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CN107144478A - 叶片疲劳测试装置及使用其测试叶片的疲劳强度的方法 - Google Patents

叶片疲劳测试装置及使用其测试叶片的疲劳强度的方法 Download PDF

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CN107144478A CN201610115260.2A CN201610115260A CN107144478A CN 107144478 A CN107144478 A CN 107144478A CN 201610115260 A CN201610115260 A CN 201610115260A CN 107144478 A CN107144478 A CN 107144478A
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闫冰
郝薛妹
崔锋锋
李成威
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Abstract

本发明公开了一种叶片疲劳测试装置及使用其测试叶片的疲劳强度的方法，该叶片疲劳测试装置用于测试叶片的疲劳强度，其包括：夹具；激振器。叶片疲劳测试装置还包括阻尼调节器，该阻尼调节器设置在叶片上，用于调节叶片受到的空气阻尼，其中，阻尼调节器包括第一部分和第二部分，第一部分的第一表面的形状与叶片的上表面的形状匹配，第二部分的第二表面的形状与叶片的下表面的形状匹配，第一部分的横截面的宽度从第一表面开始向远离第一表面的方向逐渐减小，第二部分的横截面的宽度从第二表面开始向远离第二表面的方向逐渐减小。该叶片疲劳测试装置及使用其测试叶片的疲劳强度的方法可以增加疲劳设备的寿命周期，降低设备的磨损。

Description

叶片疲劳测试装置及使用其测试叶片的疲劳强度的方法
技术领域
本发明涉及一种叶片疲劳测试装置及使用其测试叶片的疲劳强度的方法。
背景技术
随着煤、石油、天然气等传统化石能源耗尽时间表的日益临近，风能的开发和利用越来越得到人们的重视，风能与核能和太阳能并列成为三大清洁能源。2014年，中国风电并网总量达到9637万千瓦，占上网总电量的2.78％，风电已超过核电成为继煤电和水电之后的第三大主力电源。根据十三五规划到2020年风电将达到2亿千瓦以上。根据GL规范要求，风机叶片必须通过疲劳测试过程才能进行量产阶段。叶片的疲劳测试一般需要3个月的时间，在叶片疲劳测试过程中，增加疲劳设备的寿命周期，降低设备的磨损是一项关键技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了增加疲劳设备的寿命周期，降低设备的磨损，提供一种叶片疲劳测试装置及使用其测试叶片的疲劳强度的方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种叶片疲劳测试装置，所述叶片疲劳测试装置用于测试叶片的疲劳强度，其包括：
夹具，所述夹具用于夹持所述叶片；
激振器，所述激振器能够使得所述叶片以所述叶片的固有频率振动；
所述叶片疲劳测试装置还包括阻尼调节器，所述阻尼调节器设置在所述叶片上，用于调节所述叶片受到的空气阻尼，
其中，所述阻尼调节器包括第一部分和第二部分，所述第一部分的第一表面的形状与所述叶片的上表面的形状匹配，所述第二部分的第二表面的形状与所述叶片的下表面的形状匹配，所述第一部分的横截面的宽度从所述第一表面开始向远离所述第一表面的方向逐渐减小，所述第二部分的横截面的宽度从所述第二表面开始向远离所述第二表面的方向逐渐减小。
优选地，所述叶片疲劳测试装置还包括多个配重器，所述配重器设置在所述叶片上，用于增加所述叶片的配重。
优选地，所述阻尼调节器的横截面的形状为菱形。
优选地，所述第一部分和所述第二部分的横截面的形状均为三角形。
优选地，所述阻尼调节器的横截面的高度在所述阻尼调节器的一个长度方向上逐渐减小。
优选地，所述第一部分和所述第二部分的横截面的高度均在所述长度方向上逐渐减小。
优选地，在所述阻尼调节器的各个横截面上，所述第一部分和所述第二部分的高度相等。
优选地，所述第一部分的横截面的最大高度为1212mm-1818mm。
优选地，所述第一部分的横截面的最大高度为1515mm。
优选地，所述第一部分的横截面的最小高度为816mm-1224mm。
优选地，所述第一部分的横截面的最小高度为1020mm。
优选地，所述阻尼调节器的长度为8000mm-12000mm。
优选地，所述阻尼调节器的长度为10000mm。
优选地，所述阻尼调节器是分段成型的。
一种使用上述的叶片疲劳测试装置测试叶片的疲劳强度的方法，其包含以下步骤：
S1：将所述叶片的根部固定在所述夹具上；
S2：将所述激振器设置在所述叶片的长度方向上的中间位置；
S3：将所述阻尼调节器固定在所述叶片上；
S4：启动所述激振器；
S5：记录数据。
优选地，在步骤S3中，在将所述阻尼调节器固定到所述叶片上之后，将多个配重器固定在所述叶片的长度方向上的多个位置。
优选地，在步骤S3中，将所述第一表面贴合所述上表面，将所述第二表面贴合所述下表面，并且用塑料薄膜包裹所述阻尼调节器。
优选地，在步骤S3中，使得所述阻尼调节器的横截面的高度较低的一端更靠近所述叶片的尖端并且所述阻尼调节器的横截面的高度较高的一端更靠近所述叶片的根部。
优选地，在步骤S3中，所述阻尼调节器设置在相对于所述叶片的根部更靠近所述叶片的尖端的位置。
优选地，在步骤S3中，所述阻尼调节器设置在从所述尖端开始的所述叶片的总长度的十分之三的长度范围内。
本发明的积极进步效果在于：该叶片疲劳测试装置及使用其测试叶片的疲劳强度的方法可以增加疲劳设备的寿命周期，降低设备的磨损。
附图说明
图1为本发明的实施例的叶片疲劳测试装置的立体图；
图2为图1的阻尼调节器的立体图；
图3为图1的阻尼调节器的侧视图；
图4为图1的阻尼调节器的截面图。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1所示，叶片疲劳测试装置1用于测试叶片的疲劳强度，其包括：夹具2，该夹具2用于夹持叶片6；激振器3，该激振器3能够使得叶片6以叶片6的固有频率振动。叶片疲劳测试装置1还包括阻尼调节器5，该阻尼调节器5设置在叶片6上，用于调节叶片6受到的空气阻尼。叶片疲劳测试装置1还包括多个配重器4，配重器4设置在叶片6上，用于增加叶片6的配重。
如图2所示，阻尼调节器5包括第一部分51和第二部分52，该第一部分51的第一表面53的形状与叶片6的上表面的形状匹配，该第二部分52的第二表面54的形状与叶片6的下表面的形状匹配，该第一部分51的横截面的宽度从第一表面53开始向远离第一表面53的方向逐渐减小，第二部分54的横截面的宽度从第二表面54开始向远离第二表面54的方向逐渐减小。为了说明上述横截面的宽度，在图4中，标示了第一表面53的最大宽度W1和第二表面54的最大宽度W2。优选地，阻尼调节器6的横截面的形状大致为菱形。此时，第一部分51和第二部分52的横截面的形状均为大致的三角形。此时，第一表面53和第二表面54的最小宽度都为0。当然，第一部分51和第二部分52的横截面的形状不限于三角形，也可以是梯形、半圆形等。
如图3所示，阻尼调节器5的横截面的高度在阻尼调节器5的一个长度方向(箭头A所标示的方向)上逐渐减小。此时，第一部分51和第二部分52的横截面的高度均在长度方向上逐渐减小。
优选地，在阻尼调节器5的各个横截面上，第一部分51和第二部分52的高度相等。优选地，第一部分51的横截面的最大高度H为1212mm-1818mm。优选地，第一部分51的横截面的最大高度H为1515mm。优选地，阻尼调节器5的横截面的最小高度h为816mm-1224mm。优选地，阻尼调节器5的横截面的最小高度h为1020mm。由于第一部分51和第二部分52的高度可以相等，因此，第二部分52的横截面的最大高度和最小高度也可以采用第一部分51的取值范围。优选地，阻尼调节器5的长度为8000mm-12000mm。更优选地，阻尼调节器5的长度L为10000mm。阻尼调节器5可以是一体成型的，也可以是分段成型的。阻尼调节器5的材料优选地为泡沫塑料。
一种使用上述叶片疲劳测试装置1测试叶片的疲劳强度的方法，其包含以下步骤：
S1：将叶片6的根部62固定在夹具2上；
S2：将激振器3设置在叶片6的长度方向上的中间位置；
S3：将阻尼调节器5固定在叶片6上；
S4：启动激振器3；
S5：记录数据。
优选地，在步骤S3中，在将阻尼调节器5固定到叶片6上之后，将多个配重器4固定在叶片6的长度方向上的多个位置。
优选地，在步骤S3中，将第一表面53贴合叶片6的上表面，将第二表面54贴合叶片6的下表面，并且用塑料薄膜包裹阻尼调节器5。
优选地，在步骤S3中，使得阻尼调节器5的横截面的高度较低的一端更靠近叶片6的尖端61并且阻尼调节器的横截面的高度较高的一端更靠近叶片6的根部62。
优选地，在步骤S3中，阻尼调节器5设置在相对于叶片6的根部62更靠近叶片6的尖端61的位置。
优选地，在步骤S3中，阻尼调节器5设置在从尖端61开始的叶片6的总长度的十分之三的长度范围内。
根据本实施例的叶片疲劳测试装置1由于在靠近叶片尖端的部位设置了阻尼调节器5，因而减少了叶片振动过程中与空气接触的阻力达到改变叶片阻尼的目的，如果该阻尼调节器5与空气接触的外表面是流线型，则效果更佳。另外阻尼调节器5的外表面采用透塑料薄膜包裹，进一步减少了空气阻力，从而降低了设备磨损，增加了叶片疲劳测试装置1的寿命周期。此外，由于阻尼调节器5一般体积较大，重量可达200kg，其在增加阻尼的过程中同时在叶尖增加配重，为叶片提供了更大的加载力，从而缩短了测试时间。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种叶片疲劳测试装置，所述叶片疲劳测试装置用于测试叶片的疲劳强度，其包括：
夹具，所述夹具用于夹持所述叶片；
激振器，所述激振器能够使得所述叶片以所述叶片的固有频率振动；
其特征在于，所述叶片疲劳测试装置还包括阻尼调节器，所述阻尼调节器设置在所述叶片上，用于调节所述叶片受到的空气阻尼，
其中，所述阻尼调节器包括第一部分和第二部分，所述第一部分的第一表面的形状与所述叶片的上表面的形状匹配，所述第二部分的第二表面的形状与所述叶片的下表面的形状匹配，所述第一部分的横截面的宽度从所述第一表面开始向远离所述第一表面的方向逐渐减小，所述第二部分的横截面的宽度从所述第二表面开始向远离所述第二表面的方向逐渐减小。
2.如权利要求1所述的叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述叶片疲劳测试装置还包括多个配重器，所述配重器设置在所述叶片上，用于增加所述叶片的配重。
3.如权利要求1所述的叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述阻尼调节器的横截面的形状为菱形。
4.如权利要求3所述的叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分的横截面的形状均为三角形。
5.如权利要求1所述的叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述阻尼调节器的横截面的高度在所述阻尼调节器的一个长度方向上逐渐减小。
6.如权利要求5所述的叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分的横截面的高度均在所述长度方向上逐渐减小。
7.如权利要求1所述的叶片疲劳测试装置，其特征在于，在所述阻尼调节器的各个横截面上，所述第一部分和所述第二部分的高度相等。
8.如权利要求7所述的叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述第一部分的横截面的最大高度为1212mm-1818mm。
9.如权利要求8所述的叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述第一部分的横截面的最大高度为1515mm。
10.如权利要求7所述的叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述第一部分的横截面的最小高度为816mm-1224mm。
11.如权利要求10所述的叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述阻尼调节器的横截面的最小高度为1020mm。
12.如权利要求1所述的叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述阻尼调节器的长度为8000mm-12000mm。
13.如权利要求11所述的叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述阻尼调节器的长度为10000mm。
14.如权利要求1-13中任一项所述的叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述阻尼调节器是分段成型的。
15.一种使用如权利要求1-14中的任一项所述的叶片疲劳测试装置测试叶片的疲劳强度的方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1：将所述叶片的根部固定在所述夹具上；
S2：将所述激振器设置在所述叶片的长度方向上的中间位置；
S3：将所述阻尼调节器固定在所述叶片上；
S4：启动所述激振器；
S5：记录数据。
16.如权利要求15所述的测试叶片的疲劳强度的方法，其特征在于，在步骤S3中，在将所述阻尼调节器固定到所述叶片上之后，将多个配重器固定在所述叶片的长度方向上的多个位置。
17.如权利要求15所述的测试叶片的疲劳强度的方法，其特征在于，在步骤S3中，将所述第一表面贴合所述上表面，将所述第二表面贴合所述下表面，并且用塑料薄膜包裹所述阻尼调节器。
18.如权利要求17所述的测试叶片的疲劳强度的方法，其特征在于，在步骤S3中，使得所述阻尼调节器的横截面的高度较低的一端更靠近所述叶片的尖端并且所述阻尼调节器的横截面的高度较高的一端更靠近所述叶片的根部。
19.如权利要求17或18所述的测试叶片的疲劳强度的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述阻尼调节器设置在相对于所述叶片的根部更靠近所述叶片的尖端的位置。
20.如权利要求19所述的测试叶片的疲劳强度的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述阻尼调节器设置在从所述尖端开始的所述叶片的总长度的十分之三的长度范围内。
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