[發明專利]風機葉片的疲勞加載與重力補償裝置及其試驗方法

無效

• 申請號: 201310322594.3
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103398840A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 黃雪梅;張磊安
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所 37223
• 代理人: 張雯

技術領域

風機葉片的疲勞加載與重力補償裝置及其試驗方法，屬于葉片載荷模擬試驗設備領域，具體涉及一種四缸驅動的風力機葉片的疲勞加載試驗裝置。

背景技術

風力機葉片疲勞加載試驗裝置，主要用于風力發電機葉片的載荷模擬試驗，目前的技術方案主要存在如下不足：第一，目前均采用疲勞加載試驗裝置固定在葉片加載點，與葉片通過夾具聯為一體的結構方案，加載裝置安置于葉片之上，給葉片增加了一個較大的額外重量，改變了葉片的固有特性，容易造成疲勞測試數據失真。

第二，當前基于液壓缸驅動的風力機葉片疲勞加載試驗裝置，只能實現葉片單軸加載，即采用葉片面向和弦向分別加載（葉片上下位置振動認為是面向加載，左右位置振動認為是弦向加載）的方式，當面向加載完畢之后，先將疲勞加載裝置和夾具從葉片上拆下來，再將葉片從筒形加載支座上拆下來，將葉片轉動90度，再重新安裝到疲勞加載支座上，再安裝葉片夾具和疲勞加載裝置，工程應用上非常麻煩。加之疲勞加載裝置均安裝在葉片上，給葉片增加了一個額外的重量，同時又不具備重力補償的裝置，加劇了實驗結構的不準確性。

因此，現有技術的單軸加載方式與葉片的實際受力工況相差較大，試驗周期較長，試驗裝置并不適用，且試驗結果也并不理想。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種試驗周期短、不影響葉片固有特性、試驗結果準確、疲勞加載同時能夠實現重力補償的風機葉片的疲勞加載與重力補償裝置及其試驗方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該風機葉片的疲勞加載與重力補償裝置及其試驗方法，其特征在于：包括疲勞加載裝置和重力補償裝置，疲勞加載裝置包括葉片夾具、動力裝置和固定用的導軌，動力裝置底部與固定在地面上的導軌相連接，動力裝置頂部鉸接葉片夾具底部，疲勞加載裝置的一側設置重力補償裝置，重力補償裝置的外力加載端連接葉片夾具頂部。葉片夾具的尺寸和大小可任意調整，具有良好的通用性，且葉片夾具的安裝不影響葉片的固有特性，在不改變裝置結構的前提下可實現葉片單軸或兩軸疲勞加載試驗，靈活性非常高。

所述的葉片夾具安裝在沿葉片展向70%處。

所述的動力裝置為液壓動力裝置，左右對稱設置兩組，每組均包括一個水平安裝在導軌中的水平液壓缸和一個與之連接的傾斜設置的斜置液壓缸，左側水平液壓缸和左側斜置液壓缸之間通過左滑塊鉸接，右側水平液壓缸和右側斜置液壓缸之間通過右滑塊鉸接；左側水平液壓缸左端部和右側水平液壓缸的右端部分別固定連接導軌內左右兩端。實時調整兩斜置液壓缸的長度實現葉片面向、弦向或者兩軸加載，在試驗過程中，若葉片的振幅不夠，可以輔助調整兩水平液壓缸的長度，也可以提前調整兩水平液壓缸中兩側的固定端的位置以改變葉片加載的幅值。

所述的動力裝置的每個液壓缸里都內嵌有實時監測液壓缸長度的磁致伸縮傳感器。

所述的重力補償裝置包括固定支架及安裝在固定支架上的多個滑輪、滑塊連桿機構、推拉油缸和液壓絞車，固定支架底部設有走輪，上部右側鉸接支撐架，支撐架下方連接滑塊連桿機構上端，滑塊連桿機構下端連接豎直安裝在固定支架右側的推拉油缸。

所述的多個滑輪包括安裝在固定支架左側下部的第一滑輪、固定支架左側上部的第二滑輪和支撐架外側端部安裝的第三滑輪，從液壓絞車伸出的鋼絲繩順序繞經第一滑輪、第二滑輪和第三滑輪，鋼絲繩的自由端作為外力加載端固定連接葉片夾具頂部。

所述的滑塊連桿機構包括滑軌、縱向滑塊和連桿，滑軌豎直安裝在固定支架的右側面上，滑塊安裝在滑軌內，滑塊上側連接連桿下端，下側連接推拉油缸的輸出端；連桿頂端連接支撐架外側的滑動端。

所述的疲勞加載裝置的另一側設置有與葉片夾具等高的葉片加載支座，葉片加載支座為設有用于放置葉片根部的葉片固定孔的筒型支架。

一種利用如上所述的風機葉片的疲勞加載與重力補償裝置進行試驗的試驗方法，其特征在于：包括以下步驟，

a、首先固定安裝風機葉片的疲勞加載裝置，將導軌通過高強度螺栓固定在地面上，動力裝置安裝在導軌內，并在動力裝置頂部鉸接葉片夾具；

b、在導軌一側放置一個筒型葉片加載支座，將風機葉片的根部固定在筒型葉片加載支座的葉片固定孔內，沿葉片展向70%處安裝葉片夾具，使風機葉片保持水平安裝；

c、從重力補償裝置的液壓絞車中拉伸出鋼絲繩，將鋼絲繩順序繞經第一滑輪、第二滑輪和第三滑輪，鋼絲繩的自由端作為外力加載端固定連接到葉片夾具的上方，并在鋼絲繩上串聯一個拉力傳感器，實時監測鋼絲繩上的拉力；