用于葉片疲勞測試的具有最大化移動質(zhì)量比的共振發(fā)生裝置和使用該共振發(fā)生裝置的疲 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及用于葉片(blade)疲勞測試的具有最大化移動質(zhì)量比(maximizedmoving mass rat1)的共振發(fā)生裝置，且更具體地，涉及如下的用于葉片疲勞測試的具有最大化移動質(zhì)量比的共振發(fā)生裝置和使用該共振發(fā)生裝置的疲勞測試方法:該共振發(fā)生裝置包括輕質(zhì)(light-weighted)裝配部、多個致動器和共振發(fā)生器。所述輕質(zhì)裝配部被設(shè)置成與葉片的外表面接觸。所述多個致動器被設(shè)置于所述裝配部的外側(cè)上。所述共振發(fā)生器被構(gòu)造得生成與致動器桿的位移相關(guān)聯(lián)的彎曲負(fù)載，并且被構(gòu)造得以與所述致動器的移動方向成平行關(guān)系的方式作往復(fù)運(yùn)動、且同時(shí)防止所述共振發(fā)生器在除了測試方向以外的所有方向上的運(yùn)動。
[0002]本發(fā)明涉及如下的用于葉片疲勞測試的具有最大化移動質(zhì)量比和改良剛度的共振發(fā)生裝置和使用該共振發(fā)生裝置的疲勞測試方法:其中，將致動器容納在里面且與所述致動器相關(guān)聯(lián)地移動的砝碼架以閉環(huán)的形式而被形成。
[0003]本發(fā)明涉及如下的用于葉片疲勞測試的具有最大化移動質(zhì)量比的共振發(fā)生裝置和使用該共振發(fā)生裝置的疲勞測試方法:因?yàn)楣舱癜l(fā)生器占去了共振發(fā)生裝置的大部分重量，所以該共振發(fā)生裝置是輕質(zhì)的，并且因?yàn)楦郊禹来a(addit1nal weights)可附著至共振發(fā)生器或可從共振發(fā)生器上拆卸下來，所以該共振發(fā)生裝置提供了更高的用戶便利性。
【背景技術(shù)】
[0004]用于風(fēng)力發(fā)電用途的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片與被構(gòu)造成產(chǎn)生升力、推力和控制力的航空用葉片略有區(qū)別，這是因?yàn)?用于風(fēng)力發(fā)電的葉片被構(gòu)造成獲得使發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)所必需的旋轉(zhuǎn)力，以便由此產(chǎn)生電力。
[0005]葉片的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致了在葉片周圍的空氣動力分布，且這一現(xiàn)象的作用是在葉片上產(chǎn)生了彎曲負(fù)載和扭轉(zhuǎn)負(fù)載。因此，必須有這樣的裝置:其能夠監(jiān)測用于葉片安全操作的氣動負(fù)載，并且還能夠測量在葉片的葉展(spanwise)方向上的空氣動力分布。相應(yīng)地，已經(jīng)以多樣化形式研發(fā)出了用來模擬空氣動力分布的共振發(fā)生裝置。
[0006]例如，韓國專利申請公開第10-2011-0078999號披露了一種用來測量氣動負(fù)載的裝置(參看圖1)，該裝置包括作為它的部件之一的校準(zhǔn)設(shè)備40。校準(zhǔn)設(shè)備40包括:用于將砝碼接納于其上的多個環(huán)41、42、43、44;以及用來將葉片容納于其內(nèi)的空間45。然而，因?yàn)樾?zhǔn)設(shè)備40以其中布線(wire)的端部被連接至環(huán)41、42、43、44且反復(fù)地施加扭力的方式來測量氣動負(fù)載，所以這種測量方式具有有限的疲勞測量精度。
[0007]關(guān)于另一個實(shí)例，國際專利申請公開W02009/135136披露了一種使用線性往復(fù)式致動器10、20、30對葉片2進(jìn)行共振測試的系統(tǒng)1(參看圖2)。
[0008]然而，包括上述實(shí)例的傳統(tǒng)技術(shù)具有如下的缺點(diǎn):用來進(jìn)行葉片2的共振測試的系統(tǒng)I耗費(fèi)大量成本，而且因?yàn)樵撓到y(tǒng)的邊界條件(boundary condit1n)遠(yuǎn)非懸臂梁的固支邊界條件(clamped condit1n)，所以共振頻率下降了。
[0009]圖3是由國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL: Na t i ona I Renewable EnergyLaboratory)(美國)研發(fā)的疲勞測試儀器的示意圖。該疲勞測試儀器包括框架7和致動器5，框架7被形成于葉片的上表面上，致動器5被形成于框架7中且用于沿著垂直方向的線性往復(fù)運(yùn)動。砝碼6能夠被懸掛在致動器5的下端部處以使葉片沿著垂直方向振動。
[0010]然而，像上面所說明的這個實(shí)例一樣的傳統(tǒng)構(gòu)造具有會使液壓致動器的耐久性劣化的缺點(diǎn)，這是因?yàn)?在葉片的振動期間內(nèi)，在位于致動器5下端部處的砝碼6上產(chǎn)生的沿著葉片的葉展方向和弦向(chordwise)方向的負(fù)載都可能使致動器的密封部件受到磨損。
[0011]圖4是由美國NREL研發(fā)的另一種疲勞測試儀器的示意圖。該疲勞測試儀器包括分別位于左側(cè)和右側(cè)的致動器8，且致動器8被構(gòu)造成使砝碼9沿著垂直方向作線性往復(fù)運(yùn)動，由此產(chǎn)生葉片的振動振幅。
[0012]然而，上述構(gòu)造具有漏油的缺點(diǎn)，這是因?yàn)?由于致動器8的作業(yè)線與砝碼9的重心之間的未對準(zhǔn)因而在致動器8上產(chǎn)生了側(cè)向負(fù)載(side loads)，這就不可避免地導(dǎo)致了致動器8上的密封件(seal)的磨損且導(dǎo)致了漏油。
[0013]圖5是由MTS研發(fā)的UREX系統(tǒng)的示意圖。該UREX系統(tǒng)包括致動器A和附加砝碼(W)，致動器A被安裝在葉片鞍座P的兩側(cè)上，附加砝碼(W)沿著葉片B的弦向方向(S卩，橫向方向)被安裝在致動器A上。
[0014]為了將致動器A沿著葉片B的弦向方向而安置，必須使激勵裝置的在葉片厚度方向(即，垂直方向)上的重心與俯仰軸(pitch axis)對準(zhǔn)。通過這樣做，能夠減小在共振測試期間內(nèi)由葉片的運(yùn)動而產(chǎn)生的所述側(cè)向負(fù)載。
[0015]然而，雖然具有上述的優(yōu)點(diǎn)，但是所述UREX系統(tǒng)由于采取了這樣的構(gòu)造以致于它不適合于激勵大型葉片的用途。也就是說，因?yàn)楦郊禹来a(W)僅沿著致動器A的一個方向而被安裝著，所以當(dāng)附加砝碼增加時(shí)，移動對象塊的重心就會離致動器桿的軸有一定距離，因此導(dǎo)致在致動器A上產(chǎn)生側(cè)向負(fù)載。結(jié)果，因?yàn)橹聞悠髅芊饧哪p加快了，所以它的耐久性就降低了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0017]本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問題而做出的，且因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于葉片疲勞測試的具有最大化移動質(zhì)量比的共振發(fā)生裝置，且更具體地，提供如下的用于葉片疲勞測試的具有最大化移動質(zhì)量比的共振發(fā)生裝置和使用該共振發(fā)生裝置的疲勞測試方法:該共振發(fā)生裝置包括輕質(zhì)裝配部、多個致動器和共振發(fā)生器;所述輕質(zhì)裝配部被設(shè)置成與葉片的外表面接觸;所述多個致動器被設(shè)置于所述裝配部的外側(cè)上；所述共振發(fā)生器被構(gòu)造得生成與致動器桿的位移相關(guān)聯(lián)的彎曲負(fù)載，并且被構(gòu)造得與所述致動器的移動方向成平行關(guān)系地作往復(fù)運(yùn)動、且同時(shí)防止所述共振發(fā)生器在除了測試方向以外的所有方向上的運(yùn)動。
[0018]本發(fā)明的另一目的是提供一種用于葉片疲勞測試的具有最大化移動質(zhì)量比的共振發(fā)生裝置和使用該共振發(fā)生裝置的疲勞測試方法，該共振發(fā)生裝置具有改良的剛度，這是因?yàn)?將致動器容納在里面且與所述致動器的主體相關(guān)聯(lián)地移動的砝碼架以閉環(huán)(closed-loop)形狀而被形成。
[0019]本發(fā)明的又一目的是提供一種用于葉片疲勞測試的具有最大化移動質(zhì)量比的共振發(fā)生裝置和使用該共振發(fā)生裝置的疲勞測試方法，因?yàn)楣舱癜l(fā)生器占去了該共振發(fā)生裝置的大部分重量，所以該共振發(fā)生裝置是輕質(zhì)的，并且因?yàn)轫来a可附著至共振發(fā)生器或可從共振發(fā)生器拆卸下來，所以該共振發(fā)生裝置提供了更高的用戶便利性。
[0020]解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案
[0021]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于葉片疲勞測試的具有最大化移動質(zhì)量比的共振發(fā)生裝置，該共振發(fā)生裝置可以包括裝配部、共振發(fā)生器和附加砝碼。所述裝配部包括鞍座和組裝部，所述鞍座包括與所述葉片的外表面在形式上對應(yīng)的凹槽，所述組裝部被設(shè)置于所述鞍座的外側(cè)且被緊固件緊固著以使得所述鞍座對所述葉片施加壓力。所述共振發(fā)生器包括致動器、砝碼架和線性引導(dǎo)件。所述致動器用來產(chǎn)生線性移動。所述砝碼架將(一個或多個)所述致動器容納于其內(nèi)，所述砝碼架具有能夠提高結(jié)構(gòu)剛度的閉環(huán)構(gòu)造且與致動器桿的位移相關(guān)聯(lián)地作線性往復(fù)運(yùn)動。所述線性引導(dǎo)件被構(gòu)造成當(dāng)所述致動器桿發(fā)生位移時(shí)所述線性引導(dǎo)件引導(dǎo)所述砝碼架的線性往復(fù)運(yùn)動。所述附加砝碼被安裝在所述砝碼架的兩個相對表面上且與所述砝碼架相關(guān)聯(lián)地移動，并且所述附加砝碼的數(shù)量沿著所述葉片的縱向方向而增加或減少以使得在所述砝碼架的線性往復(fù)運(yùn)動期間內(nèi)使移動塊(movingmas s es)的重心位于所述致動器桿上。
[0022]在另一個實(shí)施例中，提供了一種使用用于葉片疲勞測試的共振發(fā)生裝置的疲勞測試方法，該方法可以包括:將裝配部安裝在所述葉片上，所述裝配部包括鞍座和組裝部，所述鞍座包括與所述葉片的外表面在形式上對應(yīng)的凹槽，所述組裝部被設(shè)置于所述鞍座的外側(cè)且被緊固件緊固著以使得所述鞍座對所述葉片施加壓力;將共振發(fā)生器安裝在所述裝配部的一側(cè)上，所述共振發(fā)生器包括致動器、砝碼架和線性引導(dǎo)件，所述致動器用來產(chǎn)生線性移動，所述砝碼架將(一個或多個)所述致動器容納于其內(nèi)，所述砝碼架具有能夠提高結(jié)構(gòu)剛度的閉環(huán)構(gòu)造且與致動器桿的