CN110567695A - 一种减小风电叶片挥舞方向疲劳测试空气阻力的辅助装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减小风电叶片挥舞方向疲劳测试空气阻力的辅助装置，包括间隔穿设于风电叶片尖部减阻区域的多个椭圆形的框架，各框架中固定设有两根分布于长轴两侧的调节杆，其中一根调节杆上连接有弧形夹持部件，弧形夹持部件的弧度与风电叶片前缘的弧度相匹配，另外一根调节杆上连接有U形夹持固定部件，U形夹持固定部件与弧形夹持部件的开口相对，U形夹持固定部件内侧的弧度与风电叶片后缘的弧度相匹配；相邻两个框架之间通过由两根连接杆交叉构成的交叉杆件相连接，通过交叉杆件的开合能够调节相邻两个框架在叶片轴向方向上的间距。该辅助装置用于风电叶片挥舞方向疲劳测试，能够降低空气阻力，间接提高激振装置的效率。
Description
技术领域
本发明涉及风电叶片全尺寸结构试验技术，尤其是涉及一种减小风电叶片挥舞方向疲劳测试空气阻力的辅助装置。
背景技术
随着当前风电技术的快速发展，叶片型号朝着多样化快速发展，而每一种新型号叶片的开发，均需要将该型号的一支叶片作为试验样片进行全尺寸结构试验，在全部试验通过后才可推向市场。叶片全尺寸结构试验包含叶片特性试验、静态试验、动态疲劳试验以及后静态试验。其中，叶片的动态疲劳试验包括测试叶片在挥舞弯矩和摆振弯矩下的疲劳性能，一般将叶片沿翼型截面厚度方向的弯曲运行称为挥舞运动，而沿弦长方向的弯曲运动称为摆振运动，叶片的动态疲劳试验的具体方法是将叶片叶根固支后通过激振装置使叶片分别进行沿挥舞和摆振两个方向进行一定数目一定振幅的循环往复运动。
由于叶片本身的形状及结构致使挥舞方向的动态疲劳试验相对于摆振方向的疲劳动态试验对设备的要求较高，这其中的一部分原因是叶片运动过程中遇到的空气阻力较大，激振装置对叶片的一部分功用在了对抗空气阻力上，致使激振装置作用不充分，造成了资源的浪费。
对于目前常规的全尺寸挥舞方向疲劳试验，对于叶片考察区域所施加载荷不能满足需求的情况，一种解决方式是直接换用较大功率激振装置，另一种则是安装流线型的泡沫以降低空气阻力提高效率。对于第一种方式，一方面会由于激振装置功率的增大直接导致激振装置重量增大进而导致叶片的振型发生变化，使疲劳试验不能按照理论的振型来进行；另一方面，使用大功率激振装置往往会造成资源的浪费，对于功率以千瓦为单位的激振装置来说这种现象尤为严重。对于第二种方式，一般采用临时制作贴合风电叶片翼型的泡沫或是木架，泡沫或木架制作简单快速，但局限性较大，通常一套泡沫只能适用1-2款叶片，同时它的寿命较短，无法长时间循环使用。并且由于这些材料的不可视，叶片在安装这些材料后会失去叶片这些区域的视野，导致损伤不可视。而且由于泡沫为不可降解材料，对于泡沫的后期处理也通常需要额外进行处理。
针对以上情况，设计开发一种能够方便安装在风电叶片上，满足减小试验阻尼作用并可循环使用的装置实为必要。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种减小风电叶片挥舞方向疲劳测试空气阻力的辅助装置，其用于风电叶片挥舞方向疲劳测试，能够降低空气阻力，间接提高激振装置的效率。
本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种减小风电叶片挥舞方向疲劳测试空气阻力的辅助装置，包括用于间隔穿设于风电叶片尖部减阻区域的多个椭圆形的框架，各框架中固定设有两根分布于长轴两侧的调节杆，其中一根调节杆上连接有用于夹持风电叶片前缘的弧形夹持部件，弧形夹持部件的弧度与风电叶片前缘的弧度相匹配，另外一根调节杆上连接有用于夹持固定风电叶片后缘的U形夹持固定部件，U形夹持固定部件与弧形夹持部件的开口相对，U形夹持固定部件内侧的弧度与风电叶片后缘的弧度相匹配；相邻两个框架之间通过由两根连接杆交叉构成的交叉杆件相连接，通过交叉杆件的开合能够调节相邻两个框架在风电叶片轴向方向上的间距。
进一步地，所述调节杆两端部均设有腰形孔，两个腰形孔之间设有多个螺纹孔，弧形夹持部件和U形夹持固定部件均通过与螺纹孔适配的螺钉实现与调节杆的可拆卸连接。
进一步地，交叉杆件中两根连接杆的交叉点通过连接轴将两根连接杆的中间连接，连接杆的各端部能沿调节杆的腰形孔上下移动。
进一步地，相邻两个框架之间连接有两个交叉杆件，交叉杆件分别位于框架长轴的两侧。
进一步地，U形夹持固定部件的两个侧壁上对应设有多组光孔，穿设于光孔中的螺栓与螺母配合能够对风电叶片进行固定。
进一步地，所述框架、交叉杆件、弧形夹持部件、U形夹持固定部件均为轻质金属件。
进一步地，所述U形夹持固定部件的开口端套设有用于接触风电叶片的橡胶套。
进一步地，弧形夹持部件的内壁上固定有与风电叶片外壳体接触的橡胶层。
进一步地，辅助装置外侧包裹有透明软塑料，各框架上设有多个螺纹孔，通过与螺纹孔适配的螺钉将透明软塑料固定于框架上。
有益效果：
如上所述，本发明的一种减小风电叶片挥舞方向疲劳测试空气阻力的辅助装置，具有以下有益效果：
1、该辅助装置作为风电叶片挥舞方向疲劳试验的辅助装置，可减小叶片挥舞方向疲劳试验的空气阻力，从而间接提高激振装置效率。通过设置开口相对的弧形夹持部件和U形夹持固定部件共同作用以夹持固定风电叶片，通过交叉杆件的开合调节相邻两个框架在叶片轴向方向上的距离。交叉杆件还能够实现在叶片轴向方向上的快速安装及拆卸，相比于实用泡沫或木板逐个安装的情况，提高了人工效率。
2、调节杆上通过设置多个螺纹孔，使工人可以方便的调节弧形夹持部件和U形夹持固定部件的高低。调节杆上设置腰形孔，使交叉杆件能够沿调节杆上下移动以实现交叉杆件的开合。
3、U形夹持固定部件的两个侧壁上对应设有多组光孔，穿设于光孔中的螺栓与螺母配合能够进一步对风电叶片进行紧固。
4、框架、交叉杆件、弧形夹持部件、U形夹持固定部件均为轻质金属件，其能够在满足强度需求的同时尽量轻量化。
5、U形夹持固定部件的开口端套设橡胶套，弧形夹持部件的内壁上固定有橡胶层，橡胶套和橡胶层均起与风电叶片接触位置的防护作用。
6、该辅助装置可通过外侧透明软塑料观察叶片减阻区试验过程中的实时情况，在出现异常情况后可快速发现可能的异常源头，防止异常情况扩大使叶片破坏导致重大的经济损失。
下面结合实施例附图和具体实施例对本发明做进一步具体详细的说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是辅助装置安装至叶片减阻区域的示意图。
图2是图1中框架、调节杆、弧形夹持部件和U形夹持固定部件的主视图。
图3是相邻两个框架连接的结构示意图。
图4是调节杆的结构示意图。
图示标记，1、框架，2、调节杆，3、弧形夹持部件，4、U形夹持固定部件，5、交叉杆件，501、连接轴，502、连接杆。
具体实施方式
需要说明的是，本发明中术语“包含”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
本发明的核心是提供一种减小风电叶片挥舞方向疲劳测试空气阻力的辅助装置，该辅助装置用于风电叶片挥舞方向疲劳测试，安装后减小风电叶片试验过程中的空气阻力，间接提高激振装置使用效率。所述装置包括椭圆形的框架1、调节杆2，弧形夹持部件3，U形夹持固定部件4，交叉杆件5。
请参考图1-3，一种减小风电叶片挥舞方向疲劳测试空气阻力的辅助装置，包括间隔穿设于风电叶片尖部减阻区域的多个椭圆形的框架1，各框架1中固定设有分布于长轴两侧的调节杆2，其中一根调节杆2上连接有用于夹持固定风电叶片前缘的弧形夹持部件3，弧形夹持部件3的弧度与风电叶片前缘的弧度相匹配，另外一根调节杆2上连接有用于夹持固定风电叶片后缘的U形夹持固定部件4，U形夹持固定部件4与弧形夹持部件3的开口相对，弧形夹持部件3与U形夹持固定部件4共同作用夹持风电叶片，U形夹持固定部件4内侧的弧度与风电叶片后缘的弧度相匹配。
相邻两个框架1之间连接有交叉杆件5，通过交叉杆件5的开合调节相邻两个框架1在叶片轴向方向上的距离。交叉杆件5还能够实现在叶片轴向方向上的快速安装及拆卸，相比于泡沫或木板逐个安装，提高了人工效率。
详细地，调节杆2可通过焊接等粘接方式与框架1固定。
请参考图4，所述调节杆2两端部均设有腰形孔，两个腰形孔之间设有多个螺纹孔，弧形夹持部件3和U形夹持固定部件4均通过与螺纹孔适配的螺钉实现与调节杆2的可拆卸连接。
其中，调节杆2中部设置的多个螺纹孔，螺钉与不同的螺纹孔匹配可调节弧形夹持部件3或U形夹持固定部件4的高低。
请参考图3，所述交叉杆件5包括两根交叉的连接杆502，交叉点通过连接轴501将两根连接杆502的中间相连，连接杆502的各端部能沿调节杆2的腰形孔上下移动，具体地，各连接杆502的端部设有与调节杆2上的腰形孔匹配的圆柱，圆柱的自由端设有直径大于腰形孔宽度的圆盘。
需要说明的是，U形夹持固定部件4的两个侧壁上对应设有多组光孔，穿设于光孔中的螺栓与螺母配合进一步对风电叶片进行紧固。其次，设置多组光孔也能满足U形夹持固定件4对不同型号风电叶片的固定需求。
优选地，所述框架1为轻质金属件，满足框架1的截面为流线型并具备一定强度下尽量轻量化。交叉杆件5为轻质金属件，满足框架单元间连接强度需求。弧形夹持部件3、U形夹持固定部件4也为轻质金属件，在满足强度需求的同时尽量轻量化。
优选地，所述U形夹持固定部件4的开口端均套设有用于接触风电叶片的橡胶套，弧形夹持部件3的内壁上固定有与风电叶片接触的橡胶层。其中橡胶套和橡胶层均起与风电叶片接触位置的防护作用。
可选的，所述螺钉、螺栓及螺母为金属件。
优选地，辅助装置外侧包裹有透明软塑料，各框架1上设有多个螺纹孔，通过与螺纹孔适配的螺钉将透明软塑料固定于框架1上。透过透明软塑料可以观察叶片减阻区试验过程中的实时情况，在出现异常情况后可快速发现可能的异常源头，防止异常情况扩大使叶片破坏导致重大的经济损失。
需要说明的是，将该装置组装完成从风电尖部套入安装至叶片减阻区域，可使用螺栓穿过U形夹持固定部件4上的光孔再连接螺母以使U形夹持固定部件4对风电叶片进一步紧固，最后可使用捆绑带围绕弧形夹持部件3、风电叶片、U形夹持固定部件4进一步缠绕固定，防止装置在风电叶片试验过程中脱落。
需要说明的是，本发明作为风电叶片挥舞方向疲劳试验的辅助装置，在叶片上的长度方向可根据实际需要增加或减少框架1的数目，以实现试验减阻的目的。
该辅助装置作为风电叶片挥舞方向疲劳试验的辅助装置，可减小叶片挥舞方向疲劳试验的空气阻力，从而间接提高激振装置效率。整体结构简单，操作方便，提高了人工效率。
以上对本发明所提供的一种减小风电叶片挥舞方向疲劳测试空气阻力的辅助装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理和具体实施方式进行了阐述，上述实施例仅用来帮助理解本发明的方法和核心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种减小风电叶片挥舞方向疲劳测试空气阻力的辅助装置，其特征在于，包括用于间隔穿设于风电叶片尖部减阻区域的多个椭圆形的框架(1)，各框架(1)中固定设有两根分布于长轴两侧的调节杆(2)，其中一根调节杆(2)上连接有用于夹持风电叶片前缘的弧形夹持部件(3)，弧形夹持部件(3)的弧度与风电叶片前缘的弧度相匹配，另外一根调节杆(2)上连接有用于夹持固定风电叶片后缘的U形夹持固定部件(4)，U形夹持固定部件(4)与弧形夹持部件(3)的开口相对，U形夹持固定部件(4)内侧的弧度与风电叶片后缘的弧度相匹配；相邻两个框架(1)之间通过由两根连接杆(502)交叉构成的交叉杆件(5)相连接，通过交叉杆件(5)的开合能够调节相邻两个框架(1)在风电叶片轴向方向上的间距。
2.根据权利要求1所述的一种减小风电叶片挥舞方向疲劳测试空气阻力的辅助装置，其特征在于，所述调节杆(2)两端部均设有腰形孔，两个腰形孔之间设有多个螺纹孔，弧形夹持部件(3)和U形夹持固定部件(4)均通过与螺纹孔适配的螺钉实现与调节杆(2)的可拆卸连接。
3.根据权利要求1所述的一种减小风电叶片挥舞方向疲劳测试空气阻力的辅助装置，其特征在于，交叉杆件(5)中两根连接杆(502)的交叉点通过连接轴(501)将两根连接杆(502)的中间连接，连接杆(502)的各端部能沿调节杆(2)的腰形孔上下移动。
4.根据权利要求1所述的一种减小风电叶片挥舞方向疲劳测试空气阻力的辅助装置，其特征在于，相邻两个框架(1)之间连接有两个交叉杆件(5)，交叉杆件(5)分别位于框架(1)长轴的两侧。
5.根据权利要求1所述的一种减小风电叶片挥舞方向疲劳测试空气阻力的辅助装置，其特征在于，U形夹持固定部件(4)的两个侧壁上对应设有多组光孔，穿设于光孔中的螺栓与螺母配合能够对风电叶片进行固定。
6.根据权利要求1所述的一种减小风电叶片挥舞方向疲劳测试空气阻力的辅助装置，其特征在于，所述框架(1)、交叉杆件(5)、弧形夹持部件(3)、U形夹持固定部件(4)均为轻质金属件。
7.根据权利要求6所述的一种减小风电叶片挥舞方向疲劳测试空气阻力的辅助装置，其特征在于，所述U形夹持固定部件(4)的开口端套设有用于接触风电叶片的橡胶套。
8.根据权利要求6所述的一种减小风电叶片挥舞方向疲劳测试空气阻力的辅助装置，其特征在于，弧形夹持部件(3)的内壁上固定有与风电叶片外壳体接触的橡胶层。
9.根据权利要求1所述的一种减小风电叶片挥舞方向疲劳测试空气阻力的辅助装置，其特征在于，辅助装置外侧包裹有透明软塑料，各框架(1)上设有多个螺纹孔，通过与螺纹孔适配的螺钉将透明软塑料固定于框架(1)上。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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