风机叶片叶根预埋螺套，包括叶根预埋螺套本体，所述叶根预埋螺套本体为锥形套结构，所述锥形套结构的小端为叶尖螺套端，并加工有内螺纹，其大端为叶根螺套端，与风机轴承相接触，所述锥形套结构的外壁加工有外齿，所述外齿由多段连续的圆弧组成，该多段连续的圆弧构成波浪纹型结构，用于增大与周围复合材料接触面积，提高叶根预埋螺套本体的抗拉拔力，所述锥形套结构的小端端部设有燕尾型开槽，能够使该端部的内壁壁厚逐渐减小，防止叶根预埋螺套本体叶尖螺套端周围的玻璃钢应力集中。

一种风机叶片叶根预埋螺套的设计方法，包括以下步骤，