本实用新型涉及风电及试验领域，特别是涉及疲劳试验水平激励装置，尤其适用于风力发电机组风轮叶片。
背景技术：
风轮叶片是风力发电机组的关键部件，叶片在设计疲劳寿命内安全工作至关重要。疲劳测试试验是叶片设计、定型、生产过程中重要的测试，通过试验可以模拟叶片20年的运行寿命，考验叶片能够安全工作。
目前，叶片疲劳试验激振类型主要分为液压法和共振法。共振法依靠激振电机带动摆臂在垂直于地面方向上作圆周摆动，产生的离心力带动叶片在上下方向循环往复运动。试验目标载荷可通过公式Ftarget＝Fdesign×γnf×γsf×γef计算得出。
当叶片在试验方向上垂直于地面进行振动时，由于叶片自重的影响，叶片各截面的均值不为0，需根据Goodman公式进行等效载荷转化，
Goodman公式：
试验设计载荷下，各个截面的，应力比，各个截面的损伤为在考虑重力影响后，可求得沿叶片各个截面的弯矩分布。各截面的均值不为0。依据各截面单位弯矩下的应变，可以求得各截面的。由等效损伤原理：推出,求出各个截面的Sk,M2后根据单位应变即可求出考虑重力影响后各个截面的目标载荷。
求出各个截面的后根据单位应变即可求出考虑重力影响后各个截面的目标载荷。
根据Goodman原理计算目标载荷的方法的过于复杂，过多系数的引入造成了计算结果的不准确性，同时在自重影响下叶片后缘承受的较大的压应力，不利于叶片疲劳试验的验证，并且垂直激振为抵消叶片自重，需激振系统提供较大的离心力使叶片振动，缩短了设备的使用周期。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本实用新型的目的是提供一种风力发电机组风轮叶片疲劳试验水平激励装置，以解决试验过程中叶片自重对后缘造成的损伤的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种风力发电机组风轮叶片疲劳试验水平激励装置，其包括：夹具结构、电动机、减速机、摆臂和质量块；所述夹具结构的中部设置夹叶片位，所述夹具结构的上表面固定安装电动机，所述电动机配有减速机，所述减速机的输出轴竖直向上，所述输出轴连接水平向摆臂的一端，所述水平向摆臂的另一端安装所述质量块。
在一些实施例中，优选为，所述电动机通过安装支架固定于所述夹具结构。
在一些实施例中，优选为，所述安装支架通过螺栓固定于所述夹具结构。
在一些实施例中，优选为，所述电动机通过螺栓固定于所述安装支架。
在一些实施例中，优选为，所述夹具结构包括：上夹具和下夹具，所述上夹具和所述下夹具上下相对而设固定连接，且二者之间存在所述夹叶片位。
在一些实施例中，优选为，所述上夹具和所述下夹具之间通过多个螺杆固定连接。
在一些实施例中，优选为，所述上夹具的内侧和所述下夹具的内侧分别设置随型结构。
在一些实施例中，优选为，所述上夹具和设置于其内侧的所述随型结构之间固定连接。
在一些实施例中，优选为，所述下夹具和设置于其内侧的所述随型结构之间固定连接。
在一些实施例中，优选为，所述上夹具和设置于其内侧的所述随型结构之间焊接或粘接。
在一些实施例中，优选为，所述下夹具和设置于其内侧的所述随型结构之间焊接或粘接。
在一些实施例中，优选为，所述随型结构由多个木块拼接而成。
(三)有益效果
本实用新型提供的风力发电机组风轮叶片疲劳试验水平激励装置，电动机通过减速机将转矩输出，并通过减速机放大，且减速机输出端竖直向上，输出端的转动，实现水平加载，消除了叶片自重对疲劳试验目标载荷的影响，简化了叶片疲劳试验目标载荷计算的过程，避免了试验过程中叶片自重对后缘造成的损伤，并且激励设备无需抵抗叶片自重，延长了激励设备的使用周期，节省了试验成本。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例中风力发电机组风轮叶片疲劳试验水平激励装置结构示意图。
附图备注：
1 下木制随型；
2 下钢制夹具；
3 上木制随型；
4 上钢制夹具；
5 长连接螺杆；
6 电机安装支架；
7 三相异步电动机；
8 减速机；
9 摆臂；
10 质量块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
在在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
由于目前计算目标载荷的方法过于复杂，过多系数的引入造成计算结果的不准确性，且在自重影响下叶片后缘承受的较大的压应力，不利于叶片疲劳试验的验证。因此本实用新型提供一种风力发电机组风轮叶片疲劳试验水平激励装置。
接下来通过基础设计和扩展设计、替换设计对该方法进行详细说明：
一种风力发电机组风轮叶片疲劳试验水平激励装置，主要由夹具结构、电动机、减速机、摆臂和质量块组成。夹具结构用于夹住叶片，电动机和减速机提供动力，摆臂用作传动。夹具结构的中部设置夹叶片位，夹于叶片表面。夹具结构的上表面固定安装电动机，电动机配有减速机，减速机的输出轴竖直向上，输出轴连接水平向摆臂的一端，水平向摆臂的另一端安装质量块，实现水平加载。电动机的扭矩通过减速机放大，减速机的输出轴将放大后的转速输出，该转动为水平面上的转动，以此消除了叶片自重对疲劳试验目标载荷的影响，简化了叶片疲劳试验目标载荷计算的过程，避免了试验过程中叶片自重对后缘造成的损伤，并且激励设备无需抵抗叶片自重，延长了激励设备的使用周期，节省了试验成本。
至于夹叶片位的形状可以根据叶片的结构对应设计，只要秉承稳定夹持的目的即可。摆臂通过键与减速机输出轴连接，质量块安装于摆臂的非连接端。
在上述基础设计的基础上，为了将电动机固定于夹具结构上，通常使用安装支架进行固定。即安装支架先固定于夹具结构上，电动机再固定于安装支架上。
如图1所示，安装支架由多个竖梁和支于竖梁上端的横梁(或横台)组成。电动机安装于安装支架的侧面，减速机安装于电动机的侧面。
在一些实施例中，安装支架(在一些实施例中为安装支架的纵梁)通过螺栓固定于夹具结构。在一些实施例中，电动机通过螺栓固定于安装支架。
需要说明的是，在其他的实施例中，电动机也可以采用其他的现有各种固定连接方式安装于夹具结构上，比如焊接。
基于上述基础设计或扩展设计，具体到夹具结构，其主要由上夹具和下夹具组成。上夹具和下夹具上下相对而设固定连接，且二者之间存在夹叶片位，叶片夹于上夹具和下夹具之间。在一些实施例中，为了提高上夹具、下夹具的夹持力，上夹具、下夹具都可以采用钢质。
由于上夹具、下夹具之间均在一定的位置，因此，上夹具和下夹具之间通过多个螺杆(比如4根长连接螺杆)固定连接。需要说明的是，为了安装的更加稳定，建议长连接螺杆的连接位能够更均匀的分布。
在一些实施例中，为了更好的适应叶片的结构，上夹具的内侧和下夹具的内侧分别设置随型结构。上下两个随型结构之间放置叶片。随型结构的具体形状可以在贴合叶片外表面的情况下，根据叶片的结构而定。
另一方面，为了上夹具、下夹具与随型结构更牢固的连接配合，上夹具和设置于其内侧的随型结构之间固定连接；下夹具和设置于其内侧的随型结构之间固定连接。上夹具和随型结构之间固定后，二者之间不会发生相对移动，下夹具和随型结构也类同。
至于具体的固定结构可以采用多种方式，比如：
方式一：上夹具和设置于其内侧的随型结构之间通过钢片焊接；
方式二：下夹具和设置于其内侧的随型结构之间通过钢片焊接；
方式三：上夹具和设置于其内侧的随型结构之间粘接；
方式四：下夹具和设置于其内侧的随型结构之间粘接。
在具体的实施方式中，方式一、方式二可以结合使用；方式一和方式四可以结合使用；方式二和方式三可以结合使用；方式三和方式四也可以结合使用。当然，在其他实施例中，还可以采用其他的固定连接方式，比如：螺栓连接等。
为了更方便随型和叶片更好的贴合，随型通常采用木制，由多个木块拼接而成。
本实用新型通过水平激振装置可实现叶片在试验方向上水平振动，从而避免了叶片自重对目标载荷的影响，直接可按照公式Ftarget＝Fdesign×γnf×γsf×γef计算得到的目标载荷进行疲劳试验，同时避免了疲劳试验过程中叶片自重对叶片后缘造成的疲劳损伤。
如图1所示，首先将下木制随型1(设置于下夹具内侧的随型)与下钢制夹具(即下夹具)粘接为一体，将上木制随型3(设置于上夹具内侧的随型)与上钢制夹具4(即上夹具)粘接为另外一体，后利用起重机将下钢制夹具2(即下夹具)和上钢制夹具4放置于叶片加载截面表面，使木制随型能与叶片表现为紧密贴合。后利用长连接螺杆5(即螺栓)将上、下钢制夹具固定于叶片加载截面位置。
然后将电机安装支架6(即安装支架)放置于上钢制夹具4上方，并通过螺丝固定，后将三相异步电动机7(即电动机)通过长连接螺杆固定于支架6侧面，减速机8连接电动机7，摆臂9(即水平向摆臂)通过键安装于减速机9输出轴位置，质量块通过螺丝固定于摆臂末端位置。
安装完成后，启动三相异步电动机7，通过减速机8输出轴转动带动摆臂9水平转动，通过外接变频器调节摆臂9转动频率，当摆臂9转动频率同叶片固有频率一致时，两者发生共振从而带动叶片水平振动，通过调节质量块10的重量调节试验载荷，从而满足叶片疲劳试验目标载荷的要求。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。