定桨距叶片叶柄结构的优化设计

叶柄是风轮中连接叶片和轮毂的构件。叶柄承受的载荷相对很大，叶片所承受的载荷通过叶柄向轮毂传递。由于玻璃纤维复合材料的层间剪切强度较低，所以叶柄结构是叶片设计的关键环节之一。

目前，叶柄结构主要有以下几种形式。

1.法兰式

如图6-24所示，这种叶根连接形式设计为两个带法兰的筒状结构，采用金属材料制造，通过螺栓连接叶根和轮毂。

叶根处的玻璃纤维复合材料仍然主要承受剪切应力，为了提高叶根处的承载能力，叶根附近的铺层应加厚，以扩大承载面积。同时，金属筒与叶根的连接螺孔位置应尽量靠近法兰顶面。

2.螺纹件预埋式

如图6-25所示设计结构，在叶根部位预埋金属连接构件，构件与轮毂连接的端面设有连接螺纹孔。这种叶根结构形式要求螺纹连接件的定位必须准确，但可以避免对玻璃纤维复合结构层的加工损伤，并减轻了连接构件的重量。

3.钻孔组装式

如图6-26所示，此种设计形式在叶片成型后，沿叶根部位周向钻孔，将金属螺纹连接构件装入，再通过叶根端部的通孔装入与金属构件连接的双头螺柱，实现与轮毂的连接。此种设计形式的主要特点是能够大幅度减轻连接构件的重量。但由于要在叶根部的纤维复合结构层上加工多孔，会破坏叶片材料结构的整体性，降低叶根部的结构强度，且螺纹件的垂直度不易保证。(www.xing528.com)

至于变桨距叶片和轮毂连接形式，将在后文详述。

图6-24 法兰式叶柄结构

图6-25 螺纹件预埋式叶柄结构

图6-26 钻孔组装式叶柄结构