[发明专利]伺服电机驱动的风电叶片疲劳试验激振装置及试验方法

说明书

本发明涉及一种伺服电机驱动的风电叶片疲劳试验激振装置及试验方法，该装置通过伺服电机控制中心架做正弦规律的简谐振动，在叶片上产生按照正弦规律变化的驱动其振动的激振力。利用伺服电机驱动配重块作直线往复运动而产生反作用力，使叶片能够沿挥舞方向或摆振方向振动；其激振频率可以随时改变，保证系统始终处于共振状态从而完成风电叶片的疲劳试验。本发明可实现较短时间完成风电叶片的疲劳试验，提高了试验效率，降低成本。

技术领域

本发明公开了一种伺服电机驱动的风电叶片疲劳试验激振装置及试验方法，属于风电设备领域。

背景技术

风电叶片大多采用的是高强度、高模量的树脂基纤维增强复合材料。疲劳性能测试已成为复合材料风电叶片设计、制造、运行过程中所关注的一项重要内容。

从目前国内外研究及应用状况来看，风电叶片疲劳试验测试主要有以下几种方式：风电叶片双锤激振加载振动耦合特性及试验研究、液压作动器驱动的风电叶片两轴疲劳加载系统设计与研究、摆锤共振型风电叶片疲劳加载系统研究、偏心质量块驱动的风电叶片疲劳试验、电动缸驱动的风电叶片疲劳试验和伺服电机驱动的风电叶片疲劳试验激振装置设计。

但是以上风电叶片疲劳试验装置安装不够方便，成本较高，且测试动力和效率不足，测量结果不够准确，适应性欠佳。

发明内容

本发明公开一种伺服电机驱动的风电叶片疲劳试验激振装置，目的在于弥补老式的摆锤共振疲劳试验测试装备在测试动力和效率上的不足，实现低成本、高效率完成叶片疲劳试验，提高试验的精度和准确性。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为:

一种伺服电机驱动的风电叶片疲劳试验激振装置，用于对风电叶片进行挥舞方向和摆振方向的复合疲劳加载试验，包括：

风电叶片夹具，套装在所述风电叶片某段截面上，包括开设有仿形孔的夹持体和套装在所述夹持体外部的框架，所述夹持体具有上下对称的结构，所述框架包括：

沿X轴方向延伸的上安装面和下安装面，所述上安装面和下安装面上分别设有与激振单元连接固定的安装孔，实验时，在上安装面和下安装面上对称安装一套激振单元，用以带动风电叶片实现叶片切向振动；

沿Y轴方向延伸的左侧安装面和右侧安装面，所述左侧安装面和右侧安装面上分别设有与激振单元连接固定的安装孔，实验时，在左侧安装面和右侧安装面上对称安装一套激振单元，用以带动风电叶片实现叶片面向振动；

所述激振单元包括：

机架，由四条杆件围合形成且具有矩形空腔，机架的上端设置有直线位移驱动机构，所述直线位移驱动机构的驱动端与设置在矩形空腔内的直线移动部分传动连接，所述直线移动部分包括中心架，中心架上远离机架两侧面上对称设有两个中心架盖，两个对称架盖上安装有配重块；

中心架与机架相接触的一侧侧面上设有沿所述直线移动部分移动方向布置的直线导轨副；

所述直线位移驱动机构包括：伺服电机、方轴承座、滚珠丝杠以及弹簧，其中，伺服电机安装在机架上，通过联轴器带动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠上的丝杠螺母与中心架固定连接，方轴承座安装在机架上，通过内部的轴承将滚珠丝杠轴向固定；

所述机架上端设有与上弹簧座连接的连接孔，所述中心架盖的底部以及配重块上均设有供下弹簧座连接的连接孔，上弹簧座和下弹簧座之间连接所述弹簧；

丝杠后支撑，安装在机架底部，丝杠后支撑中设有与滚珠丝杠的轴线共轴的支撑孔，所述滚珠丝杠的底端装入所述支撑孔中；

第一位移检测传感器，用于监测直线导轨副上滑块的上、下限位置，并将检测的第一位移信号发送至下位机；

第二位移检测传感器，用于检测叶片的振幅，并将检测的第二位移信号发送至下位机；