简述风电叶片切片打孔机的开发

曹蕾

摘 要：叶片是风力发电的关键部件之一，其生产质量的好坏关系到风力发电机的性能。叶片的生产过程在粘贴成型后，端面需要切削、再铣削，最后端面的径向和轴向需要打若干孔。为了实现叶片生产的自动化，需要设计叶片切片打孔机，实现自动切削、铣削和自动打孔，从而提高生产效率和产品的质量。本文分析了风电叶片在制造中存在的主要问题、目前国内和国际市场上的打孔机的几种类型，以及风电叶片切片打孔机的优点。认为选用电动打孔机是最合适的。

关键词：风电叶片；打孔机；新能源

风力发电是清洁能源之一，是一种取之不尽，用之不绝的新能源，近几十年来，由于能源短缺和环境污染日益严重，开发和利用已成为当今世界上的紧迫任务，得到各国的重视。叶片是风力发电的关键部件之一，其生产质量的好坏关系到风力发电机的性能。叶片的生产过程在粘贴成型后，端面需要切削、再铣削，最后端面的径向和轴向需要打若干孔。为了实现叶片生产的自动化，需要设计叶片切片打孔机，实现自动切削、铣削和自动打孔，从而提高生产效率和产品的质量。为了能够实现上述功能，各动作需要利用电机驱动。叶片切片打孔机的功率本来就是非常大的，如果结构不合理，会造成更多的能量的浪费，合适的驱动电机，能降低它的功耗，并使电机到转盘的转速稳定，定位精确，工作稳定。

一、国内外研究现状和发展趋势

风力发电的发展依赖于制造大量的风力发电机，风力发电机又离不开叶片，而制造叶片却需要复合材料产业来支撑。对于中国的复合材料产业来说，风力发电是一个及其难得的一个机遇。选择最好的材料体系与制造工艺，造出质量优越的复合材料风电叶片，用来满足快速发展的风力发电需求，这是我们所追求的目标。从目前情况来看，内置热源的大型符合材料组合模具、经过改进的真空导入树脂模塑工艺和可以回收利用的热塑性叶片树脂基体等新设想与新工艺可能会在今后发展成引领风电叶片研究与制造的新热点之一。

二、风电叶片在制造中存在的主要问题

风电叶片在制造中存在的主要问题有以下几个：

（一）生产效率：考虑到了内资厂商均处在叶片生产的初

期，需要用较长时间。进行样品的开发、模具的开发、样品的测试工艺调试和流程优化，因此，一般新进的风电叶片生产的厂商都需要用较长时间来进行摸索（即使那些引进了国外成套技术的厂家同样也不例外）。例如l套模具的产能来看，国外领先厂家能用24h生产1片，中国的领先厂家却能用36h生产l片，而一般来说，厂家的正常水平是用48h生产1片，但新进入者却由于技术工艺上的不成熟以及工人操作不娴熟等原因，往往都需要超过用48h以上的时间才能生产l片模具。

（二）质量控制：外资企业因为长期发展累积，不论在技术上或者是在质量保证。方面都会有比较完善的体系，因此，在质量控制方面会比较出色。而内资企业的话，却是大多数均处于刚起步的阶段，而且其中还有相当一部分企业之前至今为止没有玻璃钢的制造经验，不论在技术或者是在质量体系方面均还要需要一段时问来完善。

三、目前国内和国际市场上的打孔机的几种类型

目前国内和国际市场上的打孔机大致可分为一下几种类型：

手动打孔机，又称：手动冲孔机等别名，它主要以设计杠杆原理，运用手动方式带动打孔机来执行部件的上下移动和下模配合从而来完成打孔。工作方式是纯手动打孔。来源于20世纪90年代，由国外传到大陆。

气动打孔机，又叫胶袋打孔机、冲孔机，是辅助制袋机的一种气动打孔模具。经由制袋机电脑给出来的信号传输到电磁阀然后再工作的气动模具。它的结构相似于冷冲模具，主要是用于塑料袋和纸品打孔。这种设备在上世纪90年代初是从台湾传到大陆的。

电动打孔机，又称电动钻孔机，它主要是依靠电动机来驱动，通过开关来控制打孔。主要是用在大型机械零件的打孔。

自动打孔机，它是由电机带动，在金属材料上加工出孔的一种自动化设备。

主要有自动钻孔机、自动扩孔机与自动铣孔机等几种。 机器的组成是：自动打孔机是由加工工作台，控制的电脑，旋转的电机，振动电机，加工的工具头，气动装置，自动转盘以及固定夹具等组成。发展趋势是：自动打孔机是能适应制造业应用的自动化设备代替人手的趋势来发展起来的，主要用来解决传统的打孔、钻孔、扩孔以及铣孔等等加工环节中出现的人手打孔问题。随着自动化技术与网络技术等的发展应用，自动打孔机已经向无人值守与远程控制发展。

三、风电叶片切片打孔机的优点

风电叶片切片打孔机的优点在于如下几个方面：

（1）适用于大型机械零件加工，而风电叶片正好符合。（2）它的结构简单，体型紧凑，机体重量轻，操作维修容易。（3）价格低廉，实用性强。

综上考虑，对于大型机械零件产品，选用电动打孔机是最合适的。同时，考虑到要对风电叶片进行切片处理，应该在打孔机上增加切片操作。

参考文献：

[1] 张春开.一种新型高效的风力机叶片的设计研究[D]. 西华大学，2012：30-31

[2] 张健美. 大型风电机组叶片铺层设计及有限元数值模拟研究[D]. 华北电力大学 ，2012.1