与风电叶片双轴疲劳试验台配套的液压系统的制作方法

本发明涉及试验台的液压系统，尤其是与风电叶片双轴疲劳试验台配套的液压系统。

背景技术：

近年来，风电行业快速发展，风电叶片尺寸逐年增加，风电叶片质量管控日益严格，风电叶片疲劳试验作为检验叶片质量的试验方式，备受关注。相对于传统的单轴疲劳试验，双轴疲劳试验在模拟叶片实际工况方面效果显著。双轴疲劳试验台可以同时在挥舞和摆振两个方向给风电叶片提供激振力，实现往复振动，从而验证其疲劳性能。目前，能为双轴疲劳试验提供激振力的装置有“直线电机+丝杠螺母+质量块”、“电磁铁+质量块”等，其原理都是依靠质量块往复运动的惯性催动叶片振动。本发明采用“双轴伸液压缸+质量块”的方式，将质量块与双轴伸液压缸的活塞杆固连，设计专门的液压系统为双轴伸液压缸提供动力，从而使质量块往复运动，依靠其惯性带动风电叶片在挥舞和摆振两个方向同时振动，实现双轴疲劳加载，以验证风电叶片的疲劳性能。疲劳加载试验中，通过调节液压系统压力、流量等参数，控制机械加载装置的启停。目前，为了增加液压缸动力，普遍采用增大液压泵站供油量和采用大规格电液伺服阀的方式，但该方式对于小型液压缸而言，存在体积过大、结构复杂、成本较高、控制精度低等缺点。专利cn106015126a提出了一种驱动液压缸快速动作的装置，虽然在减小驱动装置体积方面有一定的突破，但其系统控制精度低，并且压力、流量等参数不便调控。因此，开发体积小、成本低、操作便捷、可控性好的液压系统，对进一步提高风电叶片双轴疲劳试验的效率和效果具有十分重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种与风电叶片双轴疲劳试验台配套的液压系统。

本发明是与风电叶片双轴疲劳试验台配套的液压系统，油箱1水平放置于地面，油箱1上面安装有电动机3，电动机3通过联轴器4连接到恒压变量泵5，泵进油管36伸入油箱1内部，泵出油管7连接在集成块18上，集成块18通过1号高压胶管16和1号回油胶管17连接到大分油块24，大分油块24通过2号高压胶管25和2号回油胶管26连接到四个小分油块27a，小分油块27a上固定有比例伺服阀27，比例伺服阀27与双活塞杆液压缸组件28连通，风电叶片30处在四个双活塞杆液压缸组件28中央，集成块18通过3号回油胶管39连接到风冷却器20，风冷却器20通过回油钢管41连接到回油过滤器21，回油过滤器21与油箱1连通，恒压变量泵5、流量控制阀9以及油箱1相通，油箱1上面设有带空滤的注油口22、电接点温度计6和压力表13，下面安装有放油球阀23和四个地脚43，左侧安装有液位计2。

本发明的有益之处是：1、采用比例伺服阀，控制精度高。2、采用轴向柱塞泵，保证输出压力恒定。3、设计集成块，结构紧凑、成本低、防泄漏。4、通过调节参数实现多种振型。

附图说明

图1为该发明所涉及的动力及控制部分的原理图，图2为该发明所涉及的执行部分的原理图，图3为图1中动力及控制部分的俯视结构图，图4为图1中动力及控制部分的正视结构图，图5为图2中执行部分的具体结构图，附图标记及对应名称为：1.油箱2.液位计3.电动机4.联轴器5.恒压变量泵6.电接点温度计7.泵出油管8.单向阀9.流量控制阀10.压力管路过滤器11.测压接头12.测压胶管13.压力表14.蓄能器15.高压球阀16.1号高压胶管17.1号回油胶管18.集成块19.溢流阀20.风冷却器21.回油过滤器22.带空滤的注油口23.放油球阀24.大分油块25.2号高压胶管26.2号回油胶管27.比例伺服阀27a.小分油块28.双活塞杆液压缸组件28a.脚架28b.双活塞杆液压缸28c.配重块29.定位传感器29a.定位传感器支撑板29b.光栅尺30.风电叶片31.电气控制系统32.框架33.调节螺栓34.螺栓安装板35.管道固定块36.泵进油管37.3号高压胶管38.卸油管39.3号回油胶管40.蓄能器管道41.回油钢管42.螺栓组件43.地脚44.蓄能器固定支架。本发明所涉及电气控制系统不做详细说明。图5展示了风电叶片30的横断面，其展向的形状不在本发明中展示。

具体实施方式

如图1所示，本发明的与风电叶片双轴疲劳试验台配套的液压系统，包括：由油箱1、电动机3、恒压变量泵5、溢流阀19、流量控制阀9、蓄能器14、液位计2、电接点温度计6组成的动力及控制部分；由集成块18、比例伺服阀27、定位传感器29、双活塞液杆液压缸组件28、风电叶片30、电气控制系统31组成的执行部分。

如图1所示，液位计2可以检测油箱1中油液的高度，电接点温度计6可以检测油箱1中油液的温度。电动机3通过联轴器4和螺栓组件42与恒压变量泵5同轴连接，油箱1通过泵进油管36向恒压变量泵5供油，恒压变量泵5中的高压油经泵出油管7和单向阀8进入集成块18，集成块18中集成有压力管路过滤器10、测压接头11、测压胶管12、压力表13、蓄能器14、高压球阀15和溢流阀19。压力表13可以检测油路压力，蓄能器14用于补偿和稳定管路流量。当恒压变量泵5中油压过高时，液压油通过流量控制阀9流回油箱。集成块18的出油口与1号高压胶管16的前端相接。

如图2所示，1号高压胶管16的后端接入分油块24，分油块24通过4个2号高压胶管25分别与4个比例伺服阀组件27的进油口相接，4个比例伺服阀组件27的出油口分别于4个双活塞杆液压缸组件28相接。4个双活塞杆液压缸组件28中的液压油分别经4个比例伺服阀组件27和4个2号回油胶管26回到分油块24，分油块24的出口接有1号回油胶管17的后端。

如图1所示，1号回油胶管17的前端经集成块18接入风冷却器20，液压油经风冷却器20冷却并经回油过滤器21过滤后流回油箱1。油箱1上面右部设有带空滤的注油口22，用于向油箱1内注油，同时过滤空气中的杂质。油箱1下面右部设有放油球阀23。

如图3和图4所示，电动机3固定安装在油箱1上面左侧，电动机3的主轴通过联轴器4与恒压变量泵5同轴连接。泵进油管36一端接在恒压变量泵5的下面，另一端向下伸入油箱1内。卸油管38一端接在恒压变量泵5的上面，另一端向下伸入油箱1内。恒压变量泵5的前端上面安装有泵出油管7，泵出油管7通往集成块18，泵出油管7和集成块18的连接部分安装有单向阀8，可防止回油。恒压变量泵5的前端左侧安装有3号高压胶管37，3号高压胶管37将恒压变量泵5与集成块体18连通，集成块18的右侧面安装有流量控制阀9，可以将多余液压油送回油箱1。集成块18的左侧面安装有压力管路过滤器10，用于过滤流经压力管路的液压油。集成块18的上面中部安装有溢流阀19，在管路压力过大时将一部分液压油送回油箱1。蓄能器管道40用管道固定块35固定在箱体1的前面，蓄能器管道40一端连接在集成块18的前面，另一端经过高压球阀15连接到蓄能器14，蓄能器14用蓄能器固定支架44固定在箱体1的前面。集成块18右侧并排安装有1号高压胶管16和1号回油胶管17。3号回油胶管39一端接在集成块18的上面后部，另一端接在风冷却器20的上面前部。回油钢管41一端接在风冷却器20的上面后部，另一端接入回油过滤器21。液位计2安装在油箱1的左侧下部，用于检测油箱1内的油液高度。电接点温度计6安装在油箱1的上面左侧，用于检测油箱1内的油液温度。压力表13安装在油箱1上面前部，用于检测压力管路中液压油的压力。油箱1上面左前角设有带空滤的注油口22，用于向油箱1内注油，同时过滤空气中的杂质。油箱1的下面靠前的部位安装有放油球阀23，用于排放油箱1中的油液，油箱1的下边沿固定焊接有4个地脚43。

如图5所示，1号高压胶管16和1号回油胶管17连接在大分油块24的左侧面。4对2号高压胶管25和2号回油胶管26的前端均连接在大分油块24上，后端分别接在4个小分油块27a上，4小分油块27a分别与4个双活塞杆液压缸组件28连通。其中，4小分油块27a上各固连有1个比例伺服阀27。风电叶片30处在正中央，风电叶片30外面套装有框架32。风电叶片30和框架32通过焊接在框架32上的螺栓安装板34、安装在螺栓安装板34内的调节螺栓33实现相对固定。4个双活塞杆液压缸组件28对称安装在框架32的4个侧面。双活塞杆液压缸组件28主要由脚架28a、双活塞杆液压缸28b和配重块28c三部分组成，其中，脚架28a用于将双活塞杆液压缸28b和配重块28c固连在一起。双活塞杆液压缸组件28的前面固定有定位传感器支撑板29a，定位传感器支撑板29a上部固定有定位传感器29，用于识别双活塞杆液压缸28b的位置。配重块28c下面固定有光栅尺29b，用于检测双活塞杆液压缸28b的行程。

如图1~图5所示，本发明的工作过程为：

工作前，将如图3和图4所示的油箱1放置在水平地面上，为防止振动，条件允许时可用地脚螺丝将地脚43固定在地面上，并加装橡胶隔振垫。按照图3和图4所示,将电动机3、恒压变量泵5、集成块18、风冷却器20等全部连接好并固定在油箱1上要求的位置。按照图5，将框架32通过调节螺栓33牢靠安装在风电叶片30上，并将双活塞杆液压缸组件28、大分油块24、小分油块27a、比例伺服阀27、质量块28c、定位传感器29、光栅尺29b等连接好并固定在框架32上要求的位置。启动电气控制系统31，为电动机3送电，打开蓄能器14，检查恒压变量泵5是否正常工作，检查4个双活塞杆液压缸组件28能否协调动作，检查风冷却器20是否正常工作，查看电接点温度计6的示数变化，查看压力表13上显示的压力，查看液位计2上显示的油液高度，检查各部位有无漏油。

工作时，如图3、图4所示，电动机3带动恒压变量泵5转动，油箱1中的液压油经泵进油管36进入恒压变量泵5，后经泵出油管7进入集成块18。液压油在集成块18中经压力管路过滤器10过滤后经1号高压胶管16送入大分油块24。如图3所示，经过大分油块24的分配，液压油分别通过4根2号高压胶管25、4个比例伺服阀27和4个小分油块27a送入4个双活塞杆液压缸组件28，进而推动4个质量块28c运动，从而为风电叶片30提供两个方向的激振力。质量块28c运动的过程中，迫使4个双活塞杆液压缸组件28中的液压油经4个小分油块27a、4个比例伺服阀27、四根2号回油胶管26流回大分油块24，再从1号回油胶管17流出。结合图3和图4，1号回油胶管17中的液压油流回集成块18，并依次经3号回油胶管39、风冷却器20、回油过滤器21流回油箱1。液压油流入和流出双塞杆液压缸组件28的过程中，在比例伺服阀27的调节下，双活塞杆液压缸组件28将带动质量块28c实现往复直线运动，而且4个双活塞杆液压缸组件28两两匹配，分别在水平和竖直两个方向为风电叶片30提供激振力，从而使风电叶片30实现双轴疲劳加载。

工作时，如图3、图4所示，集成块18上由于集成了压力管路过滤器10，所以可以有效过滤由于外界侵入或元件磨损生成的污染颗粒，从而减少故障，延长元器件的使用寿命。集成块18上由于集成了溢流阀19，所以可以起到溢流、定压、卸荷作用，保证压力管路的压力恒定。蓄能器14在液压缸组件低速运行时，将压力管路中多余的流量暂时储存，当液压缸组件高速运行时，将储存的流量放出，用于补充压力管路中流量的不足。

工作时，如图5所示，质量块28c的前侧面做了标记，定位传感器29通过识别该标记来确定质量块28c的初始位置，从而保证质量块28c每次从相同的初始位置出发，同时保证质量块28c每次返回时不会越过初始位置而导致双活塞杆液压缸组件28撞缸损坏。光栅尺29b通过接受定位传感器29的信号并根据人工设定的行程来检测质量块28c的行程，从而确保质量块28c每次从相同的终点位置返回，同时保证质量块28c每次出发后都不会越过行程而导致双活塞杆液压缸组件28撞缸损坏。定位传感器29和光栅尺29b共同保障了风电叶片30双轴疲劳加载的运行精度。

如图5所示，采用框架32和调节螺栓33使四个双活塞杆液压缸组件28牢牢固定在风电叶片30周围的方式，具有三个优点：一是，仿形能力强，不受风电叶片30表面形状的限制；二是，当需要将双活塞杆液压缸组件28在风电叶片30上挪动位置时，无需另行加工框架32，只需调整调节螺栓33的位置即可；三是，相对于传统的马鞍形框架，调节螺栓33与风电叶片30的每个部位都紧密贴合，不存在因形状不符损坏风电叶片30的问题。