一种风电叶片双轴疲劳测控装置及其测控方法与流程

本发明涉及风电叶片测控，具体为一种风电叶片双轴疲劳测控装置及其测控方法。

背景技术：

1、风电叶片是风力发电设备的关键部件之一，其性能直接影响到风力发电的效率和安全性。在风力发电设备的运行过程中，风电叶片会受到周期性风力载荷的作用，这种周期性载荷会导致叶片产生疲劳效应。风电叶片的疲劳寿命是衡量其性能的重要指标之一，对其进行准确的测试和控制至关重要。

2、在现有的风电叶片疲劳测试中，大部分设备只能实现单轴的疲劳测试，即只能模拟风力载荷在一个方向上的作用。然而，实际的风力载荷是包含两个方向的，即水平和垂直方向。因此，现有的单轴疲劳测试装置不能全面地模拟真实的风力环境，从而影响测试结果的准确性。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、本发明提供了一种风电叶片双轴疲劳测控装置及其测控方法，以解决现有技术中单轴疲劳测试的不足。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种风电叶片双轴疲劳测控装置，包括底板和控制柜，所述底板的顶部一侧设置有支撑座，所述支撑座的中心转动连接有转动轴，所述转动轴的表面固定连接有夹持装置，所述支撑座内设置有驱动转动轴转动的驱动装置，所述夹持装置的一侧设置有风电叶片，所述底板的顶部且位于风电叶片的一侧设置有水平载荷模拟装置，所述水平载荷模拟装置用于模拟风力载荷的水平方向作用，所述底板的顶部且位于风电叶片的另一侧设置有垂直载荷模拟装置，所述垂直载荷模拟装置用于模拟风力载荷的垂直方向作用，所述风电叶片的表面且位于水平载荷模拟装置和垂直载荷模拟装置的对应位置均设置有加速度传感器和位移传感器，所述加速度传感器和位移传感器用于分别测量风电叶片在两个轴向上的振动加速度和位移；

5、所述控制柜内设置有主控制器和数据处理系统，所述控制柜的表面设置有键盘和显示器，所述主控制器用于控制夹持装置、驱动装置、水平载荷模拟装置和垂直载荷模拟装置的运行及数据处理系统的数据采集处理。

6、优选的，所述数据处理系统包括数据采集单元、数据处理单元和数据输出单元，所述加速度传感器和位移传感器与数据采集单元连接，数据处理单元用于对采集到的数据进行处理和分析，数据输出单元用于将处理后的数据输出到显示器。

7、优选的，所述夹持装置包括固定筒，所述固定筒的内部滑动连接有移动板，所述移动板的一侧固定连接有固定柱，所述固定柱的一端贯穿固定筒的一侧并转动连接有固定销，所述固定筒的一侧与移动板之间设置有第一电动伸缩杆。

8、优选的，所述固定筒及移动板的中心设置有与转动轴适配的通孔，所述固定筒与转动轴的表面固定连接，所述移动板与转动轴的表面滑动连接。

9、优选的，所述驱动装置包括动力机构和第二齿轮，所述动力机构的输出端固定连接有第一齿轮，所述第二齿轮固定在转动轴的表面，所述第一齿轮与第二齿轮啮合连接。

10、优选的，所述水平载荷模拟装置和垂直载荷模拟装置与底板的顶部滑动连接，所述底板的顶部设置有适配的导轨。

11、优选的，所述水平载荷模拟装置包括第一固定筒、第一电机固定壳和第一固定架，所述第一固定筒内竖直转动连接有第一丝杆，所述第一电机固定壳内固定连接有第一电机，所述第一电机的输出轴端与第一丝杆的一端固定连接，所述第一丝杆的表面螺纹连接有第一螺纹块，所述第一固定架设置在第一固定筒的一侧且与第一螺纹块的表面固定连接，所述第一固定架的表面固定连接有第一导杆，所述第一导杆的表面滑动连接有第一滑动板，所述第一滑动板与第一固定架之间设置有第一压力传感器，所述第一滑动板的一侧水平设置有第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆的工作端设置有第一压板。

12、优选的，所述垂直载荷模拟装置包括第二固定筒、第二电机固定壳和第二固定架，所述第二固定筒内竖直转动连接有第二丝杆，所述第二电机固定壳内固定连接有第二电机，所述第二电机的输出轴端与第二丝杆的一端固定连接，所述第二丝杆的表面螺纹连接有第二螺纹块，所述第二固定架设置在第二固定筒的一侧且与第二螺纹块的表面固定连接，所述第二固定架的表面固定连接有固定轴，所述固定轴的表面转动连接有转动支架，所述转动支架的表面设置有限制转动的固定螺栓，所述转动支架的一侧滑动连接有滑动块，所述滑动块的表面固定连接有第二导杆，所述第二导杆的表面滑动连接有第二滑动板，所述第二滑动板与滑动块之间设置有第二压力传感器，所述第二滑动板的一侧竖直设置有第三电动伸缩杆，所述第三电动伸缩杆的工作端设置有第二压板。

13、一种风电叶片双轴疲劳测控装置的测控方法，包括以下步骤：

14、s1、将风电叶片吊装至夹持装置一侧，利用夹持装置完成对风电叶片的装夹；

15、s2、移动水平载荷模拟装置和垂直载荷模拟装置至测控位置，在风电叶片对应的表面粘贴加速度传感器和位移传感器并与控制柜内设备连接；

16、s3、通过控制柜启动控制水平载荷模拟装置和垂直载荷模拟装置的运动，完成数据收集。

17、优选的，在执行步骤s3后，通过驱动装置驱动转动轴转动，改变风电叶片的测试角度再次进行测控。

18、(三)有益效果

19、本发明提供了一种风电叶片双轴疲劳测控装置。具备以下有益效果：

20、在底板的顶部设置了用于模拟风力载荷的水平方向的水平载荷模拟装置和用于模拟风力载荷的垂直方向的垂直载荷模拟装置，更接近实际的风力环境；通过设置的压力传感器能实现载荷的精确控制，可以提高测试结果的准确性，提高了测试结果的准确性和可靠性，为风力发电设备的优化设计和安全运行提供了有力保障；通过驱动装置带动叶片转动，可以对风电叶片进行更全面的疲劳测试，从而更好地评估其性能和寿命。

技术特征：

1.一种风电叶片双轴疲劳测控装置，包括底板(1)和控制柜(14)，其特征在于：所述底板(1)的顶部一侧设置有支撑座(2)，所述支撑座(2)的中心转动连接有转动轴(3)，所述转动轴(3)的表面固定连接有夹持装置(4)，所述支撑座(2)内设置有驱动转动轴(3)转动的驱动装置，所述夹持装置(4)的一侧设置有风电叶片(8)，所述底板(1)的顶部且位于风电叶片(8)的一侧设置有水平载荷模拟装置(9)，所述水平载荷模拟装置(9)用于模拟风力载荷的水平方向作用，所述底板(1)的顶部且位于风电叶片(8)的另一侧设置有垂直载荷模拟装置(10)，所述垂直载荷模拟装置(10)用于模拟风力载荷的垂直方向作用，所述风电叶片(8)的表面且位于水平载荷模拟装置(9)和垂直载荷模拟装置(10)的对应位置均设置有加速度传感器(11)和位移传感器(12)，所述加速度传感器(11)和位移传感器(12)用于分别测量风电叶片(8)在两个轴向上的振动加速度和位移；

2.根据权利要求1所述的一种风电叶片双轴疲劳测控装置，其特征在于：所述数据处理系统包括数据采集单元、数据处理单元和数据输出单元，所述加速度传感器(11)和位移传感器(12)与数据采集单元连接，数据处理单元用于对采集到的数据进行处理和分析，数据输出单元用于将处理后的数据输出到显示器(16)。

3.根据权利要求1所述的一种风电叶片双轴疲劳测控装置，其特征在于：所述夹持装置(4)包括固定筒(41)，所述固定筒(41)的内部滑动连接有移动板(42)，所述移动板(42)的一侧固定连接有固定柱(43)，所述固定柱(43)的一端贯穿固定筒(41)的一侧并转动连接有固定销(44)，所述固定筒(41)的一侧与移动板(42)之间设置有第一电动伸缩杆(45)。

4.根据权利要求3所述的一种风电叶片双轴疲劳测控装置，其特征在于：所述固定筒(41)及移动板(42)的中心设置有与转动轴(3)适配的通孔，所述固定筒(41)与转动轴(3)的表面固定连接，所述移动板(42)与转动轴(3)的表面滑动连接。

5.根据权利要求1所述的一种风电叶片双轴疲劳测控装置，其特征在于：所述驱动装置包括动力机构(5)和第二齿轮(7)，所述动力机构(5)的输出端固定连接有第一齿轮(6)，所述第二齿轮(7)固定在转动轴(3)的表面，所述第一齿轮(6)与第二齿轮(7)啮合连接。

6.根据权利要求1所述的一种风电叶片双轴疲劳测控装置，其特征在于：所述水平载荷模拟装置(9)和垂直载荷模拟装置(10)与底板(1)的顶部滑动连接，所述底板(1)的顶部设置有适配的导轨(13)。

7.根据权利要求6所述的一种风电叶片双轴疲劳测控装置，其特征在于：所述水平载荷模拟装置(9)包括第一固定筒(91)、第一电机固定壳(92)和第一固定架(96)，所述第一固定筒(91)内竖直转动连接有第一丝杆(93)，所述第一电机固定壳(92)内固定连接有第一电机(94)，所述第一电机(94)的输出轴端与第一丝杆(93)的一端固定连接，所述第一丝杆(93)的表面螺纹连接有第一螺纹块(95)，所述第一固定架(96)设置在第一固定筒(91)的一侧且与第一螺纹块(95)的表面固定连接，所述第一固定架(96)的表面固定连接有第一导杆(97)，所述第一导杆(97)的表面滑动连接有第一滑动板(98)，所述第一滑动板(98)与第一固定架(96)之间设置有第一压力传感器(99)，所述第一滑动板(98)的一侧水平设置有第二电动伸缩杆(910)，所述第二电动伸缩杆(910)的工作端设置有第一压板(911)。

8.根据权利要求6所述的一种风电叶片双轴疲劳测控装置，其特征在于：所述垂直载荷模拟装置(10)包括第二固定筒(101)、第二电机固定壳(102)和第二固定架(106)，所述第二固定筒(101)内竖直转动连接有第二丝杆(103)，所述第二电机固定壳(102)内固定连接有第二电机(104)，所述第二电机(104)的输出轴端与第二丝杆(103)的一端固定连接，所述第二丝杆(103)的表面螺纹连接有第二螺纹块(105)，所述第二固定架(106)设置在第二固定筒(101)的一侧且与第二螺纹块(105)的表面固定连接，所述第二固定架(106)的表面固定连接有固定轴(107)，所述固定轴(107)的表面转动连接有转动支架(108)，所述转动支架(108)的表面设置有限制转动的固定螺栓(109)，所述转动支架(108)的一侧滑动连接有滑动块(1010)，所述滑动块(1010)的表面固定连接有第二导杆(1011)，所述第二导杆(1011)的表面滑动连接有第二滑动板(1012)，所述第二滑动板(1012)与滑动块(1010)之间设置有第二压力传感器(1013)，所述第二滑动板(1012)的一侧竖直设置有第三电动伸缩杆(1014)，所述第三电动伸缩杆(1014)的工作端设置有第二压板(1015)。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种风电叶片双轴疲劳测控装置的测控方法，其特征在于：包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种风电叶片双轴疲劳测控装置的测控方法，其特征在于：在执行步骤s3后，通过驱动装置驱动转动轴(3)转动，改变风电叶片的测试角度再次进行测控。

技术总结
本发明公开了一种风电叶片双轴疲劳测控装置，包括底板和控制柜，底板的顶部一侧设置有支撑座，支撑座的中心通过转动轴设置有夹持装置，支撑座内设置有驱动转动轴转动的驱动装置，底板的顶部设置有水平载荷模拟装置和垂直载荷模拟装置，风电叶片的表面且位于水平载荷模拟装置和垂直载荷模拟装置的对应位置均设置有加速度传感器和位移传感器，本发明涉及风电叶片测控技术领域。该种风电叶片双轴疲劳测控装置，更接近实际的风力环境；通过设置的压力传感器能实现载荷的精确控制，可以提高测试结果的准确性，提高了测试结果的准确性和可靠性，为风力发电设备的优化设计和安全运行提供了有力保障。

技术研发人员：王小飞
受保护的技术使用者：贵州众联新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27