[实用新型]一种适用于风电叶片的疲劳加载试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及疲劳加载试验技术领域，具体是涉及一种适用于风电叶片的疲劳加载试验装置。

背景技术

风力发电是一种运用风力发电机组把风的动能转变成机械能，再把机械转化为电力动能的技术，而风力发电机组的风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，风轮通常由数根具有螺旋面的叶片组成。当风吹向叶片时，叶片上产生气动力驱动风轮转动。因而，叶片的翼型设计和结构形式会直接影响风力发电机组的性能和功率。

由于叶片是直接与空气接触的，因此，叶片所用材料将直接影响它的寿命。为确保在野外极其恶劣的环境中能够长期地安全运行，对叶片材料提出了密度小、抗疲劳强度高、力学性能优越的要求。为了测试叶片在整个生命周期内的可靠性，通常需要对叶片进行疲劳加载试验。

风电叶片的现有加载装置及其加载方式有以下几种：

第一种，采用作动器强制加载方式。其中，图1为背景技术中以作动器作强制加载的疲劳加载试验装置的立体图。如图1所示，该试验方式为：被试叶片200横向固定于加载试验支座上，在被试叶片200的某个截面上安装叶片夹具401，在叶片夹具401上安装有液压作动器402，液压作动器402以大地为支点对叶片200的某个截面施加一垂直方向的载荷。这种利用作动器402对叶片200进行强制往复疲劳加载运动的装置能耗较大，且加载装置结构较复杂。

第二种，采用液压惯性加载方式。其中，图2为背景技术中以液压惯性作加载的疲劳加载试验装置的立体图。如图2所示，该试验方式为：被试叶片200横向固定于加载试验支座上，在被试叶片200的某个截面上安装叶片夹具501，在叶片夹具501上部安装有液压惯性加载装置502，通过其中的液压缸503带动质量块504作垂直往复运动，其往复频率与叶片200的固有频率基本一致，依靠质量块504往复运动的惯性力对叶片200进行共振加载。这种加载方式虽然是对叶片进行自由激振加载，但其中液压缸的往复运动需要依靠电液伺服系统得以实现，而电液伺服系统结构复杂，控制要求高，能耗大，效率低(电液伺服系统的最大理论有效效率仅为38.5％)，且由于该装置涉及驱动电机、泵、阀、缸、蓄能器等诸多元器件，这些元器件本身的疲劳寿命会影响叶片疲劳加载试验的可靠性。

第三种，采用旋转偏心质量块加载方式。其中，图3为背景技术中以旋转偏心质量块作加载的疲劳加载试验装置的立体图。如图3所示，该加载方式为：在被试叶片200的某个截面上安装叶片夹具601，在叶片夹具601的上部安装有旋转偏心质量块加载装置602，该旋转偏心质量块加载装置602的电机603驱动减速机604，其输出轴605带动旋转臂606作旋转运动，旋转臂606的另一端固定有质量块607，其旋转频率与叶片的固有频率基本一致，质量块607旋转产生离心力对叶片200进行自由振动加载。

相对于第一种强制加载方式存在的加载耗能大问题；第二种和第三种加载方式虽然能够使叶片产生共振，节约能耗，但这些加载方式均需设置比较复杂的传动系统，不但加载装置自身存在疲劳磨损的问题，而且安装在叶片上的加载装置的自重也将影响加载试验效果，对于大型、超大型叶片而言，影响尤为突出。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种适用于风电叶片的疲劳加载试验装置，旨在避免因转换效率影响风电叶片的疲劳加载试验可靠性，并提高能量利用率。

具体技术方案如下：

一种适用于风电叶片的疲劳加载试验装置，具有这样的特征，包括：装夹在风电叶片试验部位的叶片夹具和位于叶片夹具正下方的加载机构，其中，加载机构包含：衔铁芯棒，由一双万向铰连接至叶片夹具的底部；螺旋管线圈，轴向套装在衔铁芯棒的外围并与外部控制电路连接；以及底座，用于支撑并固定螺旋管线圈；并且，螺旋管线圈驱动衔铁芯棒轴向往复移动。

进一步地，在本实用新型提供的适用于风电叶片的疲劳加载试验装置中，还可以具有这样的特征：叶片夹具包含：开设有仿形孔的夹持体，套装在夹持体外部的框架，以及位于框架底部的横杆。

进一步地，在本实用新型提供的适用于风电叶片的疲劳加载试验装置中，还可以具有这样的特征：双万向铰的上端固定在横杆的中间位置，并且，双万向铰的下端与衔铁芯棒连接。

进一步地，在本实用新型提供的适用于风电叶片的疲劳加载试验装置中，还可以具有这样的特征：衔铁芯棒与螺旋管线圈之间具有间隙。

进一步地，在本实用新型提供的适用于风电叶片的疲劳加载试验装置中，还可以具有这样的特征：间隙的宽度为1毫米至2毫米。