CN105784274A - 一种大型叶片静力测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型叶片静力测试系统，包括：试验台，其用于放置待测叶片；夹具，其设置在待测叶片的加载点上，且沿待测叶片的长度方向均匀分布；力传感器，其设置在所述夹具下方，且位于待测叶片的下方；滑轮组，其与所述力传感器相连；力输出源，其与所述滑轮组中的绕绳相连；控制器，其分别于所述力传感器和力输出源电连接。本发明大型叶片静力测试系统通过试验台、夹具、力传感器、滑轮组、力输出源以及控制器，能够实现载荷的自动加载，减少了人力投入及其他硬件的投入，降低成本；加载载荷更精确、效率更高，使得测试时的叶片不会在过载的状态下测试。
Description
技术领域
本发明属于机械或结构部件的静或动平衡测试领域，特别是一种大型叶片静力测试系统。
背景技术
目前大型叶片静力测试多使用吊车施加载荷，多辆吊车分别停靠在测试叶片的加载点上，每辆吊车通过吊钩勾住与夹具相连的电子称，所述夹具夹持叶片。测试开始后，力传感器将载荷传递到夹具，然后经由夹具传递至叶片。各台吊车在加载过程中独立完成自己所加载的载荷，但是需要在外界指挥人员的指挥下同时加载。众所周知，吊车主要用于工程中的吊装，其缺点是难以控制加载载荷精度，各加载点难以协同操作。另外，普通30t吊车其8小时/天的租赁费用在3000～5000元左右，一般测试需要使用至少4台吊车，这样吊车租赁费用就在2万元左右，若当地市场吊车紧俏，租赁费用将会更高，从而造成了测试成本骤增。再有，吊车加载需要专门人员进行指挥协调以确保各辆吊车同时加载，这些人员则无法记录测试所加载的载荷数值，为此，还需要配备专门记录载荷数据的人员，无形中增加了人力成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种便于施加载荷，可提升加载准确性和安全性，且造价低廉的大型叶片静力测试系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种大型叶片静力测试系统，包括：
试验台，其用于放置待测叶片；
夹具，其设置在待测叶片的加载点上，且沿待测叶片的长度方向均匀分布；
力传感器，其设置在所述夹具下方，且位于待测叶片的下方；
滑轮组，其与所述力传感器相连；
力输出源，其与所述滑轮组中的绕绳相连；
控制器，其分别于所述力传感器和力输出源电连接。
优选地，所述的大型叶片静力测试系统还包括：
位移传感器，其用于监测待测叶片上加载点的变形量；
应变数据采集仪，其用于监测待测叶片上加载点的应变量；
所述位移传感器和所述应变数据采集仪与所述控制器电连接。
优选地，所述力传感器、所述力输出源和所述位移传感器通过总线与所述控制器电连接。
优选地，所述应变数据采集仪通过IEEE1394接口与与所述控制器电连接。
优选地，所述滑轮组包括：一动滑轮和一定滑轮，所述动滑轮与所述力传感器相连。
优选地，所述力输出源为变频电机。
优选地，所述力输出源为伺服电机。
优选地，所述滑轮组中的绕绳为钢丝绳。
优选地，所述控制器为可编程控制器。
本发明大型叶片静力测试系统通过试验台、夹具、力传感器、滑轮组、力输出源以及控制器，能够实现载荷的自动加载，减少了人力投入及其他硬件的投入，降低成本；加载载荷更精确、效率更高，使得测试时的叶片不会在过载的状态下测试。
附图说明
图1为本发明实施例提供的大型叶片静力测试系统使用状态图；
图2为本发明实施例提供的大型叶片静力测试系统的电路图。
图1和图2中附图标记为：1试验台、2夹具、3力传感器、4滑轮组、5力输出源、6控制器、7位移传感器、8应变数据采集仪。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1所示，一种大型叶片静力测试系统，包括：试验台1、夹具2、力传感器3、滑轮组4、力输出源5以及控制器6。其中，试验台1用于放置待测叶片，夹具2设置在待测叶片的加载点上，且沿待测叶片的长度方向均匀分布。力传感器3设置在夹具2下方，且位于待测叶片的下方。滑轮组4与力传感器3相连，力输出源5与滑轮组4中的绕绳相连。控制器6分别于力传感器3和力输出源5电连接，控制器6优选可编程控制器(PLC)，其可靠性高，适应性强，除此之外，控制器6还可以是单片机或工控机等。这一测试系统能够实现载荷的自动加载，减少了人力投入及其他硬件的投入，降低成本；加载载荷更精确、效率更高，使得测试时的叶片不会在过载的状态下测试。
优选地，大型叶片静力测试系统还包括位移传感器7和应变数据采集仪8，位移传感器7用于监测待测叶片上加载点的变形量，从而实现了测试数据的自动记录。位移传感器7和应变数据采集仪8与控制器6电连接，进一步优选地，力传感器3、力输出源5和位移传感器7通过总线与控制器6电连接，通过总线连接可提升传输效率。应变数据采集仪8通过IEEE1394接口与与控制器6电连接，从而可实现图像的传输，从而可更直观对加载点的应变量加以观测。
优选地，滑轮组4包括一动滑轮和一定滑轮，动滑轮与力传感器3相连，进一步优选地，滑轮组4中的绕绳为钢丝绳。通过滑轮组4可调节钢丝绳的股数，这样就可以调节输出载荷的大小，比如有2股钢丝绳，那么输出的载荷将是输入载荷的2倍，有4组钢丝绳输出的载荷就是输入载荷的4倍。通过滑轮组4的结构可大大降低力量源的功率，从而降低功耗，降低运行成本。钢丝绳的抗拉强度更高，且使用寿命更长。
一种实施例，力输出源5为变频电机，另一种实施例中，力输出源5为伺服电机。变频通常属于开环控制，而伺服属于闭环控制系统，伺服是在变频的基础上进行闭环的精确控制从而达到更理想的效果，因此，在本实施例中，选用伺服电机。
伺服电机可控制其转速及扭矩，来实现不同需求的加载形式，如当尚未到达目标载荷时(如在加载前50％载荷时)为了提高工作效率，可提高转速，减少小载荷加载过程的时间。已知目标载荷大小，还可以提供系统控制电机扭矩的大小来控制电机力量的输出，当载荷小时，可将扭矩调小，降低功耗，节约成本。
力传感器3、PLC、伺服电机构成了力的闭环控制系统，能够将实际叶片所受到的载荷反馈给PLC，PLC接收到力传感器3发送的实时载荷数据后，根据与目标载荷的对比，通过PLC控制或伺服电机转速及扭矩从而调节钢丝绳的拉力，使叶片所受拉力逐渐地准确达到所设定的拉力。如当力传感器3发送的载荷远小于目标载荷时(一般为小于50％以内时)PLC会向伺服电机发送加快转速及降低扭矩的指令，同时PLC记录下当前载荷。由于该测试系统中还集成了位移传感器7和应变数据采集仪8，能够将测试中的多种数据统一采集，实现一次操作输出实时的加载载荷、该时间点的位移数据和应变数据的效果。
在静力测试加载过程中，一般会有多个加载点同时加载，这就需要各加载点能够协调一致的往各自的目标载荷进行加载，通过总线控制，将载荷分步骤施加，同时多台伺服电机共同加载时，根据第一台为参考，后面的伺服电机根据不同的倍数来施加载荷，达到同步加载的效果。而且在加载过程中，各加载点需要以阶段载荷为标准，自动调节载荷不超过该目标载荷，保证测试叶片不过载。
在对叶片进行静力测试时，根据设定的目标载荷、目标步数、分阶段、平稳的施加载荷，完成叶片静力测试。如所需加载载荷为100KN，需分5步完成所有载荷的加载时，伺服电机即可分5步完成100KN的加载。即第一步施加20％载荷为20KN、第二部40％载荷40KN、第三步60％载荷为60KN、第四部80％载荷为80KN、第五步100％载荷为100KN。多点加载时，各加载点在PLC的指令下能够协同加载，能够避免在加载过程中单独一个加载点的载荷过大的情况出现。位移传感器7能够实时记录检测点的变形，应变数据采集仪8能够实时采集监测位置的应变变化和应变数据。
此大型叶片静力测试系统能够实现载荷的自动加载，减少了人力投入及其他硬件的投入，降低成本；加载载荷更精确、效率更高，使得测试时的叶片不会在过载的状态下测试。另外，该测试系统还能够实现力的闭环控制和伺服电机的协同加载，能够自动记录测试过程中的载荷、位移、应变数据，减少了作业人员的数量，降低了人工成本，同时降低了人工记录可能出错的概率。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述实施例中，本领域的技术人员可以根据本发明的指导思想轻易提出其它实施方式，这些实施方式都包括在本发明的范围之内。
Claims (9)
1.一种大型叶片静力测试系统，其特征在于，包括：
试验台(1)，其用于放置待测叶片；
夹具(2)，其设置在待测叶片的加载点上，且沿待测叶片的长度方向均匀分布；
力传感器(3)，其设置在所述夹具(2)下方，且位于待测叶片的下方；
滑轮组(4)，其与所述力传感器(3)相连；
力输出源(5)，其与所述滑轮组(4)中的绕绳相连；
控制器(6)，其分别于所述力传感器(3)和力输出源(5)电连接。
2.根据权利要求1所述的大型叶片静力测试系统，其特征在于，还包括：
位移传感器(7)，其用于监测待测叶片上加载点的变形量；
应变数据采集仪(8)，其用于监测待测叶片上加载点的应变量；
所述位移传感器(7)和所述应变数据采集仪(8)与所述控制器(6)电连接。
3.根据权利要求2所述的大型叶片静力测试系统，其特征在于：所述力传感器(3)、所述力输出源(5)和所述位移传感器(7)通过总线与所述控制器(6)电连接。
4.根据权利要求2所述的大型叶片静力测试系统，其特征在于：所述应变数据采集仪(8)通过IEEE1394接口与与所述控制器(6)电连接。
5.根据权利要求1所述的大型叶片静力测试系统，其特征在于，所述滑轮组(4)包括：一动滑轮和一定滑轮，所述动滑轮与所述力传感器(3)相连。
6.根据权利要求1所述的大型叶片静力测试系统，其特征在于：所述力输出源(5)为变频电机。
7.根据权利要求1所述的大型叶片静力测试系统，其特征在于：所述力输出源(5)为伺服电机。
8.根据权利要求1所述的大型叶片静力测试系统，其特征在于：所述滑轮组(4)中的绕绳为钢丝绳。
9.根据权利要求1所述的大型叶片静力测试系统，其特征在于：所述控制器(6)为可编程控制器。
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