防霜機葉片的生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種防霜機葉片的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：1)玻璃纖維布的準備；2)模具的準備；3)樹脂混合物的準備；4)葉片鋪層；5)固化；6)冷卻；7)脫模；本發(fā)明防霜機葉片的生產(chǎn)工藝通過在材質(zhì)和翼型上的改良，生產(chǎn)的翼型葉片，彈性模量高，制品剛度高，重量輕，風力足，覆蓋范圍內(nèi)風速不低于1.5米/秒，吹風范圍在40～60米左右，結(jié)構(gòu)簡單、投資小，效率高，能夠適用于廣大中小農(nóng)戶的要求。
【專利說明】
防霜機葉片的生產(chǎn)工藝
技術(shù)領域
[0001] 本發(fā)明屬于玻璃纖維或細絲的成分的技術(shù)領域，具體是涉及一種防霜機葉片的生 產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 在早春和深秋季節(jié)里，由于冷空氣頻繁入侵導致氣溫驟降，尤其在晴朗無風的夜 間或清晨，輻射散熱增多，地面和植物表面溫度迅速下降，當植物體溫降至〇°c以下時就 會遭受霜凍危害，體內(nèi)細胞會脫水結(jié)冰，使植物組織受傷，日落后，園地垂直方向會產(chǎn)生上 空氣溫明顯高于下層氣溫的逆溫現(xiàn)象，離地6-10米處上空的氣溫比近地面植物溫度高 5-KTC，日出后，會產(chǎn)生相反的逆溫現(xiàn)象。采用設置在離地面較高處的風扇朝地面投送風力 的物理干擾方法，混合小環(huán)境內(nèi)的上下層空氣，調(diào)節(jié)局部氣溫，提高近地層空氣、土壤或地 面植物特別是植物冠面的溫度，達到防御農(nóng)作物受霜凍或低溫的危害及促進芽梢生育的目 的，目前小型電風扇機型防霜面積?。姍C扇吹風范圍在10~20米左右），目前國外的大 型防霜機型普遍價格昂貴（電機扇吹風范圍在60~70米左右），并不適用國內(nèi)的中小農(nóng) 戶。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種防霜機葉片的生產(chǎn)工藝，該防霜機葉片的 生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的翼型葉片，彈性模量高，制品剛度高，重量輕，風力足，覆蓋范圍內(nèi)風速不低 于1. 5米/秒，吹風范圍在40~60米左右，結(jié)構(gòu)簡單、投資小，效率高，能夠適用于廣大中 小農(nóng)戶的要求。
[0004] 為了達到上述目的，本發(fā)明一種防霜機葉片的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：
[0005] 1)玻璃纖維布的準備：由以下重量百分比的成分組成：Si02 :58. 0-62. 2% ;Ti02 : 0? 3-1. 5% ;A1203 :12. 0-14. 0% ;Fe203 :0? 2-0. 4% ;CaO :22. 0-23. 0% ;Li02 :0? 1-0. 5% ; MgO ：2. 5-2. 8% ；W03 ：〇-l. 0% ；Na20 ：0. 35% ；K20 ：0. 15% ；Ce02 ：0. 2-0. 5% ；
[0006] 2)模具的準備：制備葉片翼型模型，采用數(shù)控機床加工出葉片模具；
[0007] 3)樹脂混合物的準備：將活性碳纖維吸波劑加入環(huán)氧樹脂中攪拌，加入固化劑攪 拌；
[0008] 4)葉片鋪層：向用刷子在下模具內(nèi)刷一層樹脂透波層，將玻璃纖維布平鋪在模具 上，刷上樹脂混合物，用膠輥將玻璃纖維布壓平，重復上述步驟鋪20~30層玻璃纖維布；
[0009] 5)固化：合上上模具，將模具放入烘箱中，進行梯度式加熱；
[0010] 6)冷卻：自然冷卻；
[0011] 7)脫模：分離葉片和模具，對葉片邊緣進行修整；
[0012] 進一步，在步驟1)中，該玻璃纖維布的彈性模量> 90Gpa。
[0013] 進一步，在步驟4)中，所述樹脂纖維玻璃層的固化成型溫度為90°C~110°C，固化 成型時間為3~4h。
[0014] 進一步，在步驟2)中，其中制備葉片翼型模型的方法，包括如下步驟：
[0015] a、防霜機功率及風量要求，設計出葉輪的直徑及轉(zhuǎn)速；
[0016] 根據(jù)動能定理：
[0017] 風機全壓P :風機靜壓pst、風機動壓pd2，
[0018] 根據(jù)相似定律：

[0021] 其中：葉輪外徑表示的幾何比例
葉輪出口牽連速度
引入葉輪 圓盤面積
分別對上面3個定律的表達式進行無量綱化，并考慮到A、u2、和八 2的 關系，得到風機的無量綱性能系數(shù)，
[0022] 根據(jù)流量相似定律：
[0023] 流量系數(shù)3
[0026] 壓力系數(shù)7
[0029] 功率系數(shù)及

[0033] 效率 G
[0034] 效率本身就是一個無量綱數(shù)，根據(jù)上述關系有
[0036] b、利用葉素定理設計出翼型葉片；
[0037] 葉片相對合速度為VI相對合速度與旋轉(zhuǎn)面之間的夾角是小，則
[0039] 每個葉片在順翼展方向長度為Sr，垂直于方向VI的升力為
平 行于VI的阻力為
[0040] N個葉素上的空氣動力（升力、阻力）在風力機旋轉(zhuǎn)軸和風輪平面上的分量SN、 ST為
[0043] 對于單位長度上垂直于旋轉(zhuǎn)平面和風輪平面內(nèi)葉片運動方向上的力，其分別為風 輪平面外和平面內(nèi)的作用力：
[0044] 單位長度平面外的作用力：
[0046] 單位長度平面內(nèi)的作用力：
[0048] c、最后用CFD軟件進行校核修正，設計出葉片外形后再進行載荷計算；
[0049] d、再進行結(jié)構(gòu)設計。
[0050] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0051] 本發(fā)明防霜機葉片的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的翼型葉片，彈性模量高，制品剛度高，重量 輕，風力足，覆蓋范圍內(nèi)風速不低于1. 5米/秒，吹風范圍在40~60米左右，結(jié)構(gòu)簡單、投 資小，效率高，能夠適用于廣大中小農(nóng)戶的要求
【附圖說明】
[0052] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行 說明：
[0053] 圖1為本發(fā)明防霜機葉片的生產(chǎn)工藝中葉片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054] 圖2為圖1中葉片每隔100mm的節(jié)點剖視圖；
[0055] 圖3為圖1中葉片的翼型速度分析圖；
[0056] 圖4為圖1中葉片的翼型上作用力分析圖；
[0057] 圖5為圖1中葉片的載荷分析圖；
[0058] 圖6為圖1中葉片截面彈性模量分析圖；
[0059] 圖7為圖1中葉片截面受力分析圖。
【具體實施方式】
[0060] 下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。
[0061] 如圖1所示為本發(fā)明防霜機葉片的生產(chǎn)工藝中葉片的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖2所示為 圖1中葉片每隔100mm的節(jié)點剖視圖，本發(fā)明一種防霜機葉片的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：
[0062] 1)玻璃纖維布的準備：由以下重量百分比的成分組成：Si02 :58. 0-62. 2% ;Ti02 : 0? 3-1. 5% ;A1203 :12. 0-14. 0% ;Fe203 :0? 2-0. 4% ;CaO :22. 0-23. 0% ;Li02 :0? 1-0. 5% ; MgO ：2. 5-2. 8% ；W03 ：〇-l. 0% ；Na20 ：0. 35% ；K20 ：0. 15% ；Ce02 ：0. 2-0. 5% ；
[0063] 2)模具的準備：制備葉片翼型模型，采用數(shù)控機床加工出葉片模具；
[0064] 3)樹脂混合物的準備：將活性碳纖維吸波劑加入環(huán)氧樹脂中攪拌，加入固化劑攪 拌；
[0065] 4)葉片鋪層：向用刷子在下模具內(nèi)刷一層樹脂透波層，將玻璃纖維布平鋪在模具 上，刷上樹脂混合物，用膠輥將玻璃纖維布壓平，重復上述步驟鋪20~30層玻璃纖維布； [0066] 5)固化：合上上模具，將模具放入烘箱中，進行梯度式加熱；
[0067] 6)冷卻：自然冷卻；
[0068] 7)脫模：分離葉片和模具，對葉片邊緣進行修整；
[0069] 本發(fā)明防霜機葉片的生產(chǎn)工藝通過在材質(zhì)和翼型上的改良，生產(chǎn)的翼型葉片，彈 性模量高，制品剛度高，重量輕，風力足，覆蓋范圍內(nèi)風速不低于1. 5米/秒，吹風范圍在 40~60米左右，結(jié)構(gòu)簡單、投資小，效率高，能夠適用于廣大中小農(nóng)戶的要求。
[0070] 進一步，在步驟1)中，該玻璃纖維布的彈性模量> 90Gpa。
[0071] 進一步，在步驟4)中，所述樹脂纖維玻璃層的固化成型溫度為90°C~110°C，固化 成型時間為3~4h。
[0072] 進一步，在步驟2)中，其中制備葉片翼型模型的方法，包括如下步驟：根據(jù)防霜機 功率及風量要求，設計出葉輪的直徑及轉(zhuǎn)速，再根據(jù)葉素定理設計出翼型葉片，最后用CFD 軟件進行校核修正，設計出葉片外形后再進行載荷計算，再進行結(jié)構(gòu)設計。
[0073] 其中葉輪整體設計：
[0074] a、根據(jù)動能定理：
[0076] 即風機全壓p等于風機出口全壓p2與進口全壓Pl之差。風機進出口全壓分別等 于各自的靜壓&,2與動壓
之和，
[0077] 風機的全壓p是由靜壓pst和動壓p d兩部分組成。風機的動壓定義為風機出口動 壓，即
[0079] 風機的靜壓定義為風壓的全壓減去出口動壓，即
[0081] 風機的全壓等于風機的靜壓與動壓之和，即
[0082] P = Ps,+Pd2 (N/m2),
[0083] 根據(jù)相似定律，


[0087] 以葉輪外徑表示的幾何比尺 葉輪出口牽連速度 引入葉輪圓 | 9
盤面積 分別對上面3個定律的表達式進行無量綱化，并考慮到入、u2、和A2的關 〇 系，得到風機的無量綱性能系數(shù)；
[0088] 流量系數(shù)&
[0089] 由流量相似定律表達式有
[0092] 壓力系數(shù)；7
[0095] 功率系數(shù)及

[0099] 效率 0
[0100] 效率本身就是一個無量綱數(shù)，根據(jù)上述關系有
9
[0106] b、葉片翼型設計：
[0107] 如圖3所示為圖1中葉片的翼型速度分析圖；如圖4所示為圖1中葉片的翼型上 作用力分析圖；根據(jù)葉素-動量理論假定作用于葉素上的力可以通過用元截面上入射合速 度測定的攻角的二維翼型特性計算得出，即作用于葉素上的力僅與通過葉素掃過的圓環(huán)的 氣體的動量變化有關。因此，假定通過鄰近圓環(huán)的氣流之間不發(fā)生徑向相互作用。因而忽 略順翼展方向的速度分量，也忽略三維效應。在葉片的某一徑向位置上的速度分量用風速 來表示，知道了攻角和升、阻系數(shù)以及每個葉素上的軸、切向誘導因子，進而求出作用于葉 片上的力中得到的葉片相對合速度為VI，
[0108] 相對合速度與旋轉(zhuǎn)面之間的夾角是則
[0110] 所以每個葉片在順翼展方向長度為S r，垂直于方向VI的升力為：

平行于VI的阻力為 9
[0111] N個葉素上的空氣動力（升力、阻力）在風力機旋轉(zhuǎn)軸和風輪平面上的分量SN、 ST為：

[0114] 對于單位長度上垂直于旋轉(zhuǎn)平面和風輪平面內(nèi)葉片運動方向上的力，其分別為風 輪平面外和平面內(nèi)的作用力：
[0115] 單位長度平面外的作用力：
[0117] 單位長度平面內(nèi)的作用力：
[0119] c、翼型選擇：，使用ProfoiL軟件計算翼型升力，阻力系數(shù)等，
[0120] 葉片載荷：
[0121 ] 如圖5所示為圖1中葉片的載荷分析圖；使用CFD的方法計算出葉片表面壓力，及 葉輪中心載荷。將表面壓力導入有限元軟件，進行結(jié)構(gòu)分析：
[0122] Table 12. blade load
[0123] fx 6.623e+03 [N] fy -1.154e+00 [N] fz 5.812e+02 [N] torquex -4.112e+03 [J] torquey 8.025e+04 [J] torquez -3.583e+02 [J]；
[0124] d、葉片結(jié)構(gòu)設計：
[0125] 如圖6所示為圖1中葉片截面彈性模量分析圖；如圖7所示為圖1中葉片截面受 力分析圖，
[0126] 使用Excel編程進行理論計算，使用材料力學方法，梁單元強度理論，進行計算：
[0127] 靜矩：葉片截面彈性模量對某坐標軸的一次矩，（圖中坐標系與GL規(guī)范中的弦線 坐標系一致）：
[0128] 定義式：
[0129] ESX= / AE(x, y)ydA, ESy= / AE(x, y)xdA,
[0130] 由此可得葉片截面中性軸的坐標5^為：
[0132] 所以中性軸坐標：
[0134] 主慣性矩的計算公式：
[0136] 最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通 過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領域技術(shù)人員應當理解，可以在 形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種防霜機葉片的生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括如下步驟： 1) 玻璃纖維布的準備：由以下重量百分比的成分組成：Si02 :58. 0-62. 2 % ;Ti02 : 0· 3-1. 5% ;A1203 :12. 0-14. 0% ;Fe203 :0· 2-0. 4% ;CaO :22. 0-23. 0% ;Li02 :0· 1-0. 5% ; MgO ：2. 5-2. 8% ；W03 ：〇-l. 0% ；Na20 ：0. 35% ；K20 ：0. 15% ；Ce02 ：0. 2-0. 5% ； 2) 模具的準備：制備葉片翼型模型，采用數(shù)控機床加工出葉片模具； 3) 樹脂混合物的準備：將活性碳纖維吸波劑加入環(huán)氧樹脂中攪拌，加入固化劑攪拌； 4) 葉片鋪層：向用刷子在下模具內(nèi)刷一層樹脂透波層，將玻璃纖維布平鋪在模具上， 刷上樹脂混合物，用膠輥將玻璃纖維布壓平，重復上述步驟鋪20~30層玻璃纖維布； 5) 固化：合上上模具，將模具放入烘箱中，進行梯度式加熱； 6) 冷卻：自然冷卻； 7) 脫模：分離葉片和模具，對葉片邊緣進行修整。2. 如權(quán)利要求1所述的一種防霜機葉片的生產(chǎn)工藝，其特征在于：在步驟1)中，該玻 璃纖維布的彈性模量> 90Gpa。3. 如權(quán)利要求1所述的一種防霜機葉片的生產(chǎn)工藝，其特征在于：在步驟4)中，所述 樹脂纖維玻璃層的固化成型溫度為90°C~IKTC，固化成型時間為3~4h。4. 如權(quán)利要求1所述的一種防霜機葉片的生產(chǎn)工藝，其特征在于：在步驟2)中，其中 制備葉片翼型模型的方法，包括如下步驟： a、防霜機功率及風量要求，設計出葉輪的直徑及轉(zhuǎn)速； 根據(jù)動能定理其中風機全壓P :風機靜壓Pst、風機動壓Pd2， 根據(jù)相似定律其中：葉輪外徑表示的幾何比例葉輪出口牽連速度引入葉輪圓盤面I 分別對上面3個定律的表達式進行無量綱化，并考慮到λ、u2、和A2的關 9 系，得到風機的無量綱性能系數(shù)， 根據(jù)流量相似定律： 流量系數(shù)gb、利用葉素定理設計出翼型葉片； 葉片相對合速度為Vl相對合速度與旋轉(zhuǎn)面之間的夾角是Φ，則9 每個葉片在順翼展方向長度為Sr,垂直于方向Vl的升力為：：平行于 Vl的阻力為N個葉素上的空氣動力（升力、阻力）在風力機旋轉(zhuǎn)軸和風輪平面上的分量δΝ、δΤ為對于單位長度上垂直于旋轉(zhuǎn)平面和風輪平面內(nèi)葉片運動方向上的力，其分別為風輪平 面外和平面內(nèi)的作用力： 單位長度平面外的作用力： 單位長度平面內(nèi)的作用C、最后用CFD軟件進行校核修正，設計出葉片外形后再進行載荷計算； d、再進行結(jié)構(gòu)設計。
【文檔編號】B29L31/08GK105881927SQ201410478728
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年9月19日
【發(fā)明人】都百六, 都百樂
【申請人】重慶海光玻璃鋼制品有限公司