大型工业风扇叶片的连接方式

大型工业风扇因为扇叶的叶片长度较长、叶片较重，使叶片的根部连接承受更大的载荷，叶片根部结构尺寸大，而叶片根部是整体结构的薄弱环节，连接的失效模式多，且强度预测较困难，所以叶片的根部连接至关重要。

目前市场上工业风扇叶片根部的连接方式主要有三种：T型螺栓连接、预埋螺栓连接、植入式螺栓连接。

T型螺栓连接，是与根部端面垂直沿圆周方向均匀打制一圈螺栓孔，并在螺栓相应的方位上，沿径向与螺栓孔垂直方向打一圆螺母孔。

双头螺杆一端与圆螺母连接，另一端与安装于轮毂上的轴承连接，双头螺栓和螺母成T型结构，故而这种连接称为T型螺栓连接或交叉螺栓连接，这是一种参考大型发电风车设计的连接方式。

由于螺栓孔和圆螺母孔是在叶片成型后打制的，打孔精度也由设备保证，在风扇叶片制作时不需要考虑根部连接问题，也不会因为在叶片制造过程中的固化收缩等问题而影响根部连接精度，因而叶片的制造也相对简单，特别适合流水线生产工业风扇叶片的公司。

预埋螺栓连接，由预埋螺栓套和双头螺杆组成。预埋螺栓套外表面有波浪状或齿状环形凸起，并表面喷砂处理以提高表面的清洁度和粗糙度，在使用前用连续玻璃纤维束缠绕填平沟槽。

因叶片根部是两个半圆柱合模粘接而成，合模精度也直接影响到螺栓连接精度。预埋螺栓连接的叶片根部端面一般不再做修整，平面度是靠成型和合模后的模具端面的平面度保证。

因而预埋螺栓连接的制造对模具根部的刚度、预埋螺栓定位工装的制造精度及结构合理性，以及叶片模具的合模精度、制造工艺提出了更高的要求，也增加了叶片出现质量问题的概率。

植入式螺栓连接，是在叶片根部端面按要求打制轴向连接螺栓孔，将钢连接锚杆植入轴向连接螺栓孔，并用环氧粘接剂粘接。

但该种方式使得钢连接锚杆无法更换，一种改进的方法是在轴向连接螺栓孔中植入类似于预埋螺栓套的连接件，再用双头螺杆与主机连接。

T型螺栓连接与预埋螺栓连接相比，优点是根部铺层的结构简单、方便制造、占模具时间短，但圆螺母孔的打制会削弱叶片根部强度的缺点，决定了螺栓的最大数量不如其它连接方式多，限制了在大型叶片上的应用。而预埋螺栓连接技术有以下优点：

1、缩短了工艺流程。预埋螺栓是在叶片成型时就完成制造，而不需要如T型螺栓连接一样转到下一个工作进行打孔，减少了流转，生产周期也能缩短。

2、减少高精度要求的专用打孔设备投入，也不需要专用的打孔工位，减少占地面积。

3、避免T型螺栓连接造成的叶片根部横向打圆螺孔对根部强度的削弱问题，在相同根部直径情况下，可以有效地增加螺栓的数量，提高连接强度。

这一优点决定了虽然预埋螺栓连接也存在很多缺点，但随着叶型不断加大应用会越来越多。

预埋螺栓连接技术存在以下缺点，需要在设计制造时特别注意：

1、预埋螺栓连接的尺寸及公差、叶片根部连接端面的平面度是由叶片制造过程中预埋螺栓套的定位决定的，后期很难调整。

2、预埋螺栓套的定位还要考虑叶片真空灌注工艺成型过程中的气密性问题，如果处理不当，容易出现漏气现象，造成产品出现质量问题，需要维修甚至报废，也会出现预埋螺栓套定位螺栓进入树脂无法拆卸的问题。

3、增加了叶片根部的制造和质量控制难度。

植入式连接与T型螺栓连接相比减少了径向圆螺母孔对叶片根部强度的削弱，与预埋螺栓工艺相比，对叶片成型影响小、连接件的定位相对简单。但因该连接方式存在以下突出的缺点因未得到广泛应用：

1、存在交替的压缩和拉伸载荷，连接件的疲劳性能可能会有问题。

2、热膨胀系数也和它们的压缩和拉伸模量一样差别明显，经过载荷长时间作用，这些差异可能导致粘接剂粘接问题。

3、叶片在载荷用用下弯曲变形，在连接件植入位置的复合材料中产生应力集中，也可能导致疲劳破坏。