[实用新型]风力发电机组风轮叶片疲劳加载试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电机组风轮叶片载荷模拟试验技术，尤其是指一种风力发电机组风轮叶片疲劳加载试验装置。

背景技术

风力发电机组风轮叶片载荷模拟试验装置的主要功能是对风力发电机组风轮叶片进行模拟加载试验，其中可分为静力模拟加载和疲劳模拟加载。

对疲劳模拟加载而言，又可分为垂直疲劳加载、水平疲劳加载、扭转疲劳加载以及由垂直、水平、扭转三者不同组合的复合疲劳加载。

对于叶片水平方向的疲劳加载，现有的加载装置及其加载方式有以下几种：

（1）作动器强制加载装置，该装置以大地为支点，作动器连杆对叶片的某个截面施加一水平方向的载荷。这种利用作动器对叶片进行强制往复加载运动的装置能量消耗较大，且加载装置结构较复杂。

（2）液压惯性加载装置，如图1所示，该液压惯性加载装置100安装在叶片10的某个截面的夹具上，通过其中的液压缸101带动质量块102作水平往复运动，其往复频率与叶片10横向固有频率基本一致，依靠质量块102的惯性力对叶片10进行共振加载。这种加载方式虽然是共振加载，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有效效率还不到非伺服系统的40%），且由于该装置涉及泵、阀、缸、蓄能器等诸多液压元件，这些元件本身的疲劳寿命会影响叶片疲劳加载试验的可靠性。

（3）旋转偏心质量块加载装置，如图3a、图3b所示，该加载方式为：被试叶片30横向固定于加载试验支座31上，在叶片30的某个截面上安装叶片夹具32，在叶片夹具32的上部装有旋转偏心质量块加载装置300，对叶片30进行旋转偏心质量块加载。该旋转偏心质量块加载装置300包含：电机301；减速机302，与电机301连接，受电机301驱动，减速机302的输出轴303作旋转运动，其旋转频率与叶片横向固有频率基本一致；连杆304，其一端固定于输出轴303端部，随输出轴303一起旋转；质量块305，其固定于连杆304的另一端，通过连杆304带动质量块305旋转产生离心力对叶片30进行共振加载；环形托架306，由圆环架及支撑圆环架的数个支脚组成，圆环架的圆环尺寸与质量块305旋转轨迹相匹配，数个支脚置于叶片夹具32上，其高度是使圆环架与质量块305底部接触，该环形托架306作用：由于偏心质量块305是悬臂的，其重力将会对装置输出轴303产生较大的弯矩，该环形托架306是支撑偏心质量块305重力的托架，质量块305沿着环形托架306的圆环架为轨道作旋转运动，以减小对装置输出轴303的弯矩。由此可见，由于旋转偏心质量块加载装置300需要环形托架306，结构显得比较复杂，会影响叶片疲劳加载试验的可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种结构简单，功耗少，并能提高叶片疲劳加载试验可靠性的风力发电机组风轮叶片水平方向疲劳加载试验装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种风力发电机组风轮叶片疲劳加载试验装置，所述疲劳加载试验装置对被试叶片进行水平方向疲劳加载模拟试验，被试叶片横向固定于加载试验支座上，在叶片的一个截面上安装叶片夹具，其中所述疲劳加载试验装置包含：

电机，是三相交流电机，固定于所述叶片夹具的底部；

减速机，固定于所述叶片夹具的底部并与所述电机连接，在其输出轴端部设置一个销轴；

连杆，其一端铰接于所述输出轴端部的销轴上；

质量块，其固定于所述连杆的另一端。

所述减速机采用蜗轮减速机或伞齿轮减速机。

本实用新型的有益效果：

本加载试验装置是将被试叶片横向固定于加载试验支座上，在叶片的某个截面上安装叶片夹具，在叶片夹具的底部装有水平方向疲劳加载试验装置，该装置通过偏心质量块旋转产生的离心力对叶片进行水平方向疲劳加载，具有以下特点：

（1）利用偏心质量块旋转频率与叶片横向固有频率基本一致产生共振对叶片进行加载，能够节省加载能量；

（2）由于质量块连杆铰接于减速机输出轴，因此可避免由于质量块自重所产生的对减速机输出轴的弯矩，减少对减速机输出轴及其轴承的损坏，延长装置寿命；

（3）在装置启动时，由于质量块下垂，电机的启动惯性扭矩很小；在装置运行过程中，由于质量块是悬空旋转的，无需克服质量块旋转摩擦阻力，因此电机运行功耗少；