液压作动器驱动的风电叶片两轴疲劳加载系统设计与研究

摘要

为缩短风电叶片疲劳加载测试周期和提高测试准确性，本文通过比较国内外风电叶片疲劳加载方案，设计了一套面向和弦向共振的风电叶片两轴疲劳加载装置，在此基础上对液压控制系统进行研究，得到了较为系统的研究结论，为风电叶片疲劳性能测试的工程应用提供理论及试验参考。
　　 本文的主要工作如下:
　　 以3.6MW风电叶片作为研究对象，设计了液压作动器驱动的风电叶片两轴疲劳加载系统。对风电叶片疲劳加载进行两轴动力学分析，确定其运动轨迹和共振区域，为实际工程应用的捕捉共振点提供了理论依据。根据叶片特征参数和疲劳加载试验要求，设计一套液压作动器驱动的风电叶片两轴疲劳加载装置，对该试验装置进行三维建模，并对关键零部件进行疲劳寿命有限元分析，结果验证了该加载装置结构设计的可行性。
　　 设计了液压驱动系统和控制系统，设计了一套蓄能器和泵站互补供油的液压驱动系统，建立了控制系统数学模型，基于Matlab/Simulink和Amesim软件联合构建了液压控制系统仿真模型，并采用并行式PID控制算法，研究了单轴、双轴加载模式下的多参数影响下的作动器运动轨迹，仿真结果验证了液压控制系统的可行性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 全球风力发电市场现状与背景

1．1．2 国内外风电叶片研究现状和趋势

1．2 风电叶片认证与试验现状

1．2．1 风电叶片试验与认证

1．2．2 国外风电叶片疲劳检测现状

1．2．3 国内风电叶片疲劳检测现状

1．3 本课题主要研究内容及技术路线

第二章 风电叶片两轴疲劳加载系统总体方案设计

2．1 疲劳试验的要求

2．1．1 疲劳试验需要的数据

2．1．2 试验件的选取要求及故障

2．1．3 疲劳试验的试验方法和载荷的要求

2．2 国内外疲劳加载方案比较

2．2．1 国外风电叶片疲劳加载方案介绍

2．2．2 国内风电叶片疲劳加载方案介绍

2．3 叶片疲劳加载总体方案

2．3．1 疲劳加载方法

2．3．2 疲劳加载方案设计

2．4 本章小结

第三章 风电叶片两轴疲劳加载装置结构设计及有限元分析

3．1 两轴加载动力学分析

3．1．1 两轴加载动力学分析依据

3．1．2 翼面向动力学分析

3．1．3 翼弦向动力学分析

3．1．4 叶片运动轨迹的仿真

3．2 风电叶片疲劳加载装置结构设计

3．2．1 疲劳加载装置载荷

3．2．2 加载装置结构设计

3．2．3 作动器结构设计

3．3 疲劳加载装置有限元分析

3．3．1 加载装置建模与装配

3．3．2 主要部件应力分析

3．3．3 主要部件疲劳寿命分析

3．4 本章小结

第四章 两轴疲劳加载液压控制系统设计

4．1 液压系统设计

4．1．1 负载分析

4．1．2 调速方式选择

4．1．3 液压系统原理设计

4．2 液压作动器主要参数计算

4．2．1 叶片疲劳试验能量计算

4．2．2 作动器参数设计

4．2．3 液压泵流量计算

4．2．4 蓄能器选用计算

4．3 液压控制系统仿真分析

4．3．1 控制系统建模

4．3．2 液压控制系统仿真分析

4．3．3 液压控制系统仿真结果

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文和参加的科研项目