一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片彎扭耦合向量測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測(cè)量裝置，尤其是一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片彎扭耦合向量測(cè)量裝置， 屬發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵部件，常選用復(fù)合材料制作，由于復(fù)合材料 中包含了具有不同鋪層角度及鋪層厚度的纖維布，使得復(fù)合材料具有各向異性的特點(diǎn)，因 此葉片在純彎曲或純扭轉(zhuǎn)載荷下都會(huì)同時(shí)發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形和彎曲變形，即復(fù)合材料葉片具有 彎扭耦合變形特性。葉片的彎扭耦合特性決定了葉片在載荷作用下的變形行為，利用風(fēng)力 發(fā)電機(jī)葉片材料各向異性的特性，葉片能隨風(fēng)速的變化，自動(dòng)改變形狀，產(chǎn)生合理的扭曲變 形，從而拓寬風(fēng)力機(jī)正常運(yùn)行風(fēng)速范圍，提高風(fēng)能捕獲能力，降低葉片承受的沖擊載荷，并 在高風(fēng)速時(shí)改善其安全性能。
[0003] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的彎扭耦合特性屬于葉片整體的固有特性，可通過(guò)葉片彎 扭耦合向量為表示，彎扭耦合向量在即葉片各翼型截面彎扭耦合向量α組成的向量 (::Α二O2 :備:& 截面彎扭耦合向量α為產(chǎn)生彎曲角度β與扭轉(zhuǎn)角度Θ的 比值（《--f )。為了保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作的可靠性，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝機(jī)前需要對(duì)葉片的彎 & 扭耦合向量:▲進(jìn)行測(cè)算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片彎扭耦合向量測(cè)量裝置，以實(shí)現(xiàn)在風(fēng) 力發(fā)電機(jī)裝機(jī)前對(duì)葉片彎扭耦合特性的準(zhǔn)確測(cè)算，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)的可靠運(yùn)行。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片彎扭耦合向量測(cè)量裝置，包括夾持機(jī)構(gòu)、載荷施加機(jī)構(gòu)和測(cè)量執(zhí) 行機(jī)構(gòu)；所述夾持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與被測(cè)量葉片的根部圓柱體匹配，所述載荷施加機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 與被測(cè)量葉片的葉尖匹配；所述測(cè)量執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括位移傳感器、力傳感器、靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量 系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)，所述位移傳感器布置在被測(cè)量葉片不同位置截面的前緣和后緣處，所述力 傳感器安裝在載荷施加機(jī)構(gòu)上，所述靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)輸入端與位移傳感器及力傳感器連 接，其輸出端與計(jì)算機(jī)連接。
[0006] 上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片彎扭耦合向量測(cè)量裝置，所述載荷施加機(jī)構(gòu)包括液壓加載組 件、輔助夾具、第一支架和第二支架；所述輔助夾具套裝在被測(cè)量葉片的葉尖部位，由上下 兩個(gè)夾持板組成，在上下兩個(gè)夾持板的中部形成與被測(cè)量葉片葉尖匹配的夾持腔，在上下 兩個(gè)夾持板左右兩端設(shè)置加載工作面。
[0007] 上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片彎扭耦合向量測(cè)量裝置，所述液壓加載組件由第二液壓栗站 及液壓缸組成，所述第二液壓栗站與液壓缸連接，在液壓栗站中設(shè)有液壓控制系統(tǒng)，所述液 壓缸包括固定在第一支架上的第一液壓缸和固定在第二支架上的第二液壓缸，所述第一液 壓缸的活塞桿向下伸展，所述第二液壓缸的活塞桿向上伸展，兩個(gè)液壓缸的活塞桿分別與 輔助夾具左右兩端的加載工作面對(duì)應(yīng)。
[0008] 上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片彎扭耦合向量測(cè)量裝置，所述輔助夾具的夾持腔內(nèi)壁上設(shè)置 橡膠墊。
[0009] 上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片彎扭耦合向量測(cè)量裝置，所述第一支架和第二支架均為可移 動(dòng)結(jié)構(gòu)。
[0010] 上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片彎扭耦合向量測(cè)量裝置，所述夾持機(jī)構(gòu)包括夾持座、液壓夾 具和第一液壓栗站，所述夾持座固定在水平地面上，在夾持座上設(shè)置葉片安裝孔，在葉片安 裝孔的周邊均勻布置三套液壓夾具。
[0011] 上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片彎扭耦合向量測(cè)量裝置，所述液壓夾具包括夾持油缸和夾持 塊，所述夾持油缸與第一液壓栗站連接，夾持油缸的活塞桿與夾持塊固定裝配，所述夾持塊 設(shè)有與葉片根部匹配的弧形夾持面。
[0012] 本發(fā)明通過(guò)夾持機(jī)構(gòu)將被測(cè)量葉片的根部圓柱體固定，再將載荷施加機(jī)構(gòu)中輔助 夾具套裝在被測(cè)量葉片的葉尖部位，然后由固定在第一支架上的第一液壓缸和固定在第二 支架上的第二液壓缸分別對(duì)輔助夾具左右兩端的加載工作面施以大小相同、方向相反的推 力，使被測(cè)量葉片在扭轉(zhuǎn)力矩作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)彎曲變形；此時(shí)布置在被測(cè)量葉片不同位置 截面前緣和后緣的位移傳感器將采集到的信息通過(guò)靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)傳遞給計(jì)算機(jī)，同時(shí) 安裝在載荷施加機(jī)構(gòu)上的力傳感器將采集到的力載荷信息傳遞給計(jì)算機(jī)，再由計(jì)算機(jī)中設(shè) 置的程序?qū)Σ煌恢媒孛媲熬壓秃缶壩灰苽鞲衅鞑杉男畔⒎治?、?jì)算，獲得在不同扭矩 載荷情況下葉片不同位置截面前緣和后緣的位移值，然后根據(jù)該位移值計(jì)算出風(fēng)力發(fā)電機(jī) 葉片的彎扭耦合向量α值，進(jìn)而得出彎扭耦合向量龍。由于本發(fā)明夾持機(jī)構(gòu)中的夾持塊由 夾持油缸驅(qū)動(dòng)，并且載荷施加機(jī)構(gòu)中第一支架和第二支架均為可移動(dòng)結(jié)構(gòu)，因此本發(fā)明具 有良好的通用性能，適用于對(duì)不同型號(hào)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的測(cè)量。由此可見(jiàn)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了 在風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝機(jī)前對(duì)葉片彎扭耦合特性的準(zhǔn)確測(cè)算，保證了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的可靠運(yùn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014] 圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的夾持機(jī)構(gòu)主視圖； 圖3是本發(fā)明的夾持機(jī)構(gòu)側(cè)視圖； 圖4是本發(fā)明的載荷施加機(jī)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明載荷施加機(jī)構(gòu)中輔助夾具結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本發(fā)明的測(cè)量執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖； 圖7是被測(cè)量葉片某一截面位置處位移傳感器安裝位置示意圖； 圖8是在載荷加載前后被測(cè)量葉片某一截面位置變化示意圖； 圖9是根據(jù)葉片不同截面前緣和后緣的位移值計(jì)算彎扭耦合向量α值的原理圖； 圖10是不同截面彎曲變形w隨葉片展向坐標(biāo)ζ變化曲線圖。
[0015] 圖中各標(biāo)號(hào)清單為：1、夾持機(jī)構(gòu)，1-1、夾持座，1-1-1、葉片安裝孔，1-2、夾持油缸， 1- 3、夾持塊，1-4、第一液壓栗站，2、載荷施加機(jī)構(gòu)，2-1、第一支架，2-2、第一液壓缸，2-3、第 二液壓缸，2-4、輔助夾具，2-4-1、夾持板，2-4-2、加載工作面，2-4-3、夾持腔，2-4-4、橡膠 墊，2-5、第二支架，2-6、第二液壓栗站，3、測(cè)量執(zhí)行機(jī)構(gòu)，3-1、位移傳感器，3-2、靜態(tài)應(yīng)變測(cè) 量系統(tǒng)，3-3、計(jì)算機(jī)，3-4、力傳感器，4、被測(cè)量葉片，4-1、前緣，4-2、后緣。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 參看圖1、圖6、圖7,本發(fā)明包括夾持機(jī)構(gòu)1、載荷施加機(jī)構(gòu)2和測(cè)量執(zhí)行機(jī)構(gòu)3,所 述夾持機(jī)構(gòu)1的結(jié)構(gòu)與被測(cè)量葉片4的根部圓柱體匹配，所述載荷施加機(jī)構(gòu)2的結(jié)構(gòu)與被 測(cè)量葉片4的葉尖匹配，所述測(cè)量執(zhí)行機(jī)構(gòu)3包括位移傳感器3-1、力傳感器3-4、靜態(tài)應(yīng)變 測(cè)量系統(tǒng)3-2和計(jì)算機(jī)3-3,所述位移傳感器3-1布置在被測(cè)量葉片4不同位置截面的前 緣4-1和后緣4-2處，所述力傳感器3-4安裝在載荷施加機(jī)構(gòu)2上，所述靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng) 3-2輸入端與位移傳感器3-1及力傳感器3-4連接，其輸出端與計(jì)算機(jī)3-3連接。
[0017] 參看圖1、圖4、圖5,本發(fā)明的載荷施加機(jī)構(gòu)2包括液壓加載組件、輔助夾具2-4、 第一支架2-1和第二支架2-5 ;所述輔助夾具2-4套裝在被測(cè)量葉片4的葉尖部位，由上下 兩個(gè)夾持板2-4-1組成，在上下兩個(gè)夾持板2-4-1的中部形成與被測(cè)量葉片葉尖匹配的夾 持腔2-4-3,在上下兩個(gè)夾持板左右兩端設(shè)置加載工作面2-4-2,所述輔助夾具2-4的夾持 腔2-4-3內(nèi)壁上設(shè)置橡膠墊2-4-4 ;所述液壓加載組件由第二液壓栗站2-6及液壓缸組成， 所述第二液壓栗站2-6與液壓缸連接，并在第二液壓栗站2-6中設(shè)置液壓控制系統(tǒng)；所述 液壓缸包括固定在第一支架2-1上的第一液壓缸2-2和固定在第二支架2-5上的第二液壓