專利名稱：風力發(fā)電機組風輪葉片疲勞加載試驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及風力發(fā)電機組風輪葉片載荷模擬試驗技術，尤其是指一種風力發(fā)電機組風輪葉片疲勞加載試驗裝置。
背景技術：
風力發(fā)電機組風輪葉片載荷模擬試驗裝置的主要功能是對風力發(fā)電機組風輪葉片進行模擬加載試驗，其中可分為靜力模擬加載和疲勞模擬加載。對疲勞模擬加載而言，又可分為垂直疲勞加載、水平疲勞加載、扭轉疲勞加載以及由垂直、水平、扭轉三者不同組合的復合疲勞加載。對于葉片水平方向的疲勞加載，現(xiàn)有的加載裝置及其加載方式有以下幾種 ( I)作動器強制加載裝置，該裝置以大地為支點，作動器連桿對葉片的某個截面施加一水平方向的載荷。這種利用作動器對葉片進行強制往復加載運動的裝置能量消耗較大，且加載裝置結構較復雜。(2)液壓慣性加載裝置，如圖I所示，該液壓慣性加載裝置100安裝在葉片10的某個截面的夾具上，通過其中的液壓缸101帶動質量塊102作水平往復運動，其往復頻率與葉片10橫向固有頻率基本一致，依靠質量塊102的慣性力對葉片10進行共振加載。這種加載方式雖然是共振加載，但其中液壓缸的往復運動需要依靠電液伺服系統(tǒng)得以實現(xiàn)，而電液伺服系統(tǒng)結構復雜，控制要求高，能耗大，效率低(電液伺服系統(tǒng)的最大有效效率還不到非伺服系統(tǒng)的40%)，且由于該裝置涉及泵、閥、缸、蓄能器等諸多液壓元件，這些元件本身的疲勞壽命會影響葉片疲勞加載試驗的可靠性。(3)旋轉偏心質量塊加載裝置，如圖3a、圖3b所示，該加載方式為被試葉片30橫向固定于加載試驗支座31上，在葉片30的某個截面上安裝葉片夾具32，在葉片夾具32的上部裝有旋轉偏心質量塊加載裝置300，對葉片30進行旋轉偏心質量塊加載。該旋轉偏心質量塊加載裝置300包含電機301 ;減速機302，與電機301連接，受電機301驅動，減速機302的輸出軸303作旋轉運動，其旋轉頻率與葉片橫向固有頻率基本一致；連桿304，其一端固定于輸出軸303端部，隨輸出軸303 —起旋轉；質量塊305，其固定于連桿304的另一端，通過連桿304帶動質量塊305旋轉產生離心力對葉片30進行共振加載；環(huán)形托架306，由圓環(huán)架及支撐圓環(huán)架的數(shù)個支腳組成，圓環(huán)架的圓環(huán)尺寸與質量塊305旋轉軌跡相匹配，數(shù)個支腳置于葉片夾具32上，其高度是使圓環(huán)架與質量塊305底部接觸，該環(huán)形托架306作用由于偏心質量塊305是懸臂的，其重力將會對裝置輸出軸303產生較大的彎矩，該環(huán)形托架306是支撐偏心質量塊305重力的托架，質量塊305沿著環(huán)形托架306的圓環(huán)架為軌道作旋轉運動，以減小對裝置輸出軸303的彎矩。由此可見，由于旋轉偏心質量塊加載裝置300需要環(huán)形托架306，結構顯得比較復雜，會影響葉片疲勞加載試驗的可靠性。

實用新型內容本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種結構簡單，功耗少，并能提高葉片疲勞加載試驗可靠性的風力發(fā)電機組風輪葉片水平方向疲勞加載試驗裝置。本 實用新型的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的一種風力發(fā)電機組風輪葉片疲勞加載試驗裝置，所述疲勞加載試驗裝置對被試葉片進行水平方向疲勞加載模擬試驗，被試葉片橫向固定于加載試驗支座上，在葉片的一個截面上安裝葉片夾具，其中所述疲勞加載試驗裝置包含電機，是三相交流電機，固定于所述葉片夾具的底部；減速機，固定于所述葉片夾具的底部并與所述電機連接，在其輸出軸端部設置一個銷軸；連桿，其一端鉸接于所述輸出軸端部的銷軸上；質量塊，其固定于所述連桿的另一端。所述減速機采用蝸輪減速機或傘齒輪減速機。本實用新型的有益效果本加載試驗裝置是將被試葉片橫向固定于加載試驗支座上，在葉片的某個截面上安裝葉片夾具，在葉片夾具的底部裝有水平方向疲勞加載試驗裝置，該裝置通過偏心質量塊旋轉產生的離心力對葉片進行水平方向疲勞加載，具有以下特點(I)利用偏心質量塊旋轉頻率與葉片橫向固有頻率基本一致產生共振對葉片進行加載，能夠節(jié)省加載能量；(2)由于質量塊連桿鉸接于減速機輸出軸，因此可避免由于質量塊自重所產生的對減速機輸出軸的彎矩，減少對減速機輸出軸及其軸承的損壞，延長裝置壽命；(3)在裝置啟動時，由于質量塊下垂，電機的啟動慣性扭矩很??；在裝置運行過程中，由于質量塊是懸空旋轉的，無需克服質量塊旋轉摩擦阻力，因此電機運行功耗少； ( 4 )與同類水平加載裝置相比，本裝置結構比較簡單，這對于提高疲勞加載裝置本身的可靠性、延長其壽命具有較大的實用意義；進而也可提高葉片疲勞加載試驗的可靠性。為進一步說明本實用新型的上述目的、結構特點和效果，以下將結合附圖對本實用新型進行詳細說明。

圖I為現(xiàn)有的一種葉片水平方向疲勞加載裝置(液壓慣性加載裝置)加載時的狀態(tài)示意圖；圖2為本實用新型的葉片水平方向疲勞加載試驗裝置計算模型圖；圖3a為現(xiàn)有的另一種葉片水平方向疲勞加載裝置(旋轉偏心質量塊加載裝置)加載時的狀態(tài)不意圖；圖3b為圖3a中液壓慣性加載裝置的結構示意圖；圖4a為本實用新型的葉片水平方向疲勞加載試驗裝置加載時的狀態(tài)示意圖；圖4b為圖4a中葉片水平方向疲勞加載試驗裝置的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例的附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。參見圖4a及圖4b，本實用新型的風力發(fā)電機組風輪葉片水平方向疲勞加載試驗裝置(以下簡稱疲勞加載試驗裝置400)對被試葉片40進行水平方向疲勞加載模擬試驗，被試葉片40橫向固定于加載試驗支座41上，在葉片40的某個截面上安裝葉片夾具42，本實用新型的疲勞加載試驗裝置400的電機401與減速機402安裝于所述葉片夾具42的底部，該疲勞加載試驗裝置400采用慣性質量水平振動加載方式，通過偏心質量塊405旋轉產生的離心力對葉片40進行水平疲勞共振加載。 如圖4a及圖4b所示，本實用新型的疲勞加載試驗裝置400包含電機401，是三相交流電機，固定于所述葉片夾具42的底部；減速機402，采用蝸輪減速機或傘齒輪減速機，其固定于所述葉片夾具42的底部并與所述電機401連接，受電機401驅動，減速機輸出軸403作旋轉運動，在該輸出軸403的外端部設置一個銷軸406 ；連桿404，其一端鉸接于輸出軸403端部的銷軸406上，輸出軸403旋轉時，其隨輸出軸403 —起旋轉；質量塊405,其固定于連桿404的另一端,連桿404未作旋轉運動時，由于重力的作用，質量塊405下垂；疲勞加載試驗裝置400啟動后，連桿404作旋轉運動，質量塊405隨連桿404 —起旋轉，旋轉的質量塊405產生水平方向的離心力，隨著連桿404轉動速度加快，離心力增大，使質量塊405的離心力克服重力后與連桿404 —起繞著銷軸406向上旋轉甩動，質量塊405的旋轉半徑逐漸增大，直到旋轉頻率與所述葉片橫向固有頻率一致時，達到共振，此時旋轉的質量塊產生的水平方向離心力對所述葉片進行水平疲勞共振加載。下面對本實用新型中連桿404的長度，質量塊405的質量以及電機401的功率選用依據(jù)用公式進行詳細說明本實用新型中葉片水平方向疲勞加載試驗裝置400計算旋轉的質量塊產生的水平方向離心力F (以下簡稱離心力F)與已知參數(shù)之間的關系模型如圖2所示，由圖中得到離心力F與已知參數(shù)之間的關系
權利要求1.一種風力發(fā)電機組風輪葉片疲勞加載試驗裝置，所述疲勞加載試驗裝置(400)對被試葉片(40)進行水平方向疲勞加載模擬試驗，被試葉片(40)橫向固定于加載試驗支座(41)上，在葉片(40)的一個截面上安裝葉片夾具(42)，其特征在于所述疲勞加載試驗裝置(400)包含 電機(401)，是三相交流電機，固定于所述葉片夾具(42)的底部； 減速機(402 )，固定于所述葉片夾具(42 )的底部并與所述電機(401)連接，在其輸出軸(403)端部設置一個銷軸(406)； 連桿(404)，其一端鉸接于所述輸出軸(403)端部的銷軸(406)上； 質量塊(405 )，其固定于所述連桿(404 )的另一端。
2.如權利要求I所述的風力發(fā)電機組風輪葉片疲勞加載試驗裝置，其特征在于 所述減速機(402)采用蝸輪減速機或傘齒輪減速機。
專利摘要本實用新型涉及一種風力發(fā)電機組風輪葉片疲勞加載試驗裝置，屬于葉片載荷模擬試驗領域，解決現(xiàn)有試驗裝置結構復雜，可靠性差的問題。本裝置的被試葉片橫向固定于加載試驗支座上，在葉片一截面上安裝葉片夾具，本裝置包含電機，固定于葉片夾具底部；減速機，固定于葉片夾具底部并與電機連接，其輸出軸端設置一銷軸；連桿，一端鉸接于輸出軸的銷軸；質量塊，固定于連桿另一端。本裝置利用偏心質量塊旋轉頻率與葉片橫向固有頻率一致產生共振對葉片進行加載，電機運行功耗少，節(jié)省加載能量；因質量塊連桿鉸接于減速機輸出軸，可避免由于質量塊自重所產生的對減速機輸出軸的彎矩，減少對設備的損壞；本裝置結構簡單，有利于提高疲勞試驗的可靠性。
文檔編號G01M13/00GK202661260SQ20122028408
公開日2013年1月9日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權日2012年6月15日
發(fā)明者烏建中 申請人:上海同韻環(huán)保能源科技有限公司