分析液压作动器驱动的风机叶片疲劳加载系统研究

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1、2013年4月机床与液压Apr．2013第41卷第7期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．41No．7DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．07．018液压作动器驱动的风机叶片疲劳加载系统研究黄雪梅，赵婧，张磊安(山东理工大学机械工程学院，山东淄博255049)摘要：设计了一套液压作动器驱动的风机叶片疲劳加载系统，根据动力源气压变化给出加载系统的工作流程。建立液控系统仿真模型，分析了动力源绝热指数对系统的影响程度。建立控制系统数学模型，采用主从式PID算法对作动器工况进行控制。仿真结果表明，加载系统动力源应尽可能

2、处于绝热状态，两个作动器能同时实现任意振幅振动。以上证明了该系统具有驱动叶片进行疲劳加载试验的能力。关键词：风机叶片；液压作动器；建模与仿真；数学模型；疲劳加载试验中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)7—066—3ResearchonWindTurbineBladeFatigueLoadingSystemDriven、thHydraulicsActuatorHUANGXuemei，ZHAOJing。ZHANGLeian(CollegeofMechanicalEngineering，ShandongUniversityo

3、fTechnology，ZiboShandong255049，China)Abstract：Awindturbinebladefatigueloadingsystemdrivenwiththehydraulicactuatorwasdesigned．Theworkflowofloadingsystemwasgottenaccordingtothepowersourcegaspressurech~ge．Theinfluenceofpowersourceindextothesystemwasgottenbyestablishingtheliquidcontrol

4、simulationmode1．ThePIDmaster-slavealgorithmwasusedforcontrollingtheactuatorsysteminworkingconditionbybuildingthemathematicalmodelofcontrolsystem．Simulationresultsshowtllattl1eloadingsystempowersourcemustbepossiblyintheadiabaticcondition．Twoactuatorscanachievearbitraryamplitudevibra

5、tionatthesametime．A1taboveshowthatthisloadingsystemhastheabilityofdrivingwindturbinebladefatigueloadingtest．Keywords：Windturbineblade；Hydraulicsactuator；Modelingandsimulation；Mathematicalmodel；Fatigueloadingtest风机叶片作为风电机组的关键部件之一，在1作动器驱动的疲劳加载系统设计工作过程中受到外界环境及风载荷组合影响。外界环1．1疲劳加载系统境包括自身

6、重力和离心惯性力等，风载荷主要包括阵为了进行MW级风机叶片的疲劳加载试验，设风、湍流、和风剪等。由于长期受到交变载荷作计了一套液压作动器驱动的风机叶片疲劳加载系统，用，所以疲劳损伤造成的破坏时有发生，因此疲劳强其总体方案如图1所示。疲劳加载点约为沿叶片展向70％处，夹具两边对称放置两个液压作动器，通过液度分析是叶片设计的重要组成部分。由于所受到的载压作动器带动配重块的上下振动，驱动叶片进行上下荷比较复杂且受限于试验条件，有关叶片疲劳寿命的振动。研究，国内外学者大多采用建立FEM模型并结合玻璃钢复合材料的S-N曲线对其进行疲劳寿命研究一。但以上研究均是采用建立

7、仿真模型的手段进行研究，由于仿真模型的建立需要做较多简化，导致其模拟试验结果与实际结果存在一定差异。现场实测和物理模型试验获得的数据最直观、真实可靠，因而采用室内物理试验来研究风机叶片是否具有承受疲劳载荷的能力无疑成为一种有效手段。鉴于此，作者建立了一套双液压缸驱动的风机叶片疲劳加载系统，通过一系列仿真试验，佐证该系统可为数值模拟方法提供验证手段，也为更加深入研究风机叶片的性能打下了基础。图1作动器驱动的疲劳加载系统收稿日期：2012—03—15作者简介：黄雪梅(1974一)，女，博士，副教授，研究方向为机械设计及理论。E—mail：huangsu71@12

8、6．tom。源力例，中，变力第7期黄雪梅等：液压作动