本實用新型涉及技術(shù)疲勞試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電是一種運用風(fēng)力發(fā)電機組把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變成機械能，再把機械能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)，而風(fēng)力發(fā)電機組的風(fēng)輪是把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的重要部件，風(fēng)輪通常由數(shù)根具有螺旋面的葉片組成。當(dāng)風(fēng)吹向葉片時，葉片上產(chǎn)生氣動力驅(qū)動風(fēng)輪轉(zhuǎn)動。因而，葉片的翼型設(shè)計和結(jié)構(gòu)形式會直接影響風(fēng)力發(fā)電機組的性能和功率。

由于葉片是直接與空氣接觸的，因此，葉片所用材料將直接影響它的壽命。為確保在野外極其惡劣的環(huán)境中能夠長期地安全運行，對葉片材料提出了密度小、抗疲勞強度高、力學(xué)性能優(yōu)越的要求。為了測試葉片在整個生命周期內(nèi)的可靠性，通常需要對葉片進(jìn)行抗疲勞試驗。

如中國實用新型專利(CN 201540229 U)公開了一種兆瓦級風(fēng)電機組葉片疲勞試驗裝置，其由葉片夾持工裝、關(guān)節(jié)連接接頭、力傳感器、大位移液壓伺服加載作動器、支撐基座、與疲勞試驗控制系統(tǒng)構(gòu)成，其中，支撐基座與大位移液壓伺服加載作動器連接，大位移液壓伺服加載作動器與力傳感器連接，力傳感器與關(guān)節(jié)連接接頭連接、關(guān)節(jié)連接接頭與葉片夾持工裝連接，疲勞試驗控制系統(tǒng)與大位移液壓伺服加載作動器連接。該兆瓦級風(fēng)電機組葉片疲勞試驗裝置采用液壓力向葉片豎向加載，從而進(jìn)行揮舞方向上的疲勞加載試驗。但是，此種兆瓦級風(fēng)電機組葉片疲勞試驗裝置只能進(jìn)行葉片揮舞方向上的疲勞加載試驗，而無法同時進(jìn)行葉片擺振方向上的疲勞加載試驗。并且，此種采用大位移液壓伺服加載作動器對風(fēng)電葉片進(jìn)行強制加載需要消耗更多的能量。

針對上述情況，中國實用新型專利(CN 202471379 U)公開了一種大型風(fēng)輪葉片擺振方向疲勞試驗裝置，包含激振器和葉片夾具，激振器上有可調(diào)速電機，可調(diào)速電機的輸出軸上連接橫連桿，橫連桿外端連接配重軸桿，配重軸桿上有配重體，在電機座的一側(cè)連接葉片夾具。所述的大型風(fēng)輪葉片擺振方向疲勞試驗裝置，采用共振試驗方法的原理并在低于風(fēng)輪葉片固有頻率的很窄的頻率范圍內(nèi)激振風(fēng)輪葉片，使風(fēng)輪葉片在擺振方向下做循環(huán)反復(fù)運動，直到滿足所要求的循環(huán)次數(shù)，從而實現(xiàn)風(fēng)輪葉片擺振方向的疲勞試驗。

但是，無論是上述的兆瓦級風(fēng)電機組葉片疲勞試驗裝置，還是上述的大型風(fēng)輪葉片擺振方向疲勞試驗裝置，均無法同時對葉片進(jìn)行豎向和橫向的復(fù)合疲勞加載試驗。因而脫離葉片的實際使用工況,加載效果不甚理想,這就使得疲勞加載試驗的可靠性和試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性均有待提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，現(xiàn)提供一種適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置，旨在能夠?qū)︼L(fēng)電葉片進(jìn)行揮舞方向和擺振方向的復(fù)合疲勞加載試驗。

具體技術(shù)方案如下：

一種適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置，用于對風(fēng)電葉片進(jìn)行揮舞方向和擺振方向的復(fù)合疲勞加載試驗具有這樣的特征，包括：風(fēng)電葉片夾具，套裝在風(fēng)電葉片某段截面上；第一豎向電動加載模塊，安裝于組風(fēng)電葉片夾具的前端；第二豎向電動加載模塊，安裝于組風(fēng)電葉片夾具的后端；第一橫向電動加載模塊，安裝于組風(fēng)電葉片夾具的頂端；以及第二橫向電動加載模塊，安裝于組風(fēng)電葉片夾具的底端；其中，第一豎向電動加載模塊和第二豎向電動加載模塊用于對風(fēng)電葉片進(jìn)行豎向往復(fù)式疲勞加載，第一橫向電動加載模塊和第二橫向電動加載模塊用于對風(fēng)電葉片進(jìn)行橫向往復(fù)式疲勞加載。

進(jìn)一步地，在本實用新型提供的適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置中，還可以具有這樣的特征，第一豎向電動加載模塊包括：前框架，與風(fēng)電葉片夾具的前端搭接；第一配重體，與前框架的頂部彈性連接；以及第一驅(qū)動裝置，豎向安裝在前框架的頂部，并驅(qū)動第一配重體在前框架內(nèi)豎向往復(fù)移動。

進(jìn)一步地，在本實用新型提供的適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置中，還可以具有這樣的特征，第一配重體包含：一方箱，頂部由兩根分設(shè)于第一驅(qū)動裝置兩側(cè)的彈簧與前框架的頂部連接；若干質(zhì)量塊，可拆卸地安裝在方箱的前側(cè)壁或/和后側(cè)壁。

進(jìn)一步地，在本實用新型提供的適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置中，還可以具有這樣的特征：前框架設(shè)有豎向貫穿方箱的導(dǎo)軌，并且，方箱安裝有沿導(dǎo)軌滑動的滑靴。

進(jìn)一步地，在本實用新型提供的適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置中，還可以具有這樣的特征：第一驅(qū)動裝置為電動推桿。

進(jìn)一步地，在本實用新型提供的適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置中，還可以具有這樣的特征，第二豎向電動加載模塊包括：后框架，與風(fēng)電葉片夾具的后端搭接；第二配重體，與后框架的底部彈性連接；以及第二驅(qū)動裝置，豎向安裝在后框架的底部，并驅(qū)動第二配重體在后框架內(nèi)豎向往復(fù)移動。

進(jìn)一步地，在本實用新型提供的適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置中，還可以具有這樣的特征，第一橫向電動加載模塊包括：上框架，與風(fēng)電葉片夾具的頂端搭接；第三配重體，可移動地安裝在所述上框架上；以及第三驅(qū)動裝置，橫向安裝在上框架的后部，并驅(qū)動第三配重體在上框架內(nèi)橫向往復(fù)移動。

進(jìn)一步地，在本實用新型提供的適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置中，還可以具有這樣的特征，第三配重體包含：一方箱，與所述第三驅(qū)動裝置連接；若干質(zhì)量塊，可拆卸地安裝在方箱的上側(cè)壁或/和下側(cè)壁。

進(jìn)一步地，在本實用新型提供的適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置中，還可以具有這樣的特征：上框架

設(shè)有橫向貫穿方箱的導(dǎo)軌，并且，方箱安裝有沿導(dǎo)軌滑動的滑靴。

進(jìn)一步地，在本實用新型提供的適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置中，還可以具有這樣的特征，第二橫向電動加載模塊包括：下框架，與風(fēng)電葉片夾具的底端搭接；第四配重體，可移動地安裝在所述下框架上；以及第四驅(qū)動裝置，橫向安裝在下框架的前部，并驅(qū)動第四配重體在下框架內(nèi)橫向往復(fù)移動。

上述技術(shù)方案的積極效果是：

本實用新型提供的適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置中，通過在風(fēng)電葉片夾具的前端和后端分別設(shè)置第一豎向電動加載模塊和第二豎向電動加載模塊，并由第一豎向電動加載模塊和第二豎向電動加載模塊利用質(zhì)量同步地往復(fù)運動產(chǎn)生的慣性力同時對風(fēng)電葉片進(jìn)行豎向(揮舞方向)往復(fù)式疲勞加載；通過在風(fēng)電葉片夾具的頂端和底端分別設(shè)置第一橫向電動加載模塊和第二橫向電動加載模塊，并由第一橫向電動加載模塊和第二橫向電動加載模塊利用質(zhì)量同步地往復(fù)運動產(chǎn)生的慣性力同時對風(fēng)電葉片進(jìn)行橫向(擺振方向)往復(fù)式疲勞加載，從而實現(xiàn)風(fēng)電葉片的揮舞方向和擺振方向的復(fù)合疲勞加載，更加符合風(fēng)電葉片的使用工況,提高加載效果,縮短疲勞加載試驗周期,并有效提高疲勞加載試驗的可靠性和試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

并且，本實用新型提供的適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置中，通過利用慣性質(zhì)量往復(fù)運動頻率與風(fēng)電葉片加載方向固有頻率基本一致產(chǎn)生共振對風(fēng)電葉片進(jìn)行疲勞加載，不僅節(jié)省加載能量，在加載試驗過程中，不會對風(fēng)電葉片產(chǎn)生縱向力和局部彎矩，因而還具有安全性好，無需防護(hù)裝置的優(yōu)點。

另外，本實用新型提供的適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、功率重量比高、能有效降低因疲勞加載試驗裝置自重對風(fēng)電葉片加載效果的影響等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本實用新型的實施例一中提供的風(fēng)電葉片在進(jìn)行復(fù)合疲勞加載試驗的安裝示意圖。

圖2為本實用新型的實施例一中提供的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置的立體圖。

圖3為本實用新型的實施例一中提供的第一豎向電動加載模塊的立體圖。

圖4為本實用新型的實施例一中提供的第一橫向電動加載模塊的立體圖。

圖5為本實用新型的實施例一中提供的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置在另一視覺方向上的立體圖。

圖6為本實用新型的實施例二中提供的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置的立體圖。

圖7為本實用新型的實施例三中提供的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置的立體圖。

具體實施方式

為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實施例結(jié)合附圖1至圖7對本實用新型提供的適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置作具體闡述。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“前端”、“后端”、“頂端”、“底端”、“左側(cè)”、“右側(cè)”、“頂部”、“底部”、“前部”、“后部”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“搭接”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

<實施例一>

在本實施例提供的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置適用于風(fēng)電葉片，用于對風(fēng)電葉片進(jìn)行豎向和橫向的復(fù)合疲勞加載試驗，如圖1所示，風(fēng)電葉片200橫向固定于加載試驗支座300上。在本實施例中，將風(fēng)電葉片200的長度方向定義為縱向，垂直于縱向的水平方向定義為橫向(即風(fēng)電葉片200的擺振方向)，并將垂直于縱向的豎直方向定義為豎向(即風(fēng)電葉片200的揮舞方向)。

如圖2和圖3所示，往復(fù)式疲勞加載試驗裝置100包括：風(fēng)電葉片夾具1、第一豎向電動加載模塊2、第二豎向電動加載模塊3、第一橫向電動加載模塊4、以及第二橫向電動加載模塊5。其中，風(fēng)電葉片夾具1套裝在風(fēng)電葉片200的某段截面上，第一豎向電動加載模塊2安裝于組風(fēng)電葉片夾具1的前端，第二豎向電動加載模塊3安裝于組風(fēng)電葉片夾具1的后端，第一橫向電動加載模塊4安裝于組風(fēng)電葉片夾具1的頂端，第二橫向電動加載模塊5安裝于組風(fēng)電葉片夾具1的底端。

在本實施例中，第一豎向電動加載模塊2和第二豎向電動加載模塊3利用慣性質(zhì)量往復(fù)運動頻率與風(fēng)電葉片200加載方向固有頻率基本一致產(chǎn)生的共振對風(fēng)電葉片200進(jìn)行豎向(揮舞方向)往復(fù)式疲勞加載。

第一豎向電動加載模塊2包括：前框架21、第一配重體22、以及第一驅(qū)動裝置23。具體的，前框架21與風(fēng)電葉片夾具1的前端搭接，前框架21由兩根縱梁(21a、21b)和兩根豎梁(21c、21d)搭接形成。第一配重體22與前框架21的頂部彈性連接，作為優(yōu)選的技術(shù)方案，第一配重體22包含：一方箱221和若干質(zhì)量塊222。第一驅(qū)動裝置23豎向安裝在前框架21的頂部，用于驅(qū)動第一配重體22在前框架21內(nèi)豎向往復(fù)移動進(jìn)行加載。

其中，鑒于電動推桿具有傳動效率高、磨損小的優(yōu)點，第一驅(qū)動裝置23優(yōu)選為電動推桿，電動推桿豎向安裝在上縱梁21a的頂部，并且，電動推桿的推桿231貫穿上縱梁21a并與方箱221連接。此種驅(qū)動方式可提高往復(fù)式疲勞加載試驗裝置自身的效率和可靠性、延長壽命，同時還能提高風(fēng)電葉片疲勞加載試驗的可靠性。

在本實施例中，方箱221的頂部由兩根分設(shè)于第一驅(qū)動裝置23兩側(cè)的彈簧24與前框架21的頂部連接，并且，若干質(zhì)量塊222可拆卸地安裝在方箱221的前側(cè)壁和后側(cè)壁。當(dāng)然，若干質(zhì)量塊222也可以是安裝在方箱221的前側(cè)壁或右側(cè)壁，另外，質(zhì)量塊222之間可相互橫向堆疊。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，前框架21設(shè)有豎向貫穿方箱221的導(dǎo)軌25，并且，方箱221安裝有沿導(dǎo)軌25滑動的滑靴26，第一配重體22跟隨滑靴26沿導(dǎo)軌25豎向往復(fù)移動。

如圖2、圖3、以及圖5所示，第二豎向電動加載模塊3包括：后框架31、第二配重體32、以及第二驅(qū)動裝置33。在本實施例中，后框架31與前框架21的結(jié)構(gòu)相同，第二配重體32與第一配重體22的結(jié)構(gòu)相同，第二驅(qū)動裝置33與第一驅(qū)動裝置23的結(jié)構(gòu)相同。因此，此處不再贅述。相對于第一豎向電動加載模塊2，區(qū)別在于，為了防止第二豎向電動加載模塊3干涉第一橫向電動加載模塊4的運行，后框架31與風(fēng)電葉片夾具1的后端搭接，第二配重體32與后框架31的底部彈性連接，第二驅(qū)動裝置33豎向安裝在后框架31的底部，并驅(qū)動第二配重體32在后框架31內(nèi)豎向往復(fù)移動。

如圖2和圖4所示，在本實施例中，第一橫向電動加載模塊4和第二橫向電動加載模塊5利用慣性質(zhì)量往復(fù)運動頻率與風(fēng)電葉片200加載方向固有頻率基本一致產(chǎn)生的共振對風(fēng)電葉片200進(jìn)行橫向(擺振方向)往復(fù)式疲勞加載。

第一橫向電動加載模塊4包括：上框架41、第三配重體42、以及第三驅(qū)動裝置43。具體的，上框架41與風(fēng)電葉片夾具1的頂端搭接。上框架41由兩根縱梁(41a、41b)和兩根橫梁(41c、41d)搭接形成。第三配重體42可移動地安裝在上框架41上，作為優(yōu)選的技術(shù)方案，第三配重體42包含一方箱421和若干質(zhì)量塊422。第三驅(qū)動裝置43橫向安裝在上框架41的后部，用于驅(qū)動第三配重體43在上框架41內(nèi)橫向往復(fù)移動進(jìn)行加載。同樣的，在本實施例中，第三驅(qū)動裝置43優(yōu)選為電動推桿，并且，電動推桿豎向安裝在后縱梁41b的后部，電動推桿的推桿(圖中未顯示)貫穿后縱梁41b并與方箱421連接。

在本實施例中，方箱421與第三驅(qū)動裝置43連接，并且，若干質(zhì)量塊422可拆卸地安裝在方箱421的上側(cè)壁和下側(cè)壁，當(dāng)然，若干質(zhì)量塊422也可以是安裝在方箱421的前側(cè)壁或右側(cè)壁，另外，質(zhì)量塊422之間可豎向相互堆疊。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，上框架41設(shè)有橫向貫穿方箱421的導(dǎo)軌44，并且，方箱521安裝有沿導(dǎo)軌44滑動的滑靴45，第三配重體42跟隨滑靴45沿導(dǎo)軌44橫向往復(fù)移動。

如圖2、圖4、以及圖5所示第二橫向電動加載模塊5包括：下框架51、第四配重體52、以及第四驅(qū)動裝置53。在本實施例中，下框架51與上框架41的結(jié)構(gòu)相同，第四配重體52與第三配重體42的結(jié)構(gòu)相同，第四驅(qū)動裝置53與第三驅(qū)動裝置43的結(jié)構(gòu)相同。因此，此處不再贅述。相對于區(qū)別在于，為了防止干涉第二豎向電動加載模塊3的運行，下框架51與風(fēng)電葉片夾具1的底端搭接，第四配重體52可移動地安裝在下框架51上，第四驅(qū)動裝置53豎向安裝在下框架51的前部，并驅(qū)動第四配重體53在下框架51內(nèi)橫向往復(fù)移動進(jìn)行加載。

本實施例提供的適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置中，通過在風(fēng)電葉片夾具的前端和后端分別設(shè)置第一豎向電動加載模塊和第二豎向電動加載模塊，并由第一豎向電動加載模塊和第二豎向電動加載模塊同時對風(fēng)電葉片進(jìn)行豎向(揮舞方向)往復(fù)式疲勞加載；通過在風(fēng)電葉片夾具的頂端和底端分別設(shè)置第一橫向電動加載模塊和第二橫向電動加載模塊，并由第一橫向電動加載模塊和第二橫向電動加載模塊同時對風(fēng)電葉片進(jìn)行橫向(擺振方向)往復(fù)式疲勞加載。從而實現(xiàn)風(fēng)電葉片的揮舞方向和擺振方向的復(fù)合式疲勞加載，更加符合風(fēng)電葉片的使用工況、提高加載效果、縮短疲勞加載試驗周期、并有效提高疲勞加載試驗的可靠性和試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

并且，本實施例提供的適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置中，通過利用慣性質(zhì)量往復(fù)運動頻率與風(fēng)電葉片加載方向固有頻率基本一致產(chǎn)生共振對風(fēng)電葉片進(jìn)行疲勞加載，不僅節(jié)省加載能量，在加載試驗過程中，不會對風(fēng)電葉片產(chǎn)生縱向力和局部彎矩，因而還具有安全性好，無需防護(hù)裝置的優(yōu)點。

另外，本實施例提供的適用于風(fēng)電葉片的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、功率重量比重高、能有效降低因疲勞加載試驗裝置自重對風(fēng)電葉片加載效果的影響。

<實施例二>

在本實施例中，與實施例一中相同的部分，給予相同的編號，并省略相同的說明。

本實施例提供的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置應(yīng)用于只需對風(fēng)電葉片進(jìn)行揮舞方向的往復(fù)式疲勞加載。

如圖6所示，相對于實施例一，本實施例的不同點在于：

在本實施例中，往復(fù)式疲勞加載試驗裝置只包括：風(fēng)電葉片夾具1、第一豎向電動加載模塊2、以及第二豎向電動加載模塊6，并且，第一豎向電動加載模塊2和第二豎向電動加載模塊6完全相同，并前后對齊。

在本實施例中，第一豎向電動加載模塊2的電動推桿23和第二豎向電動加載模塊6的電動推桿63均置于葉片夾具1的頂部。

<實施例三>

在本實施例中，與實施例一中相同的部分，給予相同的編號，并省略相同的說明。

本實施例提供的電動往復(fù)式疲勞加載試驗裝置應(yīng)用于只需對風(fēng)電葉片進(jìn)行擺振方向的往復(fù)式疲勞加載。

如圖7所示，相對于實施例一和實施例二，本實施例的不同點在于：在本實施例中，往復(fù)式疲勞加載試驗裝置只包括：風(fēng)電葉片夾具1、第一橫向電動加載模塊4、以及第二橫向電動加載模塊7，并且，第一橫向電動加載模塊4和第二橫向電動加載模塊7完全相同，并上下對齊。

在本實施例中，兩個電動推桿均置于葉片夾具1的后部，當(dāng)然，在本實用新型提供的往復(fù)式疲勞加載試驗裝置中，兩個電動推桿還可置于葉片夾具1的前部。

實施例一至實施例三僅為本實用新型較佳的實施例，但并非因此限制本實用新型的實施方式及保護(hù)范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識到凡運用本實用新型說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。