CN207318270U - 一种用于风电叶片预埋螺栓套疲劳测试的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于风电叶片预埋螺栓套疲劳测试的试验装置，装置包括：矩形框架，矩形框架包括前梁、后梁、方形拉柱Ⅰ以及方形拉柱Ⅱ，其中，所述前梁和后梁之间平行对称连接方形拉柱Ⅰ、方形拉柱Ⅱ；滑动组件，所述滑动组件滑动设置于所述后梁上并且可以沿矩形框架中心轴线方向来回移动，包括：拉杆Ⅰ、拉杆Ⅱ、受力板、连接板以及转柄Ⅱ；温度传感器，设置于油箱上；控制器，所述力传感器的信号输出端和温度传感器的信号输入端均和所述控制器的信号输入端连接，控制器的信号输出端与液压站内的执行元件的信号输入端连接。本实用新型装置安全可靠、满足实验要求。
Description
技术领域
本实用新型提供一种风电叶片预埋螺栓套疲劳测试的试验装置，主要用于风电叶片预埋螺栓套的疲劳测试。
背景技术
风电叶片预埋螺栓套疲劳测试的试验装置及控制方法的主要功能是对风电叶片预埋螺栓套进行疲劳加载测试。目前，最常用的疲劳加载试验装置，主要有电磁谐振疲劳加载试验装置、电液伺服疲劳加载试验装置。
其中，电磁谐振疲劳加载装置由于采用共振原理设计，因而能够提供较高的共振频率，使实验效率显著提高，另外，该装置结构尺寸较小，没有油污污染。但是，此类装置低频频宽相对较窄，并且载荷驱动能力较弱。
电液伺服疲劳装置由于采用电液伺服技术，能够实现大功率驱动。但是，受到液压元件的限制，难以提供高频载荷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于为测试风电叶片预埋螺栓套疲劳强度，提供一种电液伺服疲劳装置对风电叶片预埋螺栓套进行疲劳加载试验，该装置安全可靠、满足实验要求。
为了实现上述技术目的，本实用新型采用如下的技术方案：
一种用于风电叶片预埋螺栓套疲劳测试的试验装置，包括：
一矩形框架，所述矩形框架的长度大于预埋螺栓套的长度，矩形框架包括前梁、后梁、方形拉柱Ⅰ以及方形拉柱Ⅱ，其中，所述前梁和后梁之间平行对称连接方形拉柱Ⅰ、方形拉柱Ⅱ；
一滑动组件，所述滑动组件滑动设置于所述后梁上并且可以沿矩形框架中心轴线方向来回移动，包括：拉杆Ⅰ、拉杆Ⅱ、受力板、连接板以及转柄Ⅱ，其中，所述后梁上设有两个通孔，分别是第一通孔和第二通孔，第一通孔的轴线和第二通孔的轴线均与所述矩形框架的中轴线平行并且对称分布在矩形框架中轴线的两侧，所述第一通孔内穿设设置有所述拉杆Ⅰ，第二通孔内穿设设置有拉杆Ⅱ，拉杆Ⅰ位于矩形框架外的一端和拉杆Ⅱ位于矩形框架外的一端均与一所述受力板固定连接；
拉杆Ⅰ位于矩形框架内的一端和拉杆Ⅱ位于矩形框架内的一端均与一所述连接板固定连接，连接板上通过一连接轴与一设置于矩形框架内部的转柄Ⅱ连接；
驱动组件，包括：液压站、油缸和转柄Ⅰ，其中，所述前梁上设有一个第三通孔，所述第三通孔的轴线与所述矩形框架的中轴线重合；第三通孔内固定连接油缸，油缸通过管道与液压站连接，油缸的活塞杆与一设置于矩形框架内部的转柄Ⅰ连接；
所述转柄Ⅰ和转柄Ⅱ的轴线重合；
力传感器，设置于后梁和受力板之间；
温度传感器，设置于油箱上；
一控制器，所述力传感器的信号输出端和温度传感器的信号输入端均和所述控制器的信号输入端连接，控制器的信号输出端与液压站内的执行元件的信号输入端连接；
所述执行元件包括：安装在液压站电柜箱内的电机变频器以及伺服电机的伺服阀。
所述受力板上位于力传感器的一侧设有球面垫。
所述前梁的底部和后梁的底部均通过底座连接板连接有底座。
有益效果：
本实用新型与现有技术相比：
第一、采用低频率的电液伺服系统，降低了机体制造工艺的要求，降低了成本；
第二、拉力机使用自动和手动两种控制，提高了容错率；
第三、液压泵在停机或暂停状态时，试验机失去动力，但是安装在液压站内的单向阀能够防止液压油的回流，使试验机能够保持原状态，提高了安全性。
附图说明
图1为本实用新型实施例的风电叶片预埋螺栓套疲劳测试的试验装置安装示意图；
图2为图1的侧视图；
其中，1、前梁；2、后梁底；3、方形拉柱Ⅱ；4、受力板；5、连接板转柄Ⅰ；6、拉杆Ⅰ；7、球面垫；8、锁紧螺母；9、底座；10、连接轴；11、连接螺母；12、拉杆Ⅱ；13、压头；14、座连接板Ⅰ；15、底座连接板Ⅱ；16、油缸；17、转柄Ⅱ；18、前转柄Ⅰ；19、方形拉柱Ⅰ；(B1，B4)、内六角螺钉；(B2，B3，B5，B6)、六角头螺钉；B7、胶木头。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型一种用于风电叶片预埋螺栓套疲劳测试的试验装置包括：油缸、底座连接板Ⅰ、底座连接板Ⅱ、压头、转柄Ⅰ、转柄Ⅱ、连接轴、底座、隔环、锁紧螺母、球面垫、拉杆Ⅰ、拉杆Ⅱ、连接板、受力板、方形拉柱Ⅰ、方形拉柱Ⅱ、前梁、后梁。
方形拉柱Ⅰ与方形拉柱Ⅱ的长度相等，长度的大小至少能保证预埋螺栓套能够装夹在试验机上，并在保证试验能够完成有效的行程。
方形拉柱Ⅰ与方形拉柱Ⅱ都是由H钢制成，若是其他型号的钢材能够满足要求，也能选用。并且在H钢的两端焊接钢板将H的两端端口封口，所焊接的钢板大大小应相同，材料一样，在钢板的中间位置开6个螺纹孔，对螺纹孔数目并不做硬性要求，只要能满足强度需求就可以。
前梁和后梁分在靠近短边边缘的位置开6个螺栓通孔，通孔距离短边的距离与钢板上螺纹孔到钢板边缘的距离相等，通孔能够与钢板上的螺栓孔相配合，前梁和后梁通过螺栓，通孔和螺纹孔固定在方形拉柱Ⅰ和方形拉柱Ⅱ的两端组成矩形框架；前梁，后梁和方形拉柱Ⅰ与方形拉柱Ⅱ的连接也可以用焊接等其他连接方式。
拉杆Ⅰ和拉杆Ⅱ的长度相等材料相同，分别穿过后梁的2个通孔，两个通孔的位置在同一直线上，与后梁长边平行且对称分布，并且拉杆Ⅰ和拉杆Ⅱ的一端在矩形框架内侧，另一端在矩形框架的外侧，拉杆Ⅰ和拉杆Ⅱ在矩形框架外侧伸出的距离相等，拉杆Ⅰ和拉杆Ⅱ位于矩形框架内的一端利用六角头螺钉与连接板固定连接，连接板上通过连接轴与一设置在矩形框架内部的转柄Ⅱ固定连接。
拉杆Ⅰ和拉杆Ⅱ伸出矩形框架的一端分别套入一个隔环，然后将受力板插在拉杆Ⅰ和拉杆Ⅱ上，受力板有球面垫的一面在内侧，隔环起到定位的作用，利用六角头螺钉将受力板固定好。
在受力板和后梁之间利用螺栓固定一个力传感器，力传感器到拉杆Ⅰ和拉杆Ⅱ的距离相等，到后梁2个长边的距离相等，力传感器中间圆孔处固定1个受力杆。
前梁的中间有1个通孔，通孔的外侧利用螺栓固定油缸，油缸活塞杆穿过油缸轴心，油缸活塞杆利用连接螺母固定转柄Ⅰ。
控制部分是由控制系统，传感器和执行元件组成。
控制系统是由HMI，PC，工业控制卡组成，传感器是由变送器，安装在机体上的力传感器和温度传感器组成，执行元件是由作动器，伺服阀和变频器组成。
HMI和工业控制卡是安装在PC上的，HMI成现在PC屏幕上，显示的内容包括当前载荷波形图，当前载荷，目标载荷，循环次数的实时数据，液压站油箱的液位和油温情况，通讯设置模块，数据记录模块，工作控制模块，选择控制模式模块和连锁功能模块。
控制卡与计算机通过PCI总线连接，控制卡内安装有设备管理软件和动态连接库程序。
温度传感器利用螺栓安装在油箱上，变频器安装在液压站内的电柜箱内。
对风电叶片预埋螺栓套进行疲劳试验时，螺栓套试件通过转柄Ⅰ和转柄Ⅱ安装在前梁和后梁之间，液压站对油缸供油，通过油缸活塞杆产生轴向力驱动螺栓套进行疲劳试验。
疲劳测试载荷要求如下：
a、最大交变载荷±600KN；
b、加载最大行程15mm；
c、最大交变载荷频率1Hz。
对于拉挤预埋螺栓套的疲劳测试的基本要求如下：
被测试部件的疲劳载荷加在螺栓上；疲劳载荷的R值＝0.1，为拉-拉载荷；需要做如下的几组载荷值，如下表下所示：
利用本实用新型一种用于风电叶片预埋螺栓套疲劳测试的试验装置进行试验的方法，包括以下几个步骤：
第一步、将风电叶片预埋螺栓套安装在疲劳测试装置的机体上并固定好；
第二步、通过控制器对疲劳试验进行试验的数据设置，确定试件安装正确，数据设置无误后开始加载，对工件进行周期性的拉-拉加载；
第三步、所述力传感器用于对疲劳测试加载时的挤压力进行实时检测，并将检测到的疲劳测试加载的挤压力值信号传递给控制器，控制器内预设疲劳测试加载挤压力阈值并将检测到的疲劳测试加载的挤压力与预设疲劳测试加载的挤压力阈值进行比较，当检测到的疲劳测试加载的挤压力小于预设疲劳测试加载的挤压力阈值时，控制器发送指令给液压系统中的电机变频器以及伺服电机的伺服阀，伺服电机转动提升液压加载力；当检测到的疲劳测试加载的挤压力等于或大于预设疲劳测试加载的挤压力时，控制器发送指令给液压系统中的电机变频器以及伺服电机的伺服阀，伺服电机停止，加载终止，单向阀会防止液压油的回流，使I加载状态不变；
所述温度传感器用于采集液压机构中液压油的温度信号，并将液压油的温度信号发送至所述控制器，控制器内预设有液压油温度阈值，将检测到的液压油的温度值与所述预设液压油温度阈值进行比较，当检测到的液压油的温度小于预设液压油温度阈值时，不动作；当测到的液压油的温度大于或等于预设液压油温度时，控制器发送指令给液压系统中的电机变频器以及伺服电机的伺服阀，伺服电机停止，加载终止。
进一步的，基于数据的采集过程中机械振动，试件疲劳和外界温度的影响会影响试验的准确性，所述控制器采用RMC75E控制器，其内置有基于LMS算法的谐波消除策略和幅值补偿策略能够消除这些影响，使结果更加准确。
Claims (3)
1.一种用于风电叶片预埋螺栓套疲劳测试的试验装置，其特征在于，包括：
一矩形框架，所述矩形框架的长度大于预埋螺栓套的长度，矩形框架包括前梁、后梁、方形拉柱Ⅰ以及方形拉柱Ⅱ，其中，所述前梁和后梁之间平行对称连接方形拉柱Ⅰ、方形拉柱Ⅱ；
一滑动组件，所述滑动组件滑动设置于所述后梁上并且可以沿矩形框架中心轴线方向来回移动，包括：拉杆Ⅰ、拉杆Ⅱ、受力板、连接板以及转柄Ⅱ，其中，所述后梁上设有两个通孔，分别是第一通孔和第二通孔，第一通孔的轴线和第二通孔的轴线均与所述矩形框架的中轴线平行并且对称分布在矩形框架中轴线的两侧，所述第一通孔内穿设设置有所述拉杆Ⅰ，第二通孔内穿设设置有拉杆Ⅱ，拉杆Ⅰ位于矩形框架外的一端和拉杆Ⅱ位于矩形框架外的一端均与一所述受力板固定连接；
拉杆Ⅰ位于矩形框架内的一端和拉杆Ⅱ位于矩形框架内的一端均与一所述连接板固定连接，连接板上通过一连接轴与一设置于矩形框架内部的转柄Ⅱ连接；
驱动组件，包括：液压站、油缸和转柄Ⅰ，其中，所述前梁上设有一个第三通孔，所述第三通孔的轴线与所述矩形框架的中轴线重合；第三通孔内固定连接油缸，油缸通过管道与液压站连接，油缸的活塞杆与一设置于矩形框架内部的转柄Ⅰ连接；
所述转柄Ⅰ和转柄Ⅱ的轴线重合；
力传感器，设置于后梁和受力板之间；
温度传感器，设置于油箱上；
一控制器，所述力传感器的信号输出端和温度传感器的信号输入端均和所述控制器的信号输入端连接，控制器的信号输出端与液压站内的执行元件的信号输入端连接；
所述执行元件包括：安装在液压站电柜箱内的电机变频器以及伺服电机的伺服阀。
2.根据权利要求1所述的用于风电叶片预埋螺栓套疲劳测试的试验装置，其特征在于，所述受力板上位于力传感器的一侧设有球面垫。
3.根据权利要求1所述的用于风电叶片预埋螺栓套疲劳测试的试验装置，其特征在于，所述前梁的底部和后梁的底部均通过底座连接板连接有底座。
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