CN112393894A - 一种风电叶片主承载结构及其部件级测试工装 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风电叶片主承载结构及其部件级测试工装，包括叶片主承载结构，所述叶片主承载结构包括PS侧梁帽、抗剪切腹板和SS侧梁帽，抗剪切腹板顶部固定连接至PS侧梁帽底部，抗剪切腹板底部固定连接至SS侧梁帽。本发明所述的一种风电叶片主承载结构及其部件级测试工装采用了全新的不同于材料测试的结构测试，而且部件级测试不同于材料测试，属于结构性测试，用叶片主承载结构代替叶片全尺寸结构，不仅可以规避模拟叶片的实际结构受载情况，而且大大降低了成本和风险，经济实用，易于推广。

Description

一种风电叶片主承载结构及其部件级测试工装

技术领域

本发明属于风电叶片复合材料领域，尤其是涉及一种风电叶片主承载结构及其部件级测试工装。

背景技术

随着风电行业平价上网时代来临，为降低度电成本和提高经济效益，各风电供应商推出的风电机组单机容量不断增大，作为核心关键的叶片也呈大型化发展的趋势。同时，复合材料叶片尺寸、自重以及承载载荷增加也给其结构的可靠性带来了新的挑战。为研究复合材料叶片结构和其失效机理，通常采用全尺寸叶片的破坏性实验和疲劳试验来实现，而随着大叶片发展，全尺寸叶片破坏性实验的经济成本和技术风险也急剧上升，因此，以风电叶片主要结构为研究对象，设计、制作主承载部件并开展风电叶片部件级测试实验并认为是一种有效且经济安全的方式。另外，现在风电行业所有的测试都是基于材料级测试，测试材料的属性；或者叶片全尺寸测试，做的是产品试验，从而导致风险和成本都特别高。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种风电叶片主承载结构，以解决现有技术的技术风险高以及成本高的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种风电叶片主承载结构，包括叶片主承载结构，所述叶片主承载结构包括PS侧梁帽、抗剪切腹板和SS侧梁帽，抗剪切腹板顶部固定连接至PS侧梁帽底部，抗剪切腹板底部固定连接至SS侧梁帽。

进一步的，所述PS侧梁帽和SS侧梁帽结构相同，且二者为长方形结构，PS侧梁帽的长度范围为0.5m-5m，宽度范围为50mm-200mm。

进一步的，所述PS侧梁帽为纺锤形结构。

进一步的，所述PS侧梁帽为哑铃形结构。

进一步的，所述抗剪切腹板为“C”型结构。

进一步的，所述抗剪切腹板为“I”型结构，且抗剪切腹板、PS侧梁帽和SS侧梁帽形成“工”字形结构。

进一步的，所述抗剪切腹板的数量为2个，2个抗剪切腹板对称设置，且抗剪切腹板、PS侧梁帽和SS侧梁帽形成“II”形结构。

进一步的，所述抗剪切腹板还设有2个外侧粘接角，2个外侧粘接角均为直角结构，2个外侧粘接角分别位于抗剪切腹板两端。

进一步的，所述PS侧梁帽上还设有若干应变传感器，应变传感器信号连接至控制器。

相对于现有技术，本发明所述的一种风电叶片主承载结构具有以下优势：

(1)本发明所述的一种风电叶片主承载结构，用叶片主承载结构代替叶片全尺寸结构，不仅可以规避模拟叶片的实际结构受载情况，而且大大降低了成本和风险，经济实用，易于推广，而且其PS侧梁帽具有多种形状，提高了本叶片主承载结构的实用性。

本发明的另一目的在于提出一种风电叶片主承载结构的部件级测试工装，以解决现有技术的技术风险高、成本高以及测试方法单一的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种风电叶片主承载结构的部件级测试工装，包括工装机构，所述工装机构包括工装台、液压缸和控制器，工装台上方固定安装液压缸，液压缸底部固定连接至PS侧梁帽，液压缸信号连接至控制器；

所述工装台包括一体成型结构的工装台本体、顶梁和2个支撑架，工装台本体为U型框架结构，工装台本体顶部固设顶梁，顶梁中部固定安装液压缸，工装台本体底部两侧分别固设一个用于支撑SS侧梁帽的支撑架。

相对于现有技术，本发明所述的一种风电叶片主承载结构的部件级测试工装具有以下优势：

(1)本发明所述的一种风电叶片主承载结构的部件级测试工装采用了全新的不同于材料测试的结构测试，而且部件级测试不同于材料测试，属于结构性测试，另外，在新型大型叶片设计时，主承载的部件级的实验可以对设计进行辅助验证和优化，降低叶片制作成本和全尺寸叶片破坏实验时的技术风险。

(2)本发明所述的一种风电叶片主承载结构的部件级测试工装结构简单，设计合理，而且部件级测试既可以进行单次破坏性静力试验，也可以进行多次疲劳性实验，节省成本，针对叶片生产中产生的工艺性缺陷，可以采用部件级实验模拟其对叶片结构的影响，为指定工艺维修标准的制定具有指导意义。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种风电叶片主承载结构及其部件级测试工装整体结构示意图；

图2为图1中A的放大图；

图3为本发明实施例所述的一种风电叶片主承载结构其叶片主承载结构“工”字形结构示意图；

图4为本发明实施例所述的一种风电叶片主承载结构其叶片主承载结构“II”形结构示意图；

图5为本发明实施例所述的一种风电叶片主承载结构其叶片主承载结构“工”字形带外侧粘接角的结构示意图；

图6为本发明实施例所述的一种风电叶片主承载结构其叶片主承载结构“II”形带外侧粘接角的结构示意图；

图7为本发明实施例所述的一种风电叶片主承载结构其PS侧梁帽长方形结构示意图；

图8为本发明实施例所述的一种风电叶片主承载结构其PS侧梁帽纺锤结构示意图；

图9为本发明实施例所述的一种风电叶片主承载结构其PS侧梁帽哑铃结构示意图。

附图标记说明：

1-叶片主承载结构；11-PS侧梁帽；12-抗剪切腹板；121-外侧粘接角；13-SS侧梁帽；2-工装机构；21-工装台；211-工装台本体；212-顶梁；213-支撑架；22-液压缸。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图9所示，一种风电叶片主承载结构，包括叶片主承载结构1，所述叶片主承载结构1包括PS侧梁帽11、抗剪切腹板12和SS侧梁帽13，抗剪切腹板12顶部固定连接至PS侧梁帽11底部，抗剪切腹板12底部固定连接至SS侧梁帽13，在实际使用时，PS侧梁帽11与抗剪切腹板12之间以及抗剪切腹板12与SS侧梁帽13之间连接方式均可以为粘接剂粘接，用叶片主承载结构代替叶片全尺寸结构，不仅可以规避模拟叶片的实际结构受载情况，而且大大降低了成本和风险，经济实用，易于推广，而且其PS侧梁帽11具有多种形状，提高了本叶片主承载结构1的实用性。

所述PS侧梁帽11和SS侧梁帽13结构相同，且二者为长方形结构，PS侧梁帽11的长度范围为0.5m-5m，宽度范围为50mm-200mm，在实际测试时，工作人员可以根据实际情况选定叶片主承载结构1尺寸大小。

所述PS侧梁帽11为纺锤形结构，以便于适用于是试验实际的需要，这是因为不同的形状叶片样件，受力情况不一样。

所述PS侧梁帽11为哑铃形结构，提高了本叶片主承载结构1的实用性。

所述抗剪切腹板12为“C”型结构，以便于适用于实际测试需求。

所述抗剪切腹板12为“I”型结构，且抗剪切腹板12、PS侧梁帽11和SS侧梁帽13形成“工”字形结构。

所述抗剪切腹板12的数量为2个，2个抗剪切腹板12对称设置，且抗剪切腹板12、PS侧梁帽11和SS侧梁帽13形成“II”形结构。

所述抗剪切腹板12还设有2个外侧粘接角121，2个外侧粘接角121均为直角结构，2个外侧粘接角121分别位于抗剪切腹板12的两端，外侧粘接角121可以提高叶片刚度，提高抗剪切腹板12强度。

所述PS侧梁帽11上还设有若干应变传感器，应变传感器信号连接至控制器，这样在实际测试时应变传感器以便于实时将叶片主承载结构1的应变力传送给控制器，而且方便快捷。

一种风电叶片主承载结构的部件级测试工装，包括工装机构2，所述工装机构2包括工装台21、液压缸22和控制器，工装台21上方固定安装液压缸22，液压缸22底部固定连接至PS侧梁帽11，液压缸22信号连接至控制器；

所述工装台21包括一体成型结构的工装台本体211、顶梁212和2个支撑架213，工装台本体211为U型框架结构，工装台本体211顶部固设顶梁212，顶梁212中部固定安装液压缸22，工装台本体211两侧分别固设一个用于支撑SS侧梁帽13的支撑架213，支撑架213与叶片主承载结构1接触可以为圆形接触，也可以为矩形接触，在实际使用时，工装台21为一体式结构，中间连接采用栓接或焊接，液压缸22上方可以安装若干载荷传感器，以便于将液压缸22时刻监测载荷变化并传给控制器，所述液压缸22底部还可以设有用于连接叶片主承载结构1的加载支架，加载支架可以分为单点加载，也可以为双点加载，并且加载间距可调，加载支架为现有技术。

所述控制器为PLC，控制器的型号为CPU224XP，所述液压缸22的型号为RMCFPY-50，应变传感器型号为YBP。

一种风电叶片主承载结构及其部件级测试工装的工作原理：

在实际测试时，工作人员搭建好叶片主承载结构1和工装机构2，并手动启动控制器，控制器控制液压缸22开始工作，液压缸22缓慢向下压叶片主承载结构1使之产生形变(液压缸22的测试速度为0.1–5KN/S)，与此同时，液压缸22上的载荷传感器感应到载荷力将信号传送给控制器，PS侧梁帽11上的应变传感器感应到应变力并将信号传送给控制器，控制器收到信号后与数据库进行比对，判定叶片主承载结构1的受载情况。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风电叶片主承载结构，其特征在于：包括叶片主承载结构(1)，所述叶片主承载结构(1)包括PS侧梁帽(11)、抗剪切腹板(12)和SS侧梁帽(13)，抗剪切腹板(12)顶部固定连接至PS侧梁帽(11)底部，抗剪切腹板(12)底部固定连接至SS侧梁帽(13)。

2.根据权利要求1所述的一种风电叶片主承载结构，其特征在于：所述PS侧梁帽(11)和SS侧梁帽(13)结构相同，且二者为长方形结构，PS侧梁帽(11)的长度范围为0.5m-5m，宽度范围为50mm-200mm。

3.根据权利要求1所述的一种风电叶片主承载结构，其特征在于：所述PS侧梁帽(11)为纺锤形结构。

4.根据权利要求1所述的一种风电叶片主承载结构，其特征在于：所述PS侧梁帽(11)为哑铃形结构。

5.根据权利要求1所述的一种风电叶片主承载结构，其特征在于：所述抗剪切腹板(12)为“C”型结构。

6.根据权利要求1所述的一种风电叶片主承载结构，其特征在于：所述抗剪切腹板(12)为“I”型结构，且抗剪切腹板(12)、PS侧梁帽(11)和SS侧梁帽(13)形成“工”字形结构。

7.根据权利要求1所述的一种风电叶片主承载结构，其特征在于：所述抗剪切腹板(12)的数量为2个，2个抗剪切腹板(12)对称设置，且抗剪切腹板(12)、PS侧梁帽(11)和SS侧梁帽(13)形成“II”形结构。

8.根据权利要求1所述的一种风电叶片主承载结构，其特征在于：所述抗剪切腹板(12)还设有2个外侧粘接角(121)，2个外侧粘接角(121)均为直角结构，2个外侧粘接角(121)分别位于抗剪切腹板(12)两端。

9.根据权利要求1所述的一种风电叶片主承载结构，其特征在于：所述PS侧梁帽(11)上还设有若干应变传感器，应变传感器信号连接至控制器。

10.根据权利要求1至9任一所述的一种风电叶片主承载结构的部件级测试工装，其特征在于：包括工装机构(2)，所述工装机构(2)包括工装台(21)、液压缸(22)和控制器，工装台(21)上方固定安装液压缸(22)，液压缸(22)底部固定连接至PS侧梁帽(11)，液压缸(22)信号连接至控制器；

所述工装台(21)包括一体成型结构的工装台本体(211)、顶梁(212)和2个支撑架(213)，工装台本体(211)为U型框架结构，工装台本体(211)顶部固设顶梁(212)，顶梁(212)中部固定安装液压缸(22)，工装台本体(211)底部两侧分别固设一个用于支撑SS侧梁帽(13)的支撑架(213)。

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