微機控制風葉拉伸疲勞試驗機裝置核心組成部分
風葉拉伸及疲勞試驗裝置通常由機械結構、控制系統、測量系統和輔助系統組成,具體如下:
加載系統
拉伸加載機構:多采用液壓伺服缸或電動缸,通過夾具固定風葉兩端(或特定受力部位),施加軸向或徑向拉伸力,最da載荷可達數噸至數千噸(根據風葉尺寸和材質調整)。
疲勞加載機構:基于液壓伺服技術或偏心輪結構,實現周期性交變載荷(如正弦波、方波等),頻率范圍通常為 0.1~50Hz,可模擬風葉在陣風、旋轉中的反復受力狀態。
夾具與固定系統
針對風葉的曲面、變截面結構設計專用夾具,確保加載時力的均勻傳遞,避免局部應力集中導致試驗誤差。夾具材料通常為高強度合金鋼材,表面經防滑或防腐處理。
控制系統
采用計算機閉環控制系統,通過傳感器實時反饋載荷、位移、應變等數據,自動調節加載參數(如載荷大小、頻率、波形),確保試驗精度(通常控制誤差≤±1%)。
支持預設試驗方案(如定載荷、定位移、變幅疲勞等),并具備過載保護、緊急停機等安全功能。
測量與數據采集系統
傳感器:包括拉力傳感器(測載荷)、位移傳感器(測變形量)、應變片(測局部應力)、溫度傳感器(環境或材料溫度監測)等。
數據采集儀:高速采集試驗數據(采樣率可達 1kHz 以上),并通過軟件生成曲線(如載荷 - 位移曲線、疲勞壽命曲線 S-N 曲線)、報表及失效分析報告。
微機控制風葉拉伸疲勞試驗機主要試驗類型及原理
拉伸試驗
目的:測定風葉材料的拉伸強度、屈服強度、彈性模量、延伸率等力學參數,評估其抗斷裂能力。
原理:通過加載系統對風葉試樣施加緩慢遞增的拉伸載荷,直至試樣斷裂,記錄過程中的載荷與位移變化,計算材料的力學性能指標。
應用場景:新材料選型(如玻璃纖維復合材料、碳纖維增強樹脂)、葉片結構設計驗證(如葉根與葉身的連接強度)。
疲勞試驗
目的:評估風葉在長期交變載荷下的抗疲勞性能,確定其疲勞壽命(如能承受的循環次數)和疲勞極限(某一載荷下可無限次循環而不失效的臨界值)。
原理:按預設的載荷幅值和頻率進行周期性加載,直至試樣出現裂紋或斷裂,通過 S-N 曲線(應力 - 循環次數曲線)分析其疲勞特性。
關鍵參數:載荷幅值(如 ±500kN)、循環次數(可達 10?次以上,模擬葉片 20 年以上的使用壽命)、應力比(最小載荷 / 最da載荷,通常為 0.1~-1)。
應用場景
風力發電機葉片測試
作為風電葉片出廠前的強制檢測環節,驗證其在強風、陣風載荷下的結構穩定性,避免裝機后因疲勞斷裂導致機組停機或安全事故。
航空航天風扇葉片測試
針對飛機發動機、直升機旋翼的葉片,測試其在高速旋轉下的拉伸強度和抗疲勞性能,確保飛行安全。
工業風扇 / 風機葉片測試
用于空調風機、冷卻塔風扇等葉片的可靠性驗證,優化設計以延長使用壽命。
新材料研發
對新型復合材料(如玄武巖纖維、混雜纖維)制成的風葉進行性能測試,為材料配方和工藝改進提供數據支持。
主要技術參數
精度等級:0.5 級
負荷:10KN
扭矩:50N·M
有效測力范圍:0.1/100 - 99.99%
有效試驗寬度:420mm
有效拉伸空間:1500mm
試驗速度:0.001 - 500mm/min
速度精度:示值的 ±0.5% 以內
位移測量精度:示值的 ±0.5% 以內
變形測量精度:示值的 ±0.5% 以內
超載保護:超過最da負荷 10% 時自動保護
電源功率:400W
主機重量:260kg
電源電壓:220V
相關標準與規范
國際標準:IEC 61400-23(風電葉片試驗)、ISO 13003(纖維增強塑料疲勞試驗)
國內標準:GB/T 25383《風力發電機組 葉片》、GB/T 35465《玻璃纖維增強塑料 疲勞性能試驗方法》