CN101539478B - 多功能叶片测试试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能叶片测试试验装置，它包括试验台、静强度试验装置和疲劳试验装置；试验台的台体是由钢筋混凝土浇筑而成，其地面以下的部分为阶梯形状，地面以上的部分前端有由固定件固定的叶片连接盘；叶片连接盘和与之相对应的台体内开有多个盲孔，盲孔内有与叶片连接盘镶嵌在一起的螺栓套，螺栓套还由固定在台体内的加长筋固定；试验坑位于试验台台体前端地面，其为远离台体的一端向地面下延伸的坡形。本发明结构坚固，支撑力强，寿命长，可适合各种大、小不同型号的叶片的安装试验，可对叶片完成多种指标的测试试验，测试试验准确，使用非常方便，适用范围宽，减少了为完成叶片的性能指标的检测而装来拆去，节约了检测时间和费用，减少了对叶片的损害。

Description

多功能叶片测试试验装置

一、技术领域：

本发明属于风力发电叶片的测试领域，尤其涉及叶片测试装置。

二、背景技术：

全球风能资源蕴藏巨大，约达27.4亿兆瓦，其中可利用的风能为2000万兆瓦，比地球上的水能资源总量还要大10倍，持续可开发潜力巨大。风轮叶片是风力发电机组的关键部件，其结构极为复杂，几何外形也极其不规则；叶片运行受力复杂而且载荷不容易精确确定；生产叶片所用原材料品种规格较多、性能分散性大；不同的生产工艺对叶片的强度和质量影响较大。因此，目前的计算分析方法无法对叶片强度进行精确评估。在这种情况下，直观的叶片全尺寸结构试验就成为验证叶片设计的正确性、可靠性，制造工艺的合理性以及评估叶片结构的实际承载能力和使用寿命的一种有效手段。叶片试验项目主要有静强度试验、疲劳试验、应力试验、振频振型试验和叶尖打开试验等。为了完成以上这些试验，人们作了各种各样的试验装置，如美国NREL的试验装置，该试验装置的试验台，叶片安装轴线和水平方向成一定角度，这样对于大型号的叶片试验台不至于过高，但是其加载方式则只适合从下方加载，且只适合单一型号的叶片的试验，且只适合于作静强度试验，不能完成疲劳试验，所以，其适应叶片型号单一，功能单一。丹麦Risφ的疲劳试验装置，也只适合于小型号的叶片做疲劳试验，其适应叶片型号单一，功能单一。其它作叶片测试的试验装置都只适应于单一型号和单一功能，致使一个叶片在这个试验装置上作完测试试验，又必须移到另一试验装置上作试验，一个叶片的测试需要拆装的次数多，费时费力，增加测试成本。且一个试验台只适应单一型号的叶片作试验，一个厂家如有多个型号的叶片，就必须成倍增加试验装置的个数，大大增加了试验所占用的场地，费时费力，增加试验成本。

三、发明内容：

本发明的目的就是解决现用技术中存在的上述问题，提供一种可完成多种型号，多种试验项目的测试的多功能叶片测试试验装置。

为完成本发明的目的，其技术解决方案是：一种多功能叶片测试试验装置，它包括试验台、静强度试验装置和疲劳试验装置；试验台包括台体和试验坑；台体是由钢筋混凝土浇筑而成，其地面以下的部分为阶梯形状，地面以上的部分前端有由固定件固定的叶片连接盘；叶片连接盘和与之相对应的台体内开有多个呈行与列排列的盲孔，盲孔与固定件间隔排列，盲孔内有与叶片连接盘镶嵌在一起的螺栓套，螺栓套还由固定在台体内的加长筋固定；叶片连接盘上的一部分盲孔与法兰盘上的螺栓连接孔大小和位置相匹配；叶片由法兰盘和螺栓固定在叶片连接盘上；试验坑位于试验台台体前端地面，其为远离台体的一端向地面下延伸的坡形，两侧有壁。

上述所述本发明还包括应力试验装置、振频振型试验装置和叶尖打开试验装置。

上述所述本发明的试验台还包括侧拉加载装置的导轨，侧拉加载装置的导轨安装在试验坑的一侧，导轨是由多段中间有倒T型导轨的硬性金属件制成的，硬性金属件上每隔一段距离有一加固预埋件，硬性金属件之间预留有轨道槽，硬性金属件和加固预埋件由钢筋混凝土浇筑在地面内。

上述所述本发明的试验台中的侧拉加载装置的导轨的硬性金属件是由钢板制成的，其截面外形为方形，方形的中间有倒T型导轨，倒T型导轨的两边有钢板加强筋板；其每隔一段距离固定有一加固预埋件，加固预埋件的下端为固定拉筋，上端为与固定拉筋固定在一起的开有相同倒T型导轨的固位块。加固预埋件增加了轨道的稳固性。

上述所述本发明的试验台中的叶片连接盘上部中心还开有观察孔，叶片也可安装在观察孔处的叶片连接盘上，通过观察孔可以钻进叶片内部进行观察，也可以引出叶片内部测点导线。所述试验台中的台体侧面还安装有梯子，人可沿梯子爬上台体，以便于进入观察孔或登上试验台台顶进行观察、拍照。所述试验台中的台体前端、叶片连接盘的一侧还固定有踏板，以便于观测和安装。所述试验台还包括防尘螺栓，其拧紧在不使用的叶片连接盘内的螺栓套内，以防止灰尘进入螺栓套和盲孔内。

上述所述本发明的试验台还包括叶片安装导轨，其固定在试验坑的两侧靠近试验坑的地面上。

上述所述本发明的静强度试验装置为侧拉加载装置，侧拉加载装置包括支架、第1传动部分、第2传动部分、行走轮和地脚；行走轮对称安装在支架下端两侧，地脚平行安装在支架的下端；第1传动部分包括钢丝绳A、导向滑轮、换向滑轮和收绳卷筒；第2传动部分包括钢丝绳B、起重滑轮组、导正滑轮、绞车卷筒、蜗杆减速机、电机和控制系统；钢丝绳A一端固定有连接组件，其通过连接组件连接在叶片的加载工装上；钢丝绳A的另一端绕过导向滑轮和换向滑轮后，再绕过起重滑轮组下端的张紧滑轮后，卷在收绳卷筒上，收绳卷筒的轴上有手柄；起重滑轮组分为定滑轮组、与定滑轮组对应的动滑轮组和张紧滑轮，张紧滑轮挂在动滑轮底座上；钢丝绳B一端固定在起重滑轮组上端的定滑轮底座上，另一端顺序绕过定滑轮组和动滑轮组中的各个滑轮，最后绕过导正滑轮后，绕在绞车卷筒上；绞车卷筒固定在蜗杆减速机输出轴上，蜗杆减速机的输入轴上的皮带轮由皮带与电机的皮带轮连接；电机由导线连接控制系统；导向滑轮、换向滑轮、收绳卷筒和导正滑轮由轴固定在轴座上，轴座固定在支架上，起重滑轮组的定滑轮组的滑轮由轴安装在定滑轮底座上，定滑轮底座固定在支架上端；蜗杆减速机、电机固定在支架的机架上；固定导向滑轮的轴座的支架上开有多组安装孔，导向滑轮的轴座可根据高度的需要安装在每组安装孔内。

上述所述本发明的疲劳试验装置为激振器，激振器包括带变频器的电控柜、减速机、变频调速电机、回转柄和多个配重；减速机的输入轴连接在变频调速电机轴上，减速机的输出轴上固定有回转柄，回转柄的末端可拆卸地固定有配重；变频调速电机、减速机固定在机座上，机座固定在夹具上，夹具由上、下夹模和固定在上、下夹模之间的上、下玻璃钢模组成，上、下玻璃钢模合围后，形成叶片型腔；上、下夹模和上、下玻璃钢模可拆卸地固定在一起，电控柜通过电缆与变频调速电机连接。

本发明的试验台台体下端以阶梯形状浇筑在地面内，结构坚固，对叶片的支撑强度高，寿命长；试验台的前端提供了一个很大面积的叶片连接盘，叶片连接盘上和台体内镶嵌的多个螺栓套保证了不同截面的叶片的高低不同的连接，可适合各种大小不同型号叶片的安装检测，且可根据实验的要求进行高低不同的安装，使用非常方便，适用范围宽。试验坑的长度长，且采用适当的坡度，距离台体越远越深，这样，安装的叶片长度可短可长，叶片安装离地面高度可以很低，叶片重心低，其试验时的加载方式既适合从下方加载，又适合从上方和侧面加载，适用范围宽，安装叶片方便、可靠。两旁设有叶片安装导轨，也可增设吊车装置对叶片进行吊装及加载，安装叶片方便、可靠。试验坑的一端安装的侧拉加载装置导轨可以很方便地安装侧拉加载装置，以做静强度试验。本发明的侧拉装置只通过调节动滑轮组的行程来调节加载力的大小，调节时间短，加载力易控制，具有较好的控制调节性能；其加载速度适当、平稳，加载行程大，加载力度大，可以减少加载点数，加载力值偏差小，测试更准确，精度更高，且节省了试验时间；其采用电机带减速机进行减速增扭，皮带轮减速，滑轮组再进行减速增力的方式进行加载，所以所需电机功率小，减速机减速比和扭矩都很小，从而降低了成本。皮带轮具有良好的限载性能，对电机起到了一定的保护作用。导向滑轮的安装位置上下可调，可调节加载点的高度，加载力线的角度，侧拉加载装置地脚可沿导轨调节安装，进而调节叶片加载点的位置。本发明的激振器采用变频器调节变频调速电机、采用行摆减速器减速增扭，采用回转柄产生振动，可以通过调整配重的质量或转速来调整交变载荷的大小，频率和载荷范围广。可通过调换上、下玻璃钢模以适应不同的叶片或加载位置，适应性较广。

总之，本发明结构坚固，支撑力强，寿命长，可适合各种大、小不同型号的叶片的安装试验，可对叶片完成多种指标的测试试验，测试试验准确，使用非常方便，适用范围宽，减少了为完成叶片的性能指标的检测而装来拆去，节约了检测时间和费用，大大降低了工人的劳动强度，减少了对叶片的损害。侧拉加载装置加有手动加载力，即使在没有电时，也能进行试验。

四、附图说明

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步的描述：

图1为本发明中试验台的主视图；

图2为图1的A向示意图；

图3为图2的BB剖视图；

图4为图3的EE剖面图；

图5为本发明中试验台的俯视图；

图6为图5的CC剖视图；

图7为图5的DD剖视图；

图8为本发明中侧拉加载装置的结构示意图；

图9为本发明中侧拉加载装置的主视图；

图10为本发明中侧拉加载装置的右视图；

图11为本发明中激振器的主视图；

图12为本发明中激振器的俯视图；

图13为本发明中激振器的右视图。

五、具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12和图13所示，本实施例包括试验台、侧拉加载装置和激振器。

试验台包括台体1、试验坑6和侧拉加载装置的导轨。台体1是由钢筋混凝土浇筑而成，其地面以下的部分为阶梯形状，地面以上的部分前端有用40个固定件：工字钢锚件8固定的叶片连接盘3。叶片连接盘3和与之相对应的台体1内开有多个呈行与列排列的盲孔9，盲孔9与工字钢锚件8间隔排列，盲孔9内有与叶片连接盘3镶嵌在一起的螺栓套12，螺栓套12还焊接有固定在台体1内的加长钢筋11，在不使用的叶片连接盘内的螺栓套12内拧紧有防尘螺栓。法兰盘上的螺栓连接孔与叶片连接盘3上的一部分盲孔9大小和位置相匹配。螺栓由转接螺栓和连接盘螺栓组成，法兰盘由转接螺栓固定在叶片上，法兰盘再由连接盘螺栓固定在叶片连接盘3的螺栓套12内。叶片连接盘3上部中心开有观察孔10，为了观察叶片内部状况，叶片可安装在观察孔10处的叶片连接盘3上。叶片内部测点导线也可由该观察孔10引出。台体1前端、叶片连接盘3的一侧还固定有踏板4。台体1侧面安装有梯子2。试验坑6位于试验台台体1前端地面上，其为远离台体的一端向地面下延伸的坡形，两端有壁5，试验坑6的两侧靠近试验坑6的地面上固定有叶片安装导轨14。侧拉加载装置的导轨安装在试验坑6的一侧。导轨是由多段中间有倒T型导轨17的硬性金属件制成的。硬性金属件是由钢板制成的，其截面为外形为方形，方形的中间有倒T型导轨17，倒T型导轨17的两边有钢板加强筋板13；其每隔一段距离固定有一加固预埋件16，加固预埋件16的下端为固定拉筋20，上端为与固定拉筋20固定在一起的开有相同倒T型导轨18的固位块19。硬性金属件之间预留有轨道槽15，硬性金属件和加固预埋件16由钢筋混凝土浇筑在地面内。7为安装在台体1上端的防护栏。

侧拉加载装置包括支架31、第1传动部分、第2传动部分、行走轮35和地脚36。行走轮35对称安装在支架31下端两侧，地脚36平行安装在支架31的下端，行走轮35置于地面上，地脚36卡在侧拉加载装置的导轨内。第1传动部分包括钢丝绳A、导向滑轮21、换向滑轮38和收绳卷筒47。第2传动部分包括钢丝绳B、起重滑轮组、导正滑轮40、绞车卷筒34、蜗杆减速机43、电机37和控制系统。连接组件是由卸扣22、力传23和卸扣24组成的，力传23一端由卸扣24固定在钢丝绳A上，另一端由卸扣22连接在叶片的加载工装上。钢丝绳A的另一端绕过导向滑轮21和换向滑轮38后，再绕过起重滑轮组下端的张紧滑轮42后，卷在收绳卷筒47上。收绳卷筒47的轴上有手柄。起重滑轮组分为定滑轮组30、与定滑轮组30对应的动滑轮组32和张紧滑轮42，张紧滑轮42挂在动滑轮底座41上。钢丝绳B一端固定在起重滑轮组上端的定滑轮底座39上，另一端顺序绕过定滑轮组30和动滑轮组32中的各个滑轮，最后绕过导正滑轮40后，绕在绞车卷筒34上。绞车卷筒34固定在蜗杆减速机43输出轴上，蜗杆减速机43的输入轴上的皮带轮44由皮带与电机37的皮带轮46连接，电机37由导线连接控制系统，蜗杆减速机43的输入轴的一端安装有手柄45。导向滑轮21、换向滑轮38、收绳卷筒47和导正滑轮40由轴固定在轴座上，轴座固定在支架31上，起重滑轮组的定滑轮组30的滑轮由轴安装在定滑轮底座39上，定滑轮底座39由支撑销29固定在支架31上端。蜗杆减速机43、电机37固定在支架31的机架上。固定导向滑轮21的轴座的支架31上开有多组安装孔25，导向滑轮21的轴座可根据高度的需要安装在每组安装孔25内。支架31上端焊接有一支撑杆27，支撑杆27上安装有滑轮26，钢丝绳一端固定在导向滑轮21轴座上，另一端绕过滑轮26供拉力装置或者用手拉使用。支架31的四周安装有防护网28。

导向滑轮的轴座的安装也可使用吊车和叉车。

激振器包括带变频器的电控柜、减速机51、变频调速电机48、回转柄52和多个配重53。减速机51的输入轴由联轴器50连接在变频调速电机48轴上，变频调速电机48的输出轴上固定有回转柄52，回转柄52的末端由螺栓55固定有配重53。可根据激振频率的要求选择配重。变频调速电机48、减速机51由螺栓、螺母和弹簧垫片固定在机座62上，机座62固定在夹具上。夹具由上、下夹模56、60和固定在上、下夹模56、60之间的上、下玻璃钢模57、59组成，上、下玻璃钢模57、59合围后，形成叶片型腔58。上、下夹模56、60和上、下玻璃钢模57、59由螺栓61固定在一起，电控柜通过电缆与变频调速电机48连接。54为平衡重物。

本实施例还可包括应力试验装置、振频振型试验装置和叶尖打开试验装置。

Claims (10)

1.一种多功能叶片测试试验装置，它包括试验台、静强度试验装置和疲劳试验装置；试验台包括台体(1)和试验坑(6)；台体(1)是由钢筋混凝土浇筑而成，其地面以下的部分为阶梯形状，地面以上的部分前端有由固定件固定的叶片连接盘(3)；叶片连接盘(3)和与之相对应的台体(1)内开有多个呈行与列排列的盲孔(9)，盲孔(9)与固定件间隔排列，盲孔(9)内有与叶片连接盘(3)镶嵌在一起的螺栓套(12)，螺栓套(12)还由固定在台体内的加长筋固定；叶片连接盘(3)上的一部分盲孔(9)与法兰盘上的螺栓连接孔大小和位置相匹配；叶片由法兰盘和螺栓固定在叶片连接盘(3)上；试验坑(6)位于试验台台体(1)前端地面，其为远离台体(1)的一端向地面下延伸的坡形，两侧有壁(5)。

2.根据权利要求1所述的多功能叶片测试试验装置，其特征是：所述的试验台还包括侧拉加载装置的导轨，侧拉加载装置的导轨安装在试验坑(6)的一侧，导轨是由多段中间有倒T型导轨(17)的硬性金属件制成的，硬性金属件上每隔一段距离有一加固预埋件(16)，硬性金属件之间预留有轨道槽，硬性金属件和加固预埋件(16)由钢筋混凝土浇筑在地面内。

3.根据权利要求2所述的多功能叶片测试试验装置，其特征是：所述的试验台中的侧拉加载装置的导轨的硬性金属件是由钢板制成的，其截面外形为方形，方形的中间有倒T型导轨(17)，倒T型导轨(17)的两边有钢板加强筋板(13)；其每隔一段距离固定有一加固预埋件(16)，加固预埋件(16)的下端为固定拉筋(20)，上端为与固定拉筋(20)固定在一起的开有相同倒T型导轨(18)的固位块(19)。

4.根据权利要求1或者2或者3所述的多功能叶片测试试验装置，其特征是：所述的试验台中的叶片连接盘(3)上部中心还开有观察孔(10)，叶片内部测点导线由观察孔(10)引出；所述试验台中的台体(1)侧面还安装有梯子(2)；所述试验台中的台体(1)前端、叶片连接盘(3)的一侧还固定有踏板(4)；所述试验台还包括防尘螺栓，其拧紧在不使用的叶片连接盘内的螺栓套内。

5.根据权利要求4所述的多功能叶片测试试验装置，其特征是：所述的静强度试验装置为侧拉加载装置，侧拉加载装置包括支架(31)、第1传动部分、第2传动部分和地脚(36)；地脚(36)平行安装在支架(31)的下端；第1传动部分包括钢丝绳A、导向滑轮(21)、换向滑轮(38)和收绳卷筒(47)；第2传动部分包括钢丝绳B、起重滑轮组、导正滑轮(40)、绞车卷筒(34)、蜗杆减速机(43)、电机(37)和控制系统；钢丝绳A一端固定有连接组件，其通过连接组件连接在叶片的加载工装上；钢丝绳A的另一端绕过导向滑轮(21)和换向滑轮(38)后，再绕过起重滑轮组下端的张紧滑轮(42)后，卷在收绳卷筒(47)上，收绳卷筒(47)的轴上有手柄；起重滑轮组分为定滑轮组(30)、与定滑轮组(30)对应的动滑轮组(32)和张紧滑轮(42)，张紧滑轮(42)挂在动滑轮底座(41)上；钢丝绳B一端固定在起重滑轮组上端的定滑轮底座(39)上，另一端顺序绕过定滑轮组(30)和动滑轮组(32)中的各个滑轮，最后绕过导正滑轮(40)后，绕在绞车卷筒(34)上；绞车卷筒(34)固定在蜗杆减速机(43)输出轴上，蜗杆减速机(43)的输入轴上的皮带轮(44)由皮带与电机(37)的皮带轮(46)连接；电机(37)由导线连接控制系统；导向滑轮(21)、换向滑轮(38)、收绳卷筒(47)和导正滑轮(40)由轴固定在轴座上，轴座固定在支架(31)上，起重滑轮组的定滑轮组(30)的滑轮由轴安装在定滑轮底座(39)上，定滑轮底座(39)固定在支架(31)上端；蜗杆减速机(43)、电机(37)固定在支架(31)的机架上；固定导向滑轮(21)的轴座的支架(31)上开有多组安装孔(25)，导向滑轮(21)的轴座可根据高度的需要安装在每组安装孔(25)内。

6.根据权利要求2或者3所述的多功能叶片测试试验装置，其特征是：所述的静强度试验装置为侧拉加载装置，侧拉加载装置包括支架(31)、第1传动部分、第2传动部分和地脚(36)；地脚(36)平行安装在支架(31)的下端；第1传动部分包括钢丝绳A、导向滑轮(21)、换向滑轮(38)和收绳卷筒(47)；第2传动部分包括钢丝绳B、起重滑轮组、导正滑轮(40)、绞车卷筒(34)、蜗杆减速机(43)、电机(37)和控制系统；钢丝绳A一端固定有连接组件，其通过连接组件连接在叶片的加载工装上；钢丝绳A的另一端绕过导向滑轮(21)和换向滑轮(38)后，再绕过起重滑轮组下端的张紧滑轮(42)后，卷在收绳卷筒(47)上，收绳卷筒(47)的轴上有手柄；起重滑轮组分为定滑轮组(30)、与定滑轮组(30)对应的动滑轮组(32)和张紧滑轮(42)，张紧滑轮(42)挂在动滑轮底座(41)上；钢丝绳B一端固定在起重滑轮组上端的定滑轮底座(39)上，另一端顺序绕过定滑轮组(30)和动滑轮组(32)中的各个滑轮，最后绕过导正滑轮(40)后，绕在绞车卷筒(34)上；绞车卷筒(34)固定在蜗杆减速机(43)输出轴上，蜗杆减速机(43)的输入轴上的皮带轮(44)由皮带与电机(37)的皮带轮(46)连接；电机(37)由导线连接控制系统；导向滑轮(21)、换向滑轮(38)、收绳卷筒(47)和导正滑轮(40)由轴固定在轴座上，轴座固定在支架(31)上，起重滑轮组的定滑轮组(30)的滑轮由轴安装在定滑轮底座(39)上，定滑轮底座(39)固定在支架(31)上端；蜗杆减速机(43)、电机(37)固定在支架(31)的机架上；固定导向滑轮(21)的轴座的支架(31)上开有多组安装孔(25)，导向滑轮(21)的轴座可根据高度的需要安装在每组安装孔(25)内。

7.根据权利要求5所述的多功能叶片测试试验装置，其特征是：所述的疲劳试验装置为激振器，激振器包括带变频器的电控柜、减速机(51)、变频调速电机(48)、回转柄(52)和多个配重(53)；减速机(51)的输入轴连接在变频调速电机(48)轴上，减速机(51)的输出轴上固定有回转柄(52)，回转柄(52)的末端可拆卸地固定有配重(53)；变频调速电机(48)、减速机(51)固定在机座(62)上，机座(62)固定在夹具上，夹具由上、下夹模`(56、60)和固定在上、下夹模(56、60)之间的上、下玻璃钢模(57、59)组成，上、下玻璃钢模(57、59)合围后，形成叶片型腔(58)；上、下夹模(56、60)和上、下玻璃钢模(57、59)可拆卸地固定在一起，电控柜通过电缆与变频调速电机(48)连接。

8.根据权利要求6所述的多功能叶片测试试验装置，其特征是：所述的疲劳试验装置为激振器，激振器包括带变频器的电控柜、减速机(51)、变频调速电机(48)、回转柄(52)和多个配重(53)；减速机(51)的输入轴连接在变频调速电机(48)轴上，减速机(51)的输出轴上固定有回转柄(52)，回转柄(52)的末端可拆卸地固定有配重(53)；变频调速电机(48)、减速机(51)固定在机座(62)上，机座(62)固定在夹具上，夹具由上、下夹模`(56、60)和固定在上、下夹模(56、60)之间的上、下玻璃钢模(57、59)组成，上、下玻璃钢模(57、59)合围后，形成叶片型腔(58)；上、下夹模(56、60)和上、下玻璃钢模(57、59)可拆卸地固定在一起，电控柜通过电缆与变频调速电机(48)连接。

9.根据权利要求7所述的多功能叶片测试试验装置，其特征是：它还包括应力试验装置、振频振型试验装置和叶尖打开试验装置。

10.根据权利要求8所述的多功能叶片测试试验装置，其特征是：它还包括应力试验装置、振频振型试验装置和叶尖打开试验装置。

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