技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)及試驗(yàn)方法，尤其涉及一種可以適用于光伏跟蹤支架的低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)及試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：
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光伏跟蹤支架在戶外運(yùn)行時(shí)，風(fēng)力造成的持續(xù)載荷和交變載荷會(huì)在光伏組件上疊加，使光伏跟蹤支架產(chǎn)生低頻振動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)械構(gòu)件產(chǎn)生疲勞失效、聯(lián)接緊固件產(chǎn)生松動(dòng)，影響光伏跟蹤支架的長期運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性。當(dāng)前，一般通過對(duì)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模和有限元?jiǎng)恿W(xué)分析的軟件模擬來發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)層面的薄弱環(huán)節(jié)，并在通用試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)小型構(gòu)建進(jìn)行實(shí)際疲勞壽命試驗(yàn)。但是軟件在對(duì)系統(tǒng)級(jí)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬時(shí)需要進(jìn)行大量簡化和參數(shù)假設(shè)，導(dǎo)致分析結(jié)果誤差較大、無法準(zhǔn)確識(shí)別薄弱環(huán)節(jié)；通用試驗(yàn)臺(tái)由于尺寸限制無法對(duì)大型支架構(gòu)件進(jìn)行整體測試，并且所產(chǎn)生的低頻振動(dòng)源及其施加在光伏跟蹤支架上的方式也與實(shí)際情況不符，導(dǎo)致實(shí)測結(jié)果不能反應(yīng)實(shí)際情況，參考價(jià)值較小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于提供一種低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)，具有提供與戶外條件相吻合的低頻振動(dòng)源、對(duì)光伏跟蹤支架的整體系統(tǒng)施加載荷進(jìn)行模擬測試、實(shí)時(shí)記錄各測試部位共振特性的特點(diǎn)，并且提供一種操作簡便、測試結(jié)果準(zhǔn)確可靠的測試方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)，包括低頻振動(dòng)源發(fā)生器、可調(diào)導(dǎo)軌支架、振動(dòng)載荷傳遞索具、光伏跟蹤支架、低頻振動(dòng)傳感器、控制器，所述的低頻振動(dòng)信號(hào)源發(fā)生器固定在可調(diào)導(dǎo)軌支架上，所述的振動(dòng)載荷傳遞索具一端固定在低頻振動(dòng)源發(fā)生器上、另一端固定在光伏跟蹤支架的橫梁上，所述的低頻振動(dòng)傳感器固定在光伏跟蹤支架和光伏板上、通過信號(hào)線路與控制器連接，控制器通過信號(hào)線路和電源供電線路與低頻振動(dòng)源發(fā)生器進(jìn)行連接。

上述的低頻振動(dòng)源發(fā)生器，包括變頻調(diào)速電機(jī)、偏心輪、軸銷，所述的偏心輪具有多個(gè)不同偏心距的銷孔，并固定在變頻調(diào)速電機(jī)的輸出軸上，所述的軸銷固定在偏心輪的銷孔中。

上述的可調(diào)導(dǎo)軌支架，包括導(dǎo)軌，用于支撐和固定低頻振動(dòng)源發(fā)生器，低頻振動(dòng)源發(fā)生器可以在導(dǎo)軌的全長范圍內(nèi)進(jìn)行任意移動(dòng)，調(diào)節(jié)到合適高度后，進(jìn)行緊固。

上述的振動(dòng)載荷傳遞索具，包括端部固定環(huán)、鋼絲繩、拉簧、長度調(diào)節(jié)與鎖緊裝置。端部固定環(huán)一端套在偏心輪軸銷上，另一端與鋼絲繩固定，鋼絲繩與拉簧的一端固定，拉簧另一端固定另一條鋼絲繩，鋼絲繩通過長度調(diào)節(jié)與鎖緊裝置與光伏跟蹤支架的橫梁相連接。

作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種用上述低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)對(duì)光伏跟蹤支架進(jìn)行測試的方法，具體包括以下步驟：

對(duì)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模和有限元?jiǎng)恿W(xué)分析的軟件模擬，估算持續(xù)載荷的大小和交變載荷分量的共振點(diǎn)的頻率和方向；根據(jù)持續(xù)載荷的大小對(duì)振動(dòng)載荷傳遞索具進(jìn)行調(diào)整，使光伏跟蹤支架所加載的預(yù)緊力與持續(xù)載荷大小相符；根據(jù)交變載荷的頻率和方向設(shè)置低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)的頻率和載荷施加方向，進(jìn)行掃頻試驗(yàn)、尋找實(shí)際共振點(diǎn)；在實(shí)際共振發(fā)生的頻率參數(shù)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)從小到大逐漸變化的振幅；根據(jù)試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的持續(xù)試驗(yàn)，對(duì)是否符合設(shè)計(jì)要求作出評(píng)估，或者做到出現(xiàn)零件疲勞失效為止，對(duì)失效零件進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)估、對(duì)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行加強(qiáng)和優(yōu)化。

上述的測試方法中，所述的低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)的持續(xù)載荷分量設(shè)置和調(diào)節(jié)方法是：將連接低頻振動(dòng)源發(fā)生器和光伏跟蹤支架的振動(dòng)載荷傳遞索具中的拉簧的拉伸長度進(jìn)行調(diào)整；根據(jù)胡克定律，光伏跟蹤支架所承受的拉力等于彈簧拉伸長度乘以拉簧的彈性系數(shù)。

上述的測試方法中，所述的低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)的頻率設(shè)置方法是：通過改變變頻調(diào)速電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，來使偏心輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行相應(yīng)變化；偏心輪通過銷軸帶動(dòng)振動(dòng)載荷傳遞索具實(shí)現(xiàn)由轉(zhuǎn)動(dòng)到線性往復(fù)拉動(dòng)的轉(zhuǎn)變，并將線性往復(fù)拉動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳遞到光伏跟蹤支架上；線性往復(fù)拉動(dòng)的頻率等于電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)每秒)。

上述的測試方法中，所述的低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)的振幅設(shè)置方法是：通過選擇偏心輪上不同偏心距的銷孔，來使振動(dòng)載荷傳遞索具進(jìn)行線性往復(fù)拉動(dòng)時(shí)的最大運(yùn)動(dòng)距離產(chǎn)生變化，從而模擬低頻振動(dòng)載荷振幅；線性往復(fù)拉動(dòng)運(yùn)動(dòng)的振幅等于銷軸所在偏心孔的偏心距的兩倍。

上述的測試方法中，所述的低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)的頻率與振幅設(shè)置的組合，組成了低頻振動(dòng)載荷中的交變載荷分量的特性。

上述的測試方法中，低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)對(duì)于光伏跟蹤支架在戶外實(shí)際運(yùn)行時(shí)所承受的實(shí)際風(fēng)力載荷的模擬的方法是：將持續(xù)載荷分量和交變載荷分量組合起來，同時(shí)由振動(dòng)載荷傳遞索具施加給光伏跟蹤支架。

上述的測試方法中，所述的低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)的載荷施加方向的設(shè)置方法是：通過調(diào)整低頻振動(dòng)源發(fā)生器在可調(diào)導(dǎo)軌支架上的高度，來使振動(dòng)載荷傳遞索具對(duì)光伏跟蹤支架的往復(fù)拉動(dòng)運(yùn)動(dòng)的方向，從水平方向到豎直方向變化，從而模擬低頻振動(dòng)載荷在光伏跟蹤支架橫梁上的不同施加方向。

上述的測試方法中，所述的共振現(xiàn)象發(fā)生與否的判斷方法是：在低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)對(duì)光伏跟蹤支架進(jìn)行掃頻振動(dòng)測試時(shí)，固定在光伏跟蹤支架和光伏板上的低頻振動(dòng)傳感器對(duì)所在部位的振動(dòng)頻率和振幅進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，檢測信號(hào)通過通信通道發(fā)送到控制器中；控制器將檢測到的振動(dòng)頻率和振幅，與低頻振動(dòng)源發(fā)生器輸出的頻率和振幅進(jìn)行比較；如果實(shí)測頻率與信號(hào)源輸出頻率相等、但實(shí)測振幅大于信號(hào)源輸出振幅，或者實(shí)際振幅在這個(gè)頻率點(diǎn)上振動(dòng)時(shí)的振幅有增大趨勢(shì)時(shí)，則認(rèn)為發(fā)生了共振。

本發(fā)明的有益效果為：提供了低頻振動(dòng)載荷的持續(xù)載荷分量和交變載荷分量的施加方法，使光伏跟蹤支架所受到的低頻振動(dòng)載荷符合實(shí)際戶外運(yùn)轉(zhuǎn)條件，能夠比常規(guī)的軟件模擬和局部實(shí)測方法更全面、更準(zhǔn)確地分析在低頻振動(dòng)條件下的系統(tǒng)特性；提供了頻率、振幅、方向、預(yù)緊力四個(gè)參數(shù)的調(diào)節(jié)方法，可以方便地找到系統(tǒng)的共振點(diǎn)，更快速地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷；提供了以低頻振動(dòng)傳感器和控制器為核心的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)數(shù)字化實(shí)時(shí)采集分析功能，為光伏跟蹤支架的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了量化分析方法，提高新產(chǎn)品開發(fā)速度。

附圖說明：

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明。

圖1是本發(fā)明的主要組成示意圖。

其中：1-控制器；2-可調(diào)導(dǎo)軌支架；3-低頻振動(dòng)源發(fā)生器；4-振動(dòng)載荷傳遞索具；5-光伏跟蹤支架；6-光伏板；7-低頻振動(dòng)傳感器

圖2是用振動(dòng)載荷傳遞索具示意圖。

其中：4.1-端部固定環(huán)；4.2-鋼絲繩a；4.3-拉簧；4.4-鋼絲繩b；4.5-長度調(diào)節(jié)與鎖緊裝置。

圖3是低頻振動(dòng)源發(fā)生器示意圖。

其中：3.1-變頻調(diào)速電機(jī)；3.2-軸銷；3.3-偏心輪；3.3.1-偏心銷孔孔陣(偏心距分別為5、10、15、20、25、30)。

圖4是使用低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)對(duì)光伏跟蹤支架進(jìn)行試驗(yàn)的方法流程圖。

具體實(shí)施方式：

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖1所示，本實(shí)施例的低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)，包括：

低頻振動(dòng)源發(fā)生器3、可調(diào)導(dǎo)軌支架2、振動(dòng)載荷傳遞索具4、光伏跟蹤支架5、低頻振動(dòng)傳感器7、控制器1，所述的低頻振動(dòng)信號(hào)源發(fā)生器3固定在可調(diào)導(dǎo)軌支架2上，所述的振動(dòng)載荷傳遞索具4一端固定在低頻振動(dòng)源發(fā)生器3上、另一端固定在光伏跟蹤支架5的橫梁上，所述的低頻振動(dòng)傳感器7固定在光伏跟蹤支架5和光伏板上、通過信號(hào)線路與控制器1連接，控制器1通過信號(hào)線路和電源供電線路與低頻振動(dòng)源發(fā)生器3進(jìn)行連接。

所述的可調(diào)導(dǎo)軌支架2，可以支撐和固定低頻振動(dòng)源發(fā)生器3、并且允許低頻振動(dòng)源發(fā)生器3在全長范圍內(nèi)進(jìn)行任意移動(dòng)，調(diào)節(jié)到合適高度后，進(jìn)行緊固。

如圖2所示，所述的振動(dòng)載荷傳遞索具4，包括端部固定環(huán)4.1、鋼絲繩(4.2；4.4)、拉簧4.3、長度調(diào)節(jié)與鎖緊裝置4.5。端部固定環(huán)4.1一端套在偏心輪3.3上的軸銷3.2上，另一端與鋼絲繩4.2固定，鋼絲繩a4.2與拉簧4.3的一端固定，拉簧4.3另一端固定另一條鋼絲繩b4.4，鋼絲繩b4.4通過長度調(diào)節(jié)與鎖緊裝置4.5與光伏跟蹤支架5的橫梁相連接。

如圖3所示，所述的低頻振動(dòng)源發(fā)生器3，包括變頻調(diào)速電機(jī)3.1、偏心輪3.3、軸銷3.2，所述的偏心輪3.3具有多個(gè)不同偏心距的銷孔孔陣3.3.1(在本實(shí)施例中，銷孔孔陣的孔中心距離回轉(zhuǎn)中心的偏心距分別是5、10、15、20、25、30毫米)并固定在變頻調(diào)速電機(jī)3.1的輸出軸上，所述的軸銷3.2固定在偏心輪3.3的銷孔3.3.1中，并且根據(jù)不同的偏心距需要，選擇不同的銷孔進(jìn)行固定。

如圖4所示，用所述的低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)對(duì)光伏跟蹤支架進(jìn)行測試的方包括以下步驟：

對(duì)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模和有限元?jiǎng)恿W(xué)分析的軟件模擬，估算持續(xù)載荷的大小和交變載荷分量的共振點(diǎn)的頻率和方向；根據(jù)持續(xù)載荷的大小對(duì)振動(dòng)載荷傳遞索具4進(jìn)行調(diào)整，使光伏跟蹤支架5所加載的預(yù)緊力與持續(xù)載荷大小相符；根據(jù)交變載荷的頻率和方向設(shè)置低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)的頻率和載荷施加方向，進(jìn)行掃頻試驗(yàn)、尋找實(shí)際共振點(diǎn)；在實(shí)際共振發(fā)生的頻率參數(shù)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)從小到大逐漸變化的振幅；根據(jù)試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的持續(xù)試驗(yàn)，對(duì)是否符合設(shè)計(jì)要求作出評(píng)估，或者做到出現(xiàn)零件疲勞失效為止，對(duì)失效零件進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)估、對(duì)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行加強(qiáng)和優(yōu)化。

所述的低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)的持續(xù)載荷分量設(shè)置和調(diào)節(jié)方法是：將連接低頻振動(dòng)源發(fā)生器3和光伏跟蹤支架5的振動(dòng)載荷傳遞索具4中的拉簧4.3的拉伸長度進(jìn)行調(diào)整；根據(jù)胡克定律，光伏跟蹤支架5所承受的拉力等于彈簧拉伸長度乘以拉簧的彈性系數(shù)。

所述的低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)的頻率設(shè)置方法是：通過改變變頻調(diào)速電機(jī)3.1的輸出轉(zhuǎn)速，來使偏心輪3.3的轉(zhuǎn)速進(jìn)行相應(yīng)變化；偏心輪3.3通過銷軸3.2帶動(dòng)振動(dòng)載荷傳遞索具4實(shí)現(xiàn)由轉(zhuǎn)動(dòng)到線性往復(fù)拉動(dòng)的轉(zhuǎn)變，并將線性往復(fù)拉動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳遞到光伏跟蹤支架5上；線性往復(fù)拉動(dòng)的頻率等于電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)每秒)。

所述的低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)的振幅設(shè)置方法是：通過選擇偏心輪3.3上不同偏心距的銷孔3.3.1，來使振動(dòng)載荷傳遞索具4進(jìn)行線性往復(fù)拉動(dòng)時(shí)的最大運(yùn)動(dòng)距離產(chǎn)生變化，從而模擬低頻振動(dòng)載荷振幅；線性往復(fù)拉動(dòng)運(yùn)動(dòng)的振幅等于銷軸3.2所在偏心孔3.3的偏心距的兩倍。

所述的低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)的頻率與振幅設(shè)置的組合，組成了低頻振動(dòng)載荷中的交變載荷分量的特性。

所述的測試方法中，低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)對(duì)于光伏跟蹤支架5在戶外實(shí)際運(yùn)行時(shí)所承受的實(shí)際風(fēng)力載荷的模擬的方法是：將持續(xù)載荷分量和交變載荷分量組合起來，同時(shí)由振動(dòng)載荷傳遞索具4施加給光伏跟蹤支架5。

所述的低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)的載荷施加方向的設(shè)置方法是：通過調(diào)整低頻振動(dòng)源發(fā)生器3在可調(diào)導(dǎo)軌支架2上的高度，來使振動(dòng)載荷傳遞索具4對(duì)光伏跟蹤支架5的往復(fù)拉動(dòng)運(yùn)動(dòng)的方向，從水平方向到豎直方向變化，從而模擬低頻振動(dòng)載荷在光伏跟蹤支架5橫梁上的不同施加方向。

所述的共振現(xiàn)象發(fā)生與否的判斷方法是：在低頻振動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)對(duì)光伏跟蹤支架5進(jìn)行掃頻振動(dòng)測試時(shí)，固定在光伏跟蹤支架5和光伏板上的低頻振動(dòng)傳感器7對(duì)所在部位的振動(dòng)頻率和振幅進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，檢測信號(hào)通過通信通道發(fā)送到控制器1中；控制器1將檢測到的振動(dòng)頻率和振幅，與低頻振動(dòng)源發(fā)生器3輸出的頻率和振幅進(jìn)行比較；如果實(shí)測頻率與信號(hào)源輸出頻率相等、但實(shí)測振幅大于信號(hào)源輸出振幅，或者實(shí)際振幅在這個(gè)頻率點(diǎn)上振動(dòng)時(shí)的振幅有增大趨勢(shì)時(shí)，則認(rèn)為發(fā)生了共振。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。