一种光伏跟踪系统支架力学测试设备的制作方法

本实用新型属于光伏跟踪系统技术领域，涉及一种光伏跟踪系统支架力学测试设备。

背景技术：

在光伏跟踪系统中，为了最优化太阳光使用，将光伏组件安装于支架上，根据太阳的照射角度变化而跟踪调整光伏组件的倾斜角度。而目前光伏跟踪系统支架强度设计与项目地地貌、环境、土质等方面息息相关，这就要求不同的项目地对于支架关键结构节点的强度设计有不同的要求，这就需要有一种可以测试支架关键结构节点力学强度的设备。

因此，本领域技术人员极有必要提供一种结构简单，便于对支架关键结构节点进行力学测试、且测量准确的光伏跟踪系统支架力学测试设备。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种结构简单，便于对支架关键结构节点进行力学测试、且测量准确的光伏跟踪系统支架力学测试设备。通过该测试设备，根据项目地地貌、环境、土质等方面的不同，可以针对不同的支架关键结构节点设计不同的力学强度。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种光伏跟踪系统支架力学测试设备，包括底座，所述底座上设置用于安装待测结构件的安装座；

所述底座上在安装座的一侧还设置支撑架，所述支撑架上设有力探测装置和传动机构，所述力探测装置用于连接待测结构件以检测对待测结构件施加的拉力或扭力；所述传动机构的输出端与所述力探测装置连接为一体，用于驱动力探测装置相对待测结构件运动；

所述力探测装置上还连接有位移检测装置，所述位移检测装置用于检测力探测装置相对待测结构件运动的距离变化；

从而，通过传动机构的驱动作用带动所述力探测装置相对待测结构件运动，使待测结构件受到的拉力或扭力发生变化，实现对待测结构件抗拉和/或抗扭测试工况的模拟。

优选的，所述传动机构包括设置在支撑架上的蜗轮蜗杆传动单元及电机；

所述蜗轮蜗杆传动单元包括第一蜗轮蜗杆传动单元和第二蜗轮蜗杆传动单元；第一蜗轮蜗杆传动单元包括啮合的第一蜗轮与第一蜗杆，第二蜗轮蜗杆传动单元包括啮合的第二蜗轮与第二蜗杆；所述电机的输出端与第一蜗杆的输入端驱动连接，第一蜗杆的输出端与第二蜗杆的输入端之间通过连接轴传动连接；所述第一蜗轮及第二蜗轮内均设置输出轴，且所述输出轴上设置带外螺纹的螺杆段，螺杆段的外螺纹与第一蜗轮及第二蜗轮的内螺纹螺纹配合，所述第一蜗轮及第二蜗轮的输出轴在螺杆段的一侧分别可转动的嵌套在支撑架内并与力探测装置连接；

从而，所述电机驱动第一蜗杆转动后带动第一蜗轮及相邻的第二蜗杆、第二蜗轮同步转动，第一蜗轮和第二蜗轮沿输出轴上螺杆段螺纹转动的同时带动力探测装置朝向或远离待测结构件运动。

进一步的，所述力探测装置包括用于连接待测结构件的力传递杆、力传感器；所述力传感器在力传递杆的两端分别设置，每端1个、共设为2个，在两端的力传感器分别形成施力探测端；

第一蜗轮、第二蜗轮内的输出轴在螺杆段的一侧与两端的力传感器一一对应一体连接；

2个力传感器上的两个施力探测端分别套设在力传递杆的两端，用于检测对待测结构件施加的拉力或扭力。

进一步的，所述待测结构件的顶部设置力臂结构，所述力臂结构与力传递杆、力传感器均相互平行；

所述力臂结构的两端用于与力传递杆的两端同侧对应连接，从而在电机驱动力探测装置远离或朝向待测结构件运动的过程中对待测结构件加载拉力或扭力、卸载拉力或扭力。

进一步的，所述力臂结构与力传递杆连接的两端同侧对应齐平；

所述力臂结构的高度与力传递杆齐平；

从而，所述力臂结构的两端受到的拉力的方向垂直于力传递杆及力传感器。

进一步的，所述力臂结构与力传递杆上齐平的两端同侧直接对应连接，用于测试待测结构件的抗拉强度。

进一步的，所述力臂结构的一端与力传递杆处于同侧的一端连接，力臂结构的另一端朝向远离力探测装置的方向、绕经一转向机构连接至力传递杆的另一施力探测端，实现力臂结构两端受力方向的一致，用于测试待测结构件的抗扭强度。

进一步的，所述转向机构设为一定滑轮；

所述定滑轮通过一固定架沿水平方向安装在所述底座上，所述固定架设在安装座远离支撑架的一侧。

进一步的，所述位移检测装置包括位移传感器，所述位移传感器可伸缩的末端设置在力传递杆上，另一壳体端安装在支撑架上。

进一步的，该测试设备还包括控制柜，所述力传感器、位移传感器、电机均与控制柜电连接；

所述电机在正反转的最大及最小角度位置均设置限位开关，且所述限位开关与控制器柜连接。

本实用新型利用上述光伏跟踪系统支架力学测试设备，还可以提供一种光伏跟踪系统支架力学测试方法。具体的：

采用如下步骤进行抗拉强度的测试：

s1、将待测结构件安装到测试设备的安装座上；其中，在待测结构件顶端设计力臂结构；

s2、将力臂结构的两端分别与力探测装置的两端同侧对应连接；

s3、控制电机正反转，传动机构带动力探测装置远离或朝向待测结构件运动，实现对待测结构件加载或卸载拉力的过程；同时，通过力探测装置和位移检测装置采集拉力及位移的测试数据，最终得出拉力与位移的关系曲线，用于判定结构件抗拉强度是否能达到设计要求。

或者，采用如下步骤进行抗扭强度的测试：

s1、将待测结构件安装到测试设备的安装座上；其中，在待测结构件顶端设计力臂结构；

s2、将力臂结构的一端与力探测装置处于同侧的一端连接，力臂结构的另一端朝向远离力探测装置的方向、绕经一转向机构后连接至力探测装置的另一端，实现力臂结构两端受力方向的一致；

s3、控制电机正反转，传动机构带动力探测装置远离或朝向待测结构件运动，实现对待测结构件加载或卸载扭力的过程，同时，通过力探测装置和位移检测装置采集扭力及位移的测试数据，最终得出扭矩与位移的关系曲线，用于判定结构件抗扭强度是否能达到设计要求。

本实用新型能够带来以下有益效果：

1)本实用新型测试设备中，通过传动机构的驱动作用带动所述力探测装置相对待测结构件运动，在力探测装置相对待测结构件的运动行程内，待测结构件受到的拉力或扭力发生变化，通过力探测装置和位移检测装置分别获得在该行程范围内相应的受力(所受拉力或扭力)和位移数据，最终可以获得拉力或扭力与位移的关系曲线，判定待测结构件结构件的抗拉强度和抗扭强度是否能达到设计要求。从而，本实用新型的测试设备简单，且测试过程方便。

2)本实用新型测试设备中通过在结构件的顶部加装力臂结构，在力臂结构的一端直接与力探测装置的一施力探测端连接、另一端通过转向后使得力臂结构两端的受力方向一致，通过电机正反转实现扭力的加载和卸载的过程，过程中力传感器和位移检测装置采集测试数据，最终得出扭力与位移的关系曲线，判定结构件抗扭强度是否能达到设计要求。从而，在结构简单的基础上，通过蜗轮蜗杆传动单元与力传感器、力传递杆的配合，实现了抗扭测试。

3)本实用新型测试设备中通过将待测结构件的顶部加装力臂结构，将待测结构件的两端与力传递杆的两端对应连接，控制电机正反转实现拉力的加载和卸载的过程，过程中力传感器可以采集到拉力的测试数据，并且过程中位移检测装置采集到位移测试数据，最终可以得出拉力与位移的关系曲线，判定结构件抗拉强度是否能达到设计要求。

4)本实用新型测试设备中通过力臂结构的两端传递传动机构对待测结构件施加的拉力或扭力，可以模拟大风、阵风等情况下待测结构件的受力情况，从而使测试的数据更加准确。

附图说明

图1为本实用新型测试设备的结构示意图。

图2为本实用新型测试设备的俯视图。

图3本实用新型测试设备安装了待测结构件后的轴测图。

图4为本实用新型中传动机构及力探测装置处的放大结构图。

图5为利用本实用新型测试设备进行一实际抗拉测试的结果图。

图6为利用本实用新型测试设备进行一实际抗扭测试的结果图。

图中标记符号的含义为：

1-底座，10-安装座，11-支撑架，12-固定架；

2-传动机构，20-电机，21-连接轴，22-输出轴；

3-力探测装置；4-转向机构；5-力臂结构；6-待测结构件。

具体实施方式

下面将结合具体实施例，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1、2所示，本实施例为一种光伏跟踪系统支架力学测试设备，包括底座1，所述底座1上设置用于安装待测结构件6的安装座10；

所述底座1上在安装座10一侧还设置支撑架11，所述支撑架11上设有力探测装置3和传动机构2，所述力探测装置3用于连接待测结构件6以检测对待测结构件6施加的拉力或扭力；所述传动机构2的输出端与所述力探测装置3连接为一体，用于驱动力探测装置3相对待测结构件6运动；

所述力探测装置3上还连接有位移检测装置，所述位移检测装置用于检测力探测装置3相对待测结构件6运动产生的距离变化；

从而，通过传动机构2的驱动作用带动所述力探测装置3相对待测结构件6运动，使待测结构件6受到的拉力或扭力发生变化，实现对待测结构件6抗拉和/或抗扭测试工况的模拟。

本实施例中，在力探测装置相对待测结构件6的运动行程内，待测结构件6(如立柱)受到的拉力或扭力发生变化，通过力探测装置和位移检测装置分别获得在该行程范围内相应的受力(所受拉力或扭力)和位移数据，最终可以获得拉力或扭力与位移的关系曲线，判定待测结构件6结构件的抗拉强度和抗扭强度是否能达到设计要求。

实施例2

如图1、2所示，本实施例为一种光伏跟踪系统支架力学测试设备，包括底座1，所述底座1上设置用于安装待测结构件6的安装座10；

所述底座1上在安装座的10一侧还设置支撑架11，所述支撑架11上设有力探测装置3和传动机构2，所述力探测装置3用于连接待测结构件6以检测对待测结构件6施加的拉力；所述传动机构2的输出端与所述力探测装置3连接为一体，用于驱动力探测装置3相对待测结构件6运动；其中：

所述蜗轮蜗杆传动单元包括第一蜗轮蜗杆传动单元和第二蜗轮蜗杆传动单元；第一蜗轮蜗杆传动单元包括啮合的第一蜗轮与第一蜗杆，第二蜗轮蜗杆传动单元包括啮合的第二蜗轮与第二蜗杆；所述电机(所述电机优选为减速电机)的输出端与第一蜗杆的输入端驱动连接，第一蜗杆的输出端与第二蜗杆的输入端之间通过连接轴21传动连接；所述第一蜗轮及第二蜗轮内均设置输出轴22，且所述输出轴22上设置带外螺纹的螺杆段，螺杆段的外螺纹与第一蜗轮及第二蜗轮的内螺纹均呈螺纹配合，所述第一蜗轮及第二蜗轮的输出轴22在螺杆段的一侧分别可转动的嵌套在支撑架11内并与力探测装置3连接；

所述力探测装置3上还连接有位移检测装置，所述位移检测装置用于检测力探测装置相对待测结构件6运动产生的距离变化；

从而，所述电机20驱动第一蜗杆转动后带动啮合的第一蜗轮及相邻的第二蜗杆、第二蜗轮同步转动，第一蜗轮和第二蜗轮沿输出轴22上螺杆段螺纹转动的同时进而带动与螺杆段一侧相连的力探测装置3朝向或远离待测结构件6运动，使待测结构件6受到的拉力或扭力发生变化，实现对待测结构件6抗拉和/或抗扭测试工况的模拟。

作为优选的实施例，如图4所示，所述力探测装置3包括用于连接待测结构件6的力传递杆31、力传感器30；所述力传感器30在力传递杆31的两端分别设置，每端1个、共设为2个，在两端的力传感器30分别形成施力探测端；第一蜗轮、第二蜗轮内的输出轴在螺杆段的一侧与两端的力传感器30一一对应一体连接，从而，所述第一蜗轮和第二蜗轮沿输出轴22上螺杆段螺纹转动的同时带动力传感器30及力传递杆31朝向或远离待测结构件6运动；2个力传感器30上的两个施力探测端分别套设在力传递杆31的两端，用于检测对待测结构件6施加的的拉力或扭力。

本实施例中，只需要在力传递杆31的两端设置2个传感器，相应形成套设在力传递杆31两端上的两个施力探测端，同时，待测结构件6与力传递杆相连，当在电机的驱动及传动机构的传动作用下，使二者发生相对运动时，力传感器30首先带动力传递杆31、进而力传递杆带动待测结构件6运动，在此过程中，对待测结构件6施加拉力或扭力，便于后续对一定尺寸结构件的抗拉强度测试或抗扭强度测试，从而在满足测试功能的前提下降低成本。其中，传递杆31的设置可以使两端的力传感器30保持在同一水平面上，提高受力的平衡。需解释的是，本实施例中提及的力传感器的施力探测端也即通过力传递杆30将依次来自于传动机构2及力传感器的动力传递至待测结构件6，因而对待测结构件6施加拉力并检测该力值的连接端。更具体的，因电机20驱动力探测装置3远离或朝向待测结构件6运动的过程中，带动力传递杆31对待测结构件6加载或卸载拉力，力传递杆31则通过施力探测端将该拉力传递至力传感器30.

更优的，如图3所示，所述待测结构件6的顶部设置力臂结构5，所述力臂结构5与力传递杆31、力传感器30及连接轴21均相互平行；所述力臂结构的两端用于与力传递杆31的两端同侧对应连接，从而在电机驱动力探测装置朝向或远离待测结构件6运动的过程中对待测结构件6加载拉力或扭力、卸载拉力或扭力。

更优的，所述力臂结构5与力传递杆31连接的两端同侧对应齐平；所述力臂结构5的高度与力传递杆31齐平；从而，所述力臂结构5的两端受到的拉力的方向垂直于力传感器30。

本优选例使检测得到的拉力数据不因角度倾斜而带来计算的误差，更加接近于真实数据。

在上述实施例中：

所述力臂结构5与力传递杆31上齐平的两端同侧直接对应连接，用于测试待测结构件6的抗拉强度。

从而，通过在待测结构上设置力臂结构5，将待测结构件6固定在安装座10上，采用钢丝绳将力臂结构5的两端与力传递杆31的两端对应连接，控制电机正反转，电机20驱动力探测装置3朝向或远离待测结构件6运动的过程中，力传感器30带动力传递杆31对待测结构件6加载或卸载拉力，从而可以采集到拉力的测试数据，并且过程中位移检测装置采集到位移测试数据，最终可以得出拉力与位移的关系曲线，判定结构件抗拉强度是否能达到设计要求。

或者：

所述力臂结构5的一端与力传递杆31处于同一侧的一端连接，力臂结构5的另一端朝向远离力探测装置3的方向、绕经一转向机构4连接至力传递杆31的另一施力探测端，实现力臂结构5两端受力方向的一致，用于测试待测结构件6的抗扭强度。

本实施例中，在结构件的顶部加装了力臂结构5，在力臂结构5的一端直接与力传递杆31的一端连接、另一端通过转向后再与力传递杆31的另一端连接，使得电机20驱动力探测装置3朝向或远离待测结构件6运动的过程中，力臂结构5两端的受力方向大小均一致，带动力传递杆31对待测结构件6加载或卸载扭力，力传递杆31将该扭力传递至力传感器30，从而可以采集到拉力的测试数据，并且过程中位移检测装置采集到位移测试数据，最终得出扭力与位移的关系曲线，判定结构件抗扭强度是否能达到设计要求。其中，力臂结构5与待测结构件6一体连接，具体的可以是通过螺栓组紧固连接或者焊接的方式。更优的，所述转向机构4设为一定滑轮。从而，通过转向定滑轮使得力臂结构6两端的受力方向一致，便于测试抗扭性能。具体的，所述定滑轮通过一固定架12沿水平方向安装在所述底座1上，且所述固定架12设在安装座10远离支撑架11的一侧。

此外，在抗拉或抗扭测试中，通过力臂结构5的两端传递传动机构2对待测结构件6施加的拉力或扭力，力臂结构5的两端受到大小、方向均相同的力传递给待测结构件，可以模拟大风、阵风等情况下待测结构件的受力情况，尤其适用于对于具有一定尺寸的结构件，从而使测试的数据更加准确。

在实际应用中，所述力臂结构的两端与力传递杆31的两端分别通过钢丝绳连接，用于测试待测结构件6的抗拉或抗扭强度。此外，为了防止出现钢丝绳在力臂结构5及力传递杆31上发生偏移而影响力探测装置3朝向或远离待测结构件6直线运动的稳定性，钢丝绳沿同侧且齐平的穿设于力臂结构5及力传递杆31的两端。

实施例3

在实施例1或实施例2的基础上，所述位移检测装置4设为位移传感器，所述位移传感器(图中未示出)可伸缩的末端设置在力探测装置3(具体的，设置在力传递杆31)上，另一壳体端安装在支撑架11上。

更优的，该测试设备还包括控制柜，所述力传感器、位移传感器、电机均与控制柜电连接。更优的，所述电机在正反转的最大及最小角度位置均设置限位开关，且所述限位开关与控制柜电连接。在实际应用中，所述限位开关的型号为lsm-11/rla。所述力传感器采用市售的10t力传感器。所述位移传感器型采用米朗kpc系列直线位移传感器。

实施例4

利用本实用新型的测试设备，可以采用如下步骤进行抗拉强度的测试：

s1、将待测结构件6安装到测试设备的安装座10上；其中，在待测结构件6顶端设计力臂结构5；

s2、采用钢丝绳将力臂结构5的两端分别与力传递杆31的两端同侧对应连接；

s3、控制电机正反转，传动机构2带动力探测装置3远离或朝向待测结构件6运动，实现对待测结构件6加载或卸载拉力的过程；同时，通过力探测装置3和位移检测装置采集拉力及位移的测试数据，最终得出拉力与位移的关系曲线，用于判定结构件抗拉强度是否能达到设计要求。

具体的，对立柱的抗拉测试结果如图5所示。当曲线的斜率变化，则判定该点对应的拉力为极限值，用于判定结构件抗拉强度是否能达到设计要求。

利用本实用新型的测试设备，还可以采用如下步骤进行抗扭强度的测试：

s1、将待测结构件6安装到测试设备的安装座10上；其中，在待测结构件6顶端设计力臂结构5；

s2、采用钢丝绳将力臂结构5的一端与力传递杆31处于同侧的一端连接，力臂结构5的另一端朝向远离力探测装置3的方向、绕经一转向机构4后连接至力传递杆31的另一端，实现力臂结构5两端受力方向的一致；

s3、控制电机正反转，传动机构2带动力探测装置3远离或朝向待测结构件6运动，实现对待测结构件6加载或卸载扭力的过程，同时，通过力探测装置3和位移检测装置采集扭力及位移的测试数据，最终得出扭力与位移的关系曲线，用于判定结构件抗扭强度是否能达到设计要求。

具体的，以该测试方法对主梁单侧抱箍的抗扭测试结果如图6所示。当曲线的斜率变化，则判定该点对应的扭力为极限值，用于判定结构件抗扭强度是否能达到设计要求。

上述实施例中，底座1、安装座10、支撑架11和固定架12可以相互可拆卸地安装，也可以一体设置，以形成一整体。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。