一種h型垂直軸風力機葉片靜力結構試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種靜力結構試驗裝置，尤其是一種大型H型垂直軸風力發(fā)電機葉片靜力結構試驗裝置。
【背景技術】
[0002]大型H型垂直軸風力機的風輪裝置由葉片、支架和主軸構成，支架用來連接葉片和主軸，以形成具有一定剛度的大型H型框架結構，常見的框架結構有單支架型和雙支架型兩種。葉片是風力發(fā)電機的關鍵部件，關系到整個機組的運行安全和穩(wěn)定，為確保葉片靜載荷承載能力和強度，需要對葉片進行結構靜力試驗，測定葉片在各類工況下的結構性能。在實際運行中，葉片的受力情況比較復雜，風載荷和慣性載荷使葉片承受彎曲、扭轉等多種受力形式，且葉片具有一定攻角，這樣使得葉片的結構性能分析更為困難。因此，如何有更好的裝置和方法來對大型H型垂直軸風力發(fā)電機葉片進行靜力結構試驗，亟待解決。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供了一種大型H型垂直軸風力發(fā)電機葉片靜力結構試驗裝置，僅對裝置施加一個外部載荷，便可實現(xiàn)葉片彎曲、扭轉、多攻角組合加載形式，操作簡單方便，結果準確可靠，具有較強的普適性。
[0004]本實用新型為解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]一種H型垂直軸風力機葉片結構靜力試驗裝置，包括支座部件、加載抱箍、分配梁、連接部件、力傳感器、位移傳感器和應變片，其特征在于，至少一所述支座部件固定設置在基礎或地面上，所述支座部件包括從下到上依次安裝在一起的固定基座、支撐支座和支座抱箍，用于支撐葉片并調節(jié)葉片攻角；在每個支座部件兩側一定距離處的葉片上套一對加載抱箍，用于確定加載點，控制葉片扭轉角度和攻角；用連接部件將加載抱箍與分配梁兩端相連，分配梁中部施加外部載荷，用于傳遞并分配載荷；在外部載荷作用點安裝力傳感器，在加載抱箍位置或其他葉片軸線位置安裝位移傳感器，在葉片軸線方向布置應變片。
[0006]優(yōu)選地，所述支座抱箍由固定外環(huán)和旋轉內(nèi)環(huán)組合而成，固定外環(huán)與支撐支座固定連接，旋轉內(nèi)環(huán)固定套住葉片使二者可一起轉動，根據(jù)葉片所需攻角調節(jié)內(nèi)環(huán)角度，內(nèi)外環(huán)鎖緊后可提供葉片所需工況下的攻角。
[0007]優(yōu)選地，所述旋轉內(nèi)環(huán)與葉片的固定方式為:先由隨形抱箍緊固葉片，再用夾具固定夾持，通過固定銷將夾具緊固在旋轉內(nèi)環(huán)上。
[0008]優(yōu)選地，所述加載抱箍結構為:隨形抱箍緊固葉片，兩側面焊接上、下法蘭，法蘭上設計多個吊孔，各所述吊孔距葉片剪力中心有不同的偏心距，各吊孔處通過連接部件連接分配梁，根據(jù)法蘭和吊孔位置實現(xiàn)葉片偏心扭轉以及多攻角加載。
[0009]優(yōu)選地，所述葉片結構靜力試驗裝置包括一個單支座時和一個分配梁，該分配梁的中部承受外加載荷，距離加載點一定距離的兩端分別連接加載抱箍。
[0010]優(yōu)選地，所述葉片結構靜力試驗裝置包括兩個支座、一個一級分配梁和兩個二級分配梁，一級分配梁中部承受外加載荷，二級分配梁兩端連接加載抱箍，一級分配梁兩端與兩個二級分配梁中部用連接部件連接。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述連接部件為吊繩或鉸鏈。
[0012]相對于現(xiàn)有技術，本實用新型的優(yōu)點在于，僅對裝置施加一個外部載荷，便可實現(xiàn)葉片彎曲、扭轉、多攻角組合加載形式，操作簡單方便，結果準確可靠，具有較強的普適性。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的H型垂直軸風力機葉片結構靜力試驗裝置示意圖；
[0014]圖2為本實用新型的支座部件示意圖，其中，(A)為支座部件裝置組成圖，(B)為支座抱箍內(nèi)環(huán)未鎖緊示意圖，(C)為支座抱箍內(nèi)環(huán)鎖緊示意圖；
[0015]圖3為加載抱箍示意圖，其中，(A)為葉片無攻角無扭矩示意圖，(B)為支葉片有攻角無扭矩示意圖，(C)為葉片無攻角有扭矩示意圖，(D)為葉片有攻角有扭矩示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本實用新型進一步詳細說明。
[0017]以雙支座葉片為例，如圖1所示，本實用新型的H型垂直軸風力機葉片結構靜力試驗裝置，包括支座部件1、加載抱箍2、一個一級分配梁3、兩個二級分配梁4、連接部件5 (優(yōu)選為吊繩或鉸鏈)、力傳感器6、位移傳感器和應變片。根據(jù)葉片所需加載的彎矩分布，確定支座部件I位置、加載抱箍2位置和一級分配梁3、二級分配梁4的長度，具體包括:加載抱箍2與支座部件I之間的距離BjP B 3、B4, 二級分配梁4中部加載點與兩端之間的距離L21、L22和L23、L24，一級分配梁3中部加載點與兩端之間的距離Ln、L12。
[0018]參照圖2，支座部件I固定設置在基礎或地面上，包括從下到上依次安裝在一起的固定基座7、支撐支座8和支座抱箍9，用于支撐葉片并調節(jié)葉片攻角。支座抱箍9由固定外環(huán)10和旋轉內(nèi)環(huán)11組合而成，外環(huán)10與支撐支座8固定連接，內(nèi)環(huán)11固定套住葉片使二者可一起轉動。其中，內(nèi)環(huán)11固定套住葉片的方式為:先由隨形抱箍12緊固葉片，再用夾具13固定夾持，通過固定銷14將夾具13緊固在內(nèi)環(huán)11上。根據(jù)試驗工況所需的葉片攻角，旋轉內(nèi)環(huán)11至所需角度，用螺栓15鎖緊外環(huán)10和內(nèi)環(huán)11。
[0019]參照圖3，在Bp BjP B 3、B4*的葉片上各套一個加載抱箍2，用于確定加載點，控制葉片扭轉角度和攻角。加載抱箍2結構設計為:隨形抱箍12緊固葉片，兩側面焊接上、下法蘭16，法蘭16上設計多個吊孔17 (距葉片剪力中心有不同的偏心距e)。根據(jù)是否扭轉加載，選擇具有適當偏心距e的吊孔17，用連接部件5連接吊孔17和二級分配梁4的兩端。
[0020]參照圖1，用連接部件5將二級分配梁4中部與一級分配梁3兩端相連接，用于傳遞并分配載荷。在一級分配梁3中部施加外部載荷，根據(jù)現(xiàn)場條件可利用吊車施加向上拉力，或利用懸掛重物方式施加向下拉力。在外部載荷作用點安裝力傳感器6，在加載抱箍位置或其他葉片軸線位置安裝位移傳感器，在葉片軸線方向布置應變片。
[0021]利用力傳感器6測量葉片的總載荷，再利用分配梁長度比例L21、L22、L23、L24和L n、L12計算作用在各個加載抱箍2上的拉力，最后計算葉片的彎矩分布；同樣，根據(jù)支座抱箍9旋轉角度、加載抱箍2偏心距e和拉力，可計算扭轉角度和扭轉力矩T。利用位移傳感器測量葉片在受載情況下沿軸線的變形分布。利用應變片，測量葉片的應變分布。根據(jù)葉片的載荷、變形和應變分布，確定葉片受力關鍵截面的位置和應變水平，進而評估葉片結構性能。
[0022]該試驗裝置和方法亦可適用于單支座的大型H型垂直軸風力發(fā)電機復合材料葉片結構靜力試驗，此時，裝置僅有一個支座部件1、兩個加載抱箍2和一個分配梁3。
[0023]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種H型垂直軸風力機葉片結構靜力試驗裝置，包括支座部件、加載抱箍、分配梁、連接部件、力傳感器、位移傳感器和應變片，其特征在于，至少一所述支座部件固定設置在基礎或地面上，所述支座部件包括從下到上依次安裝在一起的固定基座、支撐支座和支座抱箍，用于支撐葉片并調節(jié)葉片攻角；在每個支座部件兩側一定距離處的葉片上套一對加載抱箍，用于確定加載點，控制葉片扭轉角度和攻角；用連接部件將加載抱箍與分配梁兩端相連，分配梁中部施加外部載荷，用于傳遞并分配載荷；在外部載荷作用點安裝力傳感器，在加載抱箍位置或其他葉片軸線位置安裝位移傳感器，在葉片軸線方向布置應變片。
2.根據(jù)權利要求1所述的葉片結構靜力試驗裝置，其特征在于，所述支座抱箍由固定外環(huán)和旋轉內(nèi)環(huán)組合而成，固定外環(huán)與支撐支座固定連接，旋轉內(nèi)環(huán)固定套住葉片使二者可一起轉動，根據(jù)葉片所需攻角調節(jié)內(nèi)環(huán)角度，內(nèi)外環(huán)鎖緊后可提供葉片所需工況下的攻角。
3.根據(jù)權利要求2所述的葉片結構靜力試驗裝置，其特征在于，所述旋轉內(nèi)環(huán)與葉片的固定方式為:先由隨形抱箍緊固葉片，再用夾具固定夾持，通過固定銷將夾具緊固在旋轉內(nèi)環(huán)上。
4.根據(jù)權利要求1所述的葉片結構靜力試驗裝置，其特征在于，所述加載抱箍結構為:隨形抱箍緊固葉片，兩側面焊接上、下法蘭，法蘭上設計多個吊孔，各所述吊孔距葉片剪力中心有不同的偏心距，各吊孔處通過連接部件連接分配梁，根據(jù)法蘭和吊孔位置實現(xiàn)葉片偏心扭轉以及多攻角加載。
5.根據(jù)權利要求1所述的葉片結構靜力試驗裝置，其特征在于，所述葉片結構靜力試驗裝置包括一個單支座時和一個分配梁，該分配梁的中部承受外加載荷，距離加載點一定距離的兩端分別連接加載抱箍。
6.根據(jù)權利要求1所述的葉片結構靜力試驗裝置，其特征在于，所述葉片結構靜力試驗裝置包括兩個支座、一個一級分配梁和兩個二級分配梁，一級分配梁中部承受外加載荷，二級分配梁兩端連接加載抱箍，一級分配梁兩端與兩個二級分配梁中部用連接部件連接。
7.根據(jù)權利要求1所述的葉片結構靜力試驗裝置，其特征在于，所述連接部件為吊繩或鉸鏈。
【專利摘要】本實用新型涉及一種H型垂直軸風力機葉片結構靜力試驗裝置，包括支座部件、加載抱箍、分配梁、連接部件、力傳感器、位移傳感器和應變片。試驗時，通過調節(jié)分配梁長度和加載抱箍位置，可以模擬葉片在各類工況下的實際彎矩分布；調節(jié)支座部件和加載抱箍結構形式，可模擬葉片的軸向扭轉和多攻角下的受力狀態(tài)。測量葉片在受載情況下的變形和應變分布，進而評估葉片的結構性能。本實用新型僅對裝置施加一個外部載荷，便可實現(xiàn)葉片彎曲、扭轉、多攻角組合加載形式，操作簡單方便，結果準確可靠，具有較強的普適性。
【IPC分類】G01M13-00
【公開號】CN204594686
【申請?zhí)枴緾N201520308946
【發(fā)明人】陳嘯, 唐荊
【申請人】中國科學院工程熱物理研究所
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月13日