葉片扭轉(zhuǎn)角度和攻角。
[0026]根據(jù)葉片所需加載的彎矩分布，確定支座部件I位置、加載抱箍2位置和分配梁3、4長(zhǎng)度，具體包括:加載抱箍2與支座部件I之間的距離BjP B 3、B4, 二級(jí)分配梁4中部加載點(diǎn)與兩端之間的距離121山2和1^23山4，一級(jí)分配梁3中部加載點(diǎn)與兩端之間的距離Lu、L120
[0027]參照?qǐng)D2，支座部件I固定設(shè)置在基礎(chǔ)或地面上，包括從下到上依次安裝在一起的固定基座7、立柱8和支座抱箍9，用于支撐葉片并調(diào)節(jié)葉片攻角。支座抱箍9由固定外環(huán)10和旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)11組合而成，外環(huán)10與立柱8固定連接，內(nèi)環(huán)11固定套住葉片使二者可一起轉(zhuǎn)動(dòng)。其中，內(nèi)環(huán)11固定套住葉片的方式為:先由隨形抱箍12緊固葉片，再用夾具13固定夾持，通過(guò)固定銷(xiāo)14將夾具13緊固在內(nèi)環(huán)11上。根據(jù)試驗(yàn)工況所需的葉片攻角，旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)11至所需角度，用螺栓15鎖緊外環(huán)10和內(nèi)環(huán)11。
[0028]參照?qǐng)D3，在Bp BjP B 3、B4*的葉片上各套一個(gè)加載抱箍2，用于確定加載點(diǎn)，控制葉片扭轉(zhuǎn)角度和攻角。加載抱箍2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為:隨形抱箍12緊固葉片，兩側(cè)面焊接上法蘭16和下法蘭17 ;根據(jù)是否扭轉(zhuǎn)加載，設(shè)置具有適當(dāng)偏心距e的下法蘭17。
[0029]參照?qǐng)D1，用支撐連桿5連接下法蘭17和二級(jí)分配梁4，以及連接二級(jí)分配梁4與一級(jí)分配梁3，組成整個(gè)載荷分配系統(tǒng)，用于傳遞并分配載荷。在一級(jí)分配梁3中部設(shè)置偏心電機(jī)6，用于提供上下往復(fù)作用的疲勞載荷。在偏心電機(jī)6上安裝速度傳感器，在葉片軸線(xiàn)方向布置應(yīng)變片。
[0030]利用偏心電機(jī)6的旋轉(zhuǎn)次數(shù)或應(yīng)變片記錄的應(yīng)變時(shí)程數(shù)據(jù)推算疲勞載荷次數(shù)，利用偏心電機(jī)6上的速度傳感器測(cè)量疲勞載荷頻率，根據(jù)偏心電機(jī)6和質(zhì)量塊18的總質(zhì)量計(jì)算輸入疲勞載荷大??；利用分配梁長(zhǎng)度比例Lx、Ly計(jì)算在各個(gè)加載抱箍2處的作用力，獲得葉片疲勞彎矩分布；同樣，根據(jù)支座抱箍9旋轉(zhuǎn)角度、加載抱箍2偏心距和作用力，可計(jì)算疲勞扭矩T分布；利用應(yīng)變片，測(cè)量葉片的應(yīng)變分布。根據(jù)葉片的疲勞彎矩分布、疲勞扭矩分布和應(yīng)變分布，確定葉片受力關(guān)鍵截面的位置和應(yīng)變水平，進(jìn)而評(píng)估葉片疲勞結(jié)構(gòu)性能。
[0031]該試驗(yàn)裝置和方法亦可適用于單支座的大型H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)復(fù)合材料葉片結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)，此時(shí)，裝置僅有一個(gè)支座部件1、兩個(gè)加載抱箍2和一個(gè)分配梁3。
[0032]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種H型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置，包括支座部件、分配梁、加載抱箍、支撐連桿和偏心電機(jī)，其特征在于，分配梁、加載抱箍與支撐連桿用螺栓連接，組成整個(gè)載荷分配系統(tǒng)，用于傳遞并分配上下往復(fù)作用的疲勞載荷；所述支座部件固定設(shè)置在基礎(chǔ)或地面上，包括從下到上依次安裝在一起的固定基座、支撐立柱和支座抱箍，用于支撐葉片并調(diào)節(jié)葉片攻角；在每個(gè)支座部件兩側(cè)一定距離處的葉片上套一對(duì)加載抱箍，用于確定加載點(diǎn)，控制葉片扭轉(zhuǎn)角度和攻角；加載抱箍通過(guò)支撐連桿與分配梁連接，在分配梁中部設(shè)置用于提供上下往復(fù)作用疲勞載荷的偏心電機(jī)，在偏心電機(jī)上安裝速度傳感器，在葉片軸線(xiàn)方向布置應(yīng)變片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述偏心電機(jī)的轉(zhuǎn)速和偏心質(zhì)量可以調(diào)節(jié)，用于提供不同頻率、不同量級(jí)的疲勞載荷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述支座抱箍由固定外環(huán)和旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)組合而成，外環(huán)與支撐支座固定連接，內(nèi)環(huán)固定套住葉片使二者可一起轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)葉片所需攻角調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)角度，內(nèi)外環(huán)鎖緊后可提供葉片所需工況下的攻角。其中，內(nèi)環(huán)固定套住葉片的方式為:先由隨形抱箍緊固葉片，再用夾具固定夾持，通過(guò)固定銷(xiāo)將夾具緊固在旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述加載抱箍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為:隨形抱箍緊固葉片，兩側(cè)面焊接上、下法蘭，法蘭通過(guò)支撐連桿連接分配梁，通過(guò)法蘭的偏心位置(距葉片剪力中心有偏心距)實(shí)現(xiàn)往復(fù)扭矩加載。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述分配梁的設(shè)置隨支座數(shù)目而變化:單支座時(shí)，一個(gè)分配梁，中部安裝偏心電機(jī)，距離偏心電機(jī)1^、1^的兩端分別連接加載抱箍；雙支座時(shí)，一個(gè)一級(jí)分配梁和兩個(gè)二級(jí)分配梁，一級(jí)分配梁中部安裝偏心電機(jī)，二級(jí)分配梁兩端連接加載抱箍；分配梁、加載抱箍與支撐連桿組成內(nèi)部靜定結(jié)構(gòu)；分配梁材料一般選用工字鋼。
6.一種利用權(quán)利要求1至5所述的葉片結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: . 551.根據(jù)葉片所需加載的彎矩分布，確定支座部件位置、加載臂Lx、Ly的長(zhǎng)度(B為一對(duì)加載抱箍與支座部件之間的距離，L為分配梁中部加載點(diǎn)與兩端之間的距離)；其中雙支座時(shí)，有一個(gè)一級(jí)分配梁和兩個(gè)二級(jí)分配梁； . 552.支座部件固定設(shè)置在基地或地面上，包括從下到上依次安裝在一起的固定基座、立柱和支座抱箍，支座抱箍的旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)套住葉片，根據(jù)所需試驗(yàn)的葉片攻角大小調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)角度，用螺栓鎖緊內(nèi)外環(huán)； .553.在距離支座部件左右側(cè)分別為BpB^h的葉片上套一對(duì)加載抱箍，根據(jù)所需扭矩大小確定焊接法蘭的偏心距； . 554.用支撐連桿將加載抱箍與分配梁連接，形成穩(wěn)定的內(nèi)部靜定結(jié)構(gòu)。 . 555.在一級(jí)分配梁中部安裝偏心電機(jī)，用于施加上下往復(fù)作用的疲勞載荷； . 556.利用偏心電機(jī)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)或應(yīng)變片記錄的應(yīng)變時(shí)程數(shù)據(jù)推算疲勞載荷次數(shù)，利用偏心電機(jī)上的速度傳感器測(cè)量疲勞載荷頻率，根據(jù)偏心電機(jī)和質(zhì)量塊的總質(zhì)量計(jì)算輸入疲勞載荷大小；利用分配梁長(zhǎng)度比例Lx、Ly計(jì)算在各個(gè)加載抱箍處的作用力，獲得葉片疲勞彎矩分布；同樣，根據(jù)支座抱箍旋轉(zhuǎn)角度、加載抱箍偏心距和作用力，可計(jì)算疲勞扭矩分布；利用應(yīng)變片，測(cè)量葉片的應(yīng)變分布； SS7.根據(jù)葉片的疲勞彎矩分布、疲勞扭矩分布和應(yīng)變分布，確定葉片受力關(guān)鍵截面的位置和應(yīng)變水平，進(jìn)而評(píng)估葉片疲勞結(jié)構(gòu)性能。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種H型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)裝置及方法，包括支座部件、分配梁、加載抱箍、支撐連桿和偏心電機(jī)。分配梁、加載抱箍與支撐連桿用螺栓連接，組成整個(gè)載荷分配系統(tǒng)，能有效傳遞上下往復(fù)作用的疲勞載荷。試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)分配梁長(zhǎng)度L和加載抱箍位置B，可以模擬葉片在各類(lèi)工況下的疲勞彎矩分布；調(diào)節(jié)支座部件和加載抱箍結(jié)構(gòu)形式，可模擬葉片在軸向扭轉(zhuǎn)和多攻角下的疲勞受力狀態(tài)。測(cè)量葉片在疲勞受載情況下的應(yīng)變分布，進(jìn)而評(píng)估葉片疲勞結(jié)構(gòu)性能。本發(fā)明僅對(duì)裝置施加一個(gè)外部疲勞載荷，便可實(shí)現(xiàn)葉片彎曲、扭轉(zhuǎn)、多攻角組合疲勞加載形式，操作簡(jiǎn)單方便，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，具有較強(qiáng)的普適性。
【IPC分類(lèi)】G01M13-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104792516
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510242586
【發(fā)明人】陳嘯, 唐荊
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年5月13日