风电叶片表面喷涂机器人喷涂工艺参数研究

发布时间：2020-04-03 20:03

【摘要】：在风电叶片的生产过程中,喷涂作业仍然以手工喷涂为主,手工喷涂存在效率低下、涂料浪费严重、人工成本高、环境污染严重的问题,喷涂的自动化程度低,已严重制约了风电叶片的生产。风电行业相对于汽车等行业起步较晚,自动化喷涂方法的研究比较落后,相关理论体系还未建立。因此,本文着重从研究风电叶片喷涂工艺参数出发来探索风电叶片的自动化喷涂实现方法。本文的主要研究内容如下:(1)建立叶片喷涂过程中的漆膜厚度增长模型。漆膜厚度增长模型是研究喷涂工艺参数的最主要的工具,因此,建立适用于风电叶片喷涂的漆膜厚度增长模型是本文的主要内容,也是研究喷涂工艺参数对叶片喷涂漆膜影响的基础,首先,对喷涂工艺进行分析,确定喷涂过程中影响喷涂效果的主要工艺参数。然后,对几种经典的漆膜增长模型进行深入地分析和对比得出各个模型的优缺点。并最终选择恰当地模型为基础来建立适用于风电叶片喷涂的漆膜分布模型,将选取的工艺参数作为自变量引入到建立的漆膜增长模型中,通过数学分析的方法来研究工艺参数对喷涂涂层分布的影响。(2)利用喷涂模拟仿真来验证建立的漆膜增长模型。通过ANSYS软件进行喷涂模拟仿真,利用喷涂模拟仿真来代替喷涂实验对建立的漆膜增长模型进行仿真验证。首先利用三维软件对叶片和喷枪进行三维建模,并将三维模型导入到ANSYA中进行前期处理,然后利用ANSYS中的Fluid进行风电叶片的喷涂模拟仿真,将模拟叶片的喷涂过程得到漆膜的分布结果与漆膜增长模型的分布结果进行对比,验证漆膜增长模型是否能够有效地描述漆膜增长过程。(3)搭建实验平台进行喷涂试验,并确定最优参数。建立漆膜增长模型是为了求出的符合喷涂要求的工艺参数组合,为了确定最优的工艺参数组合,需要搭建实验平台对各个工艺参数组合进行喷涂试验,筛选出喷涂涂层分布最优的工艺参数组合。实验平台是以直角坐标机器人为主体来进行搭建的,在利用漆膜增长模型进行工艺参数求解之前,根据实验平台的设备参数以及人工喷涂的喷涂经验确定工艺参数的取值范围,减小计算量。对利用漆膜增长模型得到的工艺参数设计实验进行喷涂,对喷涂结果进行对比确定最优的参数组合。
【图文】：

着装机量的增加，对风机机组的产量需求尤其是对关键部件风电叶片的需求量也会大幅度增加，随之而来的是对叶片生产质量的要求越来越高。图1-1 我国历年新增风电装机量图Fig.1-1 Chinese new wind power installed capacity map over the years风电叶片是风电机组中最基础和关键的部件之一，风电叶片的生产成本占其总成本的1/5 左右。由于风电叶片在风机中所占的成本较高，因此，做好风电叶片的防护工作使风机具有更长的工作寿命就变得尤为重要。但是风电机组的工作条件决定了风电叶片在运行中很容易受到严峻的外界环境侵蚀，如图 1-2 所示为风电叶片在工作中受到的侵

喷涂是风电叶片生产过程的最后一步，喷涂效果的优良直接决定了叶片表面漆膜防护能力的优良。而目前，国内的风电叶片喷涂自动化程度很低，喷涂作业仍然采用传统的人工喷涂方式，如图1-2 所示，为人工喷涂作业现场。图 1-3 风电叶片人工喷涂作业现场Fig.1-3 Wind power blade manual spraying operation site人工喷涂的方式虽然简单，，但是工作效率低下，喷涂质量跟工人的熟练程度有很大
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242;TM315

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本文编号：2613642