CN218411653U

CN218411653U - 基于使用直线电机的风电叶片疲劳测试加载装置

Info

Publication number: CN218411653U
Application number: CN202222757653.7U
Authority: CN
Inventors: 马寅虎; 刘宗杰; 巨璇; 赵伟; 肖焱; 张颖
Original assignee: Baoding Huayi Wind Turbine Blade And Development Co ltd
Current assignee: Baoding Huayi Wind Turbine Blade And Development Co ltd
Priority date: 2022-10-19
Filing date: 2022-10-19
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2032-10-19

Abstract

本实用新型公开了一种基于使用直线电机的风电叶片疲劳测试加载装置，包括两个对称设置的直线电机和夹持机构，所述夹持机构通过转接件与所述直线电机相连接。采用上述一种基于使用直线电机的风电叶片疲劳测试加载装置，可在叶片多截面实施加载，减少测试截面的过载量，各加载截面直线电机往复运动的同步性可控，每次加载的载荷偏差可控，保证测试数据的稳定性，有效降低测试过程噪声，同时利用叶片的回弹力，减少测试耗能。

Description

基于使用直线电机的风电叶片疲劳测试加载装置

技术领域

本实用新型涉及叶片测试技术领域，尤其是涉及一种基于使用直线电机的风电叶片疲劳测试加载装置。

背景技术

现阶段全尺寸风电叶片挥舞/摆振疲劳测试的加载方式大多还是减速器上安装偏心轮质量，调整偏心轮转速使其与叶片一阶固有频率接近达到共振加载的目的。偏心轮加载主要也有以下几个缺点：1.设备减速器齿轮磨损严重，需经常更换配件；2.如果设备在夹具上固定不牢靠容易发生设备倾倒，砸伤叶片；3.设备噪声大。现有技术中有通过牵引绳与电机配合实现疲劳测试，例如中国专利202111112910.5公开了一种风电叶片疲劳测试系统，这种测试系统依赖牵引绳，牵引绳在测试中消耗较多。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于使用直线电机的风电叶片疲劳测试加载装置，可在叶片多截面实施加载，减少测试截面的过载量，各加载截面直线电机往复运动的同步性可控，每次加载的载荷偏差可控，保证测试数据的稳定性，有效降低测试过程噪声，同时利用叶片的回弹力，减少测试耗能。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于使用直线电机的风电叶片疲劳测试加载装置，包括两个对称设置的直线电机和夹持机构，所述夹持机构通过转接件与所述直线电机相连接。

优选的，所述夹持机构包括两个上下设置的夹具和双头丝杠，两个夹具通过双头丝杠相连接，所述夹具包括固定框以及设置在在固定框内部的若干加强板，所述固定框的上下面以及两端侧面均开设有安装孔。

优选的，所述直线电机包括电机导向杆和电机本体，所述电机本体套设在电机导向杆上，所述电机导向杆上设置有限位块，所述电机导向杆的一端设置有安装板。

优选的，所述转接件包括连接板和加强框，所述加强框一侧与所述连接板相连接，所述电机本体安装在加强框的另一侧。

优选的，两个所述电机导向杆并列对称设置，两个所述连接板分别安装在所述夹具的两侧。

优选的，两个所述电机导向杆中心对称设置，两个所述连接板分别安装在两个夹具上。

一种基于上述使用直线电机的风电叶片疲劳测试加载装置的风电叶片疲劳测试方法，具体步骤如下：

步骤S1：根据疲劳测试方案，安装夹具、应变片和设置电机导向杆的位置；

步骤S2：对叶片进行刚度标定，确定各测点的目标应变值，并对安装完夹具和直线电机的叶片检测其一阶固有频率；

步骤S3：启动控制系统，使得直线电机带动夹具向设定方向往复移动，且使得往复频率与叶片测试方向的一阶固有频率一致；

步骤S4：通过应变片采集实际叶片应变值并与目标应变值比较，并控制直线电机进行调整。

优选的，当进行挥舞方向测试时，在叶片前后缘夹具处安装转接件和直线电机，两个所述电机导向杆并列对称设置；

控制系统启动直线电机向下移动到初始距离后，关闭直线电机，使直线电机在叶片弹力作用下向上移动，直至叶片振动到最高点，再次启动直线电机向下移动，重复上述操作，使得直线电机向下移动的速度越来越快，移动距离越来越大，直到移动距离使测试叶片到达目标载荷，往复运动频率与叶片测试方向的一阶固有频率一致。

优选的，当进行摆振方向测试时，在叶片的压力面和吸力面的夹具上安装转接件和直线电机，两个所述电机导向杆中心对称设置；

控制系统启动直线电机水平移动到设置加载距离后，关闭直线电机，使其在叶片的弹力作用下反向移动，回弹至最大位置后再次启动直线电机使其回到加载距离的位置，重复上述操作。

优选的，当叶片达到测试要求后，采集叶片上测试区间内各测点的实测应变值，并通过控制系统计算与目标应变值的差值，

如果实测应变值偏大控制系统控制直线电机减少运行位移；如果实测应变值偏小控制系统控制直线电机增加运行位移。

因此，本实用新型采用上述一种基于使用直线电机的风电叶片疲劳测试加载装置，具有以下有益效果:

1、采用的夹持机构，可在叶片多截面实施加载，减少测试截面的过载量，同时转接件可以根据实际测试项目安装在不同的位置，实现不同位置的检测。

2、各加载截面直线电机往复运动的同步性可控，每次加载的载荷偏差可控，保证测试数据的稳定性，有效降低测试过程噪声。

3、利用叶片的回弹力，减少测试耗能。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型一种基于使用直线电机的风电叶片疲劳测试加载装置实施例1结构示意图；

图2为本实用新型一种基于使用直线电机的风电叶片疲劳测试加载装置实施例2结构示意图。

图3为本实用新型测试系统原理框图。

附图标记

1、直线电机；11、电机导向杆；111、限位块；112、安装板；12、电机本体；2、夹具；21、固定框；22、加强板；3、双头丝杠；4、转接件；41、连接板；42、加强框；5、叶片；6、木质随形填充。

具体实施方式

实施例

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。

下面结合附图，对本实用新型的实施方式作详细说明。

实施例1

一种基于使用直线电机的风电叶片疲劳测试加载装置，包括两个对称设置的直线电机1和夹持机构，夹持机构通过转接件4与直线电机1相连接。

夹持机构包括两个上下设置的夹具2和双头丝杠3，两个夹具2通过双头丝杠3相连接，连接可靠，夹具2和叶片5之间使用木质随形填充6，保证测试过程夹具不会挤伤叶片5。夹具2包括固定框21以及设置在在固定框21内部的若干加强板22，保证了夹具的强度，且质量相对较轻，固定框21的上下面以及两端侧面均开设有安装孔，便于根据实际需要安装转接件4。

直线电机1包括电机导向杆11和电机本体12，电机本体12套设在电机导向杆11上，电机导向杆11上设置有限位块111，防止直线1电机带动叶片5振幅过大造成叶片5过载太多出现损伤，电机导向杆11的一端设置有安装板112，用于安装固定。转接件4包括连接板41和加强框42，加强框42为梯形，加强框42一侧与连接板41相连接，电机本体12安装在加强框42的另一侧。本实施例进行挥舞方向测试，两个电机导向杆11并列对称设置，两个连接板41分别安装在夹具2的两侧。

具体测试方法如下：

进行挥舞方向测试，在叶片5前后缘夹具处安装转接件4和直线电机1，两个电机导向杆11并列对称设置，如图1所示。

具体步骤如下：

步骤S1：根据挥舞方案进行挥舞方向测试时，在叶片5前后缘夹具处安装转接件4和直线电机5，两个电机导向杆11并列对称设置方案，安装夹具、应变片和设置电机导向杆的位置，本实施例中，在叶片5前后缘夹具处安装转接件和直线电机，两个电机导向杆11并列对称设置，挥舞方向需要将电机导向杆11通过安装板112与地面通过螺栓固定牢靠。

步骤S2：对叶片进行刚度标定，确定各测点的目标应变值，并对安装完夹具和直线电机的叶片检测其一阶固有频率。

步骤S3：启动控制系统，使得直线电机1带动夹具2向设定方向往复移动，且往复频率与叶片测试方向一阶固有频率一致。控制系统启动直线电机1向下移动到初始距离后，关闭直线电机1，使其在叶片5的弹力作用下向上移动，直至叶片振动到最高点，再次启动直线电机1向下移动，重复上述操作，使得直线电机1向下移动的速度越来越快，移动距离越来越大，直到移动距离使测试叶片到达目标载荷，往复运动频率与叶片测试方向一阶固有频率一致。

步骤S4：通过应变片采集实际叶片应变值并与目标应变值比较，并控制直线电机1进行调整。即当叶片5达到测试要求后，采集叶片5上测试区间内各测点的实测应变值，并通过控制系统计算与目标应变值的差值。

如果实测应变值偏大控制系统控制直线电机1减少运行位移；如果实测应变值偏小控制系统控制直线电机1增加运行位移。使叶片实测应变值始终处于一个稳定的范围，减小叶片因过载造成的损伤，或者因为未达到目标应变延长测试时间。

本实施例中还设置有其他传感器装置，均为叶片测试常规设置，在此不再详细描述。

实施例2

本实施例与实施例1区别在于电机导向杆11设置不同，两个电机导向杆11中心对称设置，两个连接板41分别安装在两个夹具2上。如图2所示。

具体测试方法如下：

步骤S1：根据摆振方案进行摆振方向测试时，在叶片5的压力面和吸力面的夹具2上安装转接件4和直线电机1，两个电机导向杆11中心对称设置。

步骤S2：对叶片5进行刚度标定，确定各测点的目标应变值，并对安装完夹具和直线电机的叶片检测其一阶固有频率。

步骤S3：控制系统启动直线电机1水平移动到设置加载距离后，关闭直线电机1，使其在叶片5的弹力作用下反向移动，回弹至最大位置后再次启动直线电机1使其回到加载距离的位置，重复上述操作。

步骤S4：通过应变片采集实际叶片应变值并与目标应变值比较，并控制直线电机1进行调整。当叶片5达到测试要求后，采集叶片上测试区间内各测点的实测应变值，并通过控制系统计算与目标应变值的差值，

因此，本实用新型采用上述一种基于使用直线电机的风电叶片疲劳测试加载装置及其方法，可在叶片多截面实施加载，减少测试截面的过载量，各加载截面直线电机往复运动的同步性可控，每次加载的载荷偏差可控，保证测试数据的稳定性，有效降低测试过程噪声，同时利用叶片的回弹力，减少测试耗能。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种基于使用直线电机的风电叶片疲劳测试加载装置，其特征在于：包括两个对称设置的直线电机和夹持机构，所述夹持机构通过转接件与所述直线电机相连接；所述夹持机构包括两个上下设置的夹具和双头丝杠，两个所述夹具通过双头丝杠相连接，所述夹具包括固定框以及设置在固定框内部的若干加强板，所述固定框的上下面以及两端侧面均开设有安装孔。

2.根据权利要求1所述的一种基于使用直线电机的风电叶片疲劳测试加载装置，其特征在于：所述直线电机包括电机导向杆和电机本体，所述电机本体套设在电机导向杆上，所述电机导向杆上设置有限位块，所述电机导向杆的一端设置有安装板。

3.根据权利要求2所述的一种基于使用直线电机的风电叶片疲劳测试加载装置，其特征在于：所述转接件包括连接板和加强框，所述加强框一侧与所述连接板相连接，所述电机本体安装在加强框的另一侧。

4.根据权利要求3所述的一种基于使用直线电机的风电叶片疲劳测试加载装置，其特征在于：两个所述电机导向杆并列对称设置，两个所述连接板分别安装在所述夹具的两侧。

5.根据权利要求3所述的一种基于使用直线电机的风电叶片疲劳测试加载装置，其特征在于：两个所述电机导向杆中心对称设置，两个所述连接板分别安装在两个夹具上。