测试系统和测试系统的使用方法

技术领域

本公开属于测试技术领域，尤其涉及一种测试系统和测试系统的使用方法。

背景技术

大型叶片在量产之前需要进行性能测试，大型叶片例如可以为风力发电机组中的叶片。目前，随着叶片尺寸越来越大，测试成本提高，且有些叶片型号可能只是某部分结构、材料的改变，所以可以通过部件测试，测试叶片某部件的性能，替代全尺寸叶片的测试，可以减少测试成本和周期。

发明内容

本公开的主要目的在于提供一种测试系统和测试系统的使用方法，以用于对叶片部件进行测试。

针对上述目的，本公开提供如下技术方案：

本公开的一个方面，提供一种测试系统，适用于梁体件的疲劳测试，所述测试系统包括第一测试模块、第二测试模块以及驱动模块，所述第一测试模块包括第一夹持件，所述第一夹持件用于夹持在所述梁体件的第一端，所述第一夹持件设置有用于夹持所述梁体件的夹持孔；所述第二测试模块用于夹持在所述梁体件的第二端，所述第二端与所述第一端相对设置，所述第二测试模块包括第二夹持件，和沿纵向延伸的纵向导向件，所述第二夹持件可滑动地连接在所述纵向导向件上，所述驱动模块用于驱动所述第二夹持件往复移动。

本公开提供的测试系统，可以适用于梁体件的疲劳测试，通过驱动模块驱动第二夹持件在纵向导向件上往复移动，以带动梁体件的第二端沿纵向往复摆动，从而可以有效地对梁体件进行疲劳测试，该结构简单，且疲劳试验过程稳定。

本公开一示例性实施例，所述驱动模块包括驱动马达、摆臂以及沿横向延伸的滑轨，所述滑轨固定于所述第二夹持件上，所述摆臂的第一端可滑动地设置在所述滑轨上，所述摆臂的第二端固定于所述驱动马达的输出轴上。如此，通过驱动马达可以驱动摆臂进行摆动，使得摆臂的第一端可以在滑轨内滑动，又由于摆臂长度固定，因此在摆动过程中滑轨将在摆臂的带动下沿纵向导向件纵向滑动，通过将滑轨固定在第二夹持件上，从而可以通过摆臂的摆动带动第二夹持件沿纵向导向件往复滑动。

可选地，所述驱动模块还包括滑块，所述滑块可滑动地设置在所述滑轨内，所述摆臂的第一端可转动地连接在所述滑块上。如此，通过摆臂枢转连接在滑块上，可以避免摆臂的摆动与滑块的滑动由于方向变化而导致卡涩，提高了驱动模块运行的顺畅性。进一步地，该结构简单，且滑块与滑轨以及滑块与摆臂之间稳定连接，提高了驱动模块的运行可靠性。

为了使第二夹持件能够稳定地支撑在纵向导向件上，第二夹持件可以与纵向导向件有多个部位连接，具体地，所述纵向导向件可以成对设置且沿横向间隔设置，所述第二夹持件的横向的两端分别设置有能够与所述纵向导向件匹配的导向孔，所述纵向导向件可以套设于所述导向孔内。如此，通过第二夹持件的横向两端分别通过导向孔与纵向导向件连接，可以避免第二夹持件运动过程中出现翻转，或者摆动。

具体地，所述第一夹持件包括成对设置的一对夹持单元，一对所述夹持单元相面对的一侧面上设置有能够与所述梁体件贴合的第一贴合面，两个所述第一贴合面之间形成为所述夹持孔。如此，通过一对夹持单元包裹在梁体件的外周，可以方便对梁体件进行夹持固定，从而降低梁体件的固定难度。

同理，所述第二夹持件包括相对设置的上夹持单元和下夹持单元，所述上夹持单元和所述下夹持单元相面对的至少一侧面上设置有能够与所述梁体件贴合的第二贴合面，两个所述第二贴合面之间形成为所述夹持孔。具体效果可以参照第一夹持件。

为了提高第一测试模块现场安装效率，所述第一测试模块还包括第一基座，所述第一夹持件固定于所述第一基座上。如此，可以预先将第一夹持件固定在第一基座上，并将第一夹持件和第一基座作为整体运输并安装在测试现场，也就提高了第一测试模块测试现场安装的效率。

具体地，所述第一测试模块还包括夹持件法兰，所述夹持件法兰设置于所述第一夹持件的端部，所述第一夹持件通过所述夹持件法兰固定于所述第一基座上。如此，夹持件法兰可以固定在第一基座上，可以通过紧固件将夹持件法兰可拆卸地连接在第一基座上，便于第一夹持件的更换。

本公开另一示例性实施例，所述第一测试模块还包括上夹持内芯和下夹持内芯，所述上夹持内芯和所述下夹持内芯分别设置于所述夹持孔内。为了便于测试，第一夹持件可以具有很好地刚性，以避免测试过程中第一测试模块晃动或者抖动而影响测试精度，直接将第一夹持件与梁体件接触，难免会对梁体件造成夹伤或者刮伤，通过设置上夹持内芯和下夹持内芯，可以对梁体件进行保护，避免对梁体件造成夹伤或者刮伤。

为了提高第二测试模块现场安装效率，所述第二测试模块还可以包括第二基座，所述纵向导向件的底端固定于所述第二基座的顶表面上。如此，可以预先将纵向导向件固定于第二基座上，从而可以提高第二测试模块测试现场安装的效率。

可选地所述梁体件为叶片主梁部件。

为了提高梁体件的结构强度，所述测试系统还包括玻纤布，所述玻纤布用于包裹覆盖在所述梁体件的待夹持部位上。如此，通过在梁体件的待夹持部位包裹覆盖玻纤布，提高了待夹持部位的结构强度，避免测试过程中梁体件扭动或者滑动，从而可以进一步提高梁体件疲劳加载测试的测试精度。

进一步地，所述测试系统还包括测力传感器，所述测力传感器用于设置在所述梁体件上。如此，可以通过测力传感器获得梁体件的应变信息，根据应变数据计算等效疲劳次数，以完成疲劳试验。

本公开另一方面，提供一种测试系统的使用方法，所述测试系统为上述测试系统，所述使用方法包括以下步骤：在梁体件至少一端的待夹持部位上包裹覆盖玻纤布；将第一夹持件夹持在所述梁体件第一端的待夹持部位上；将第二夹持件夹持在所述梁体件第二端的待夹持部位上；启动驱动模块以驱动所述第二夹持件往复移动。如此，通过在梁体件的待夹持部位包裹覆盖玻纤布，提高了待夹持部位的结构强度，避免测试过程中梁体件扭动或者滑动，从而可以进一步提高梁体件疲劳加载测试的测试精度。

可选地，所述玻纤布通过补强工艺包裹覆盖在所述待夹持部位上，以增加待夹持部位的强度，并且防止第一夹持件或者第二夹持件与梁体件发生相对滑动。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本公开的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：

图1为本公开一示例性实施例提供的测试系统的结构图。

图2为图1中的第二测试模块的摆臂纵向设置状态的结构图。

图3为图2中的第二测试模块的摆臂倾斜状态的结构图。

图4为图2中的第二夹持件的结构图。

图5为图2中的第一夹持件的结构图。

图6为使用测试系统对梁体件进行测试过程中摆臂行程参数关系图。

附图标记说明：

10、梁体件； 21、第一测试模块；

22、第二测试模块； 211、第一基座；

212、夹持件法兰；213、第一夹持件；

214、夹持孔；

221、第二基座；222、纵向导向件；

223、驱动马达；224、摆臂；

225、第二夹持件；226、滑轨；

227、滑块；228、第二贴合面；

2131、上夹持件； 2132、上夹持内芯；

2133、下夹持件； 2134、下夹持内芯；

2251、上夹持单元； 2252、下夹持单元；

2253、连接螺杆； 2254、导向孔；

2255、上夹持钢； 2256、下夹持钢。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，不应被理解为本公开的实施形态限于在此阐述的实施方式。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

本公开的一个方面，提供一种测试系统，可以适用于梁体件10的疲劳测试，例如但不限于，该梁体件10可以为叶片主梁部件。作为示例，叶片主梁部件可以包括主梁和腹板，但不以此为限。

参照图1至图5，测试系统可以包括第一测试模块21、第二测试模块22以及驱动模块，第一测试模块21可以包括第一夹持件213，该第一夹持件213可以用于夹持在梁体件10的第一端。第二测试模块22可以用于夹持在梁体件20的第二端，第二端与第一端可以相对设置，即第一测试模块21和第二测试模块22可以分别夹持在梁体件10的两端。第二测试模块22可以包括第二夹持件225和沿纵向延伸的纵向导向件222，第二夹持件225可滑动地连接在纵向导向件222上。驱动模块可以用于驱动第二夹持件225在纵向导向件222上往复移动。

本公开提供的测试系统，可以适用于梁体件10的疲劳测试，通过驱动模块驱动第二夹持件225在纵向导向件222上往复移动，以带动梁体件20的第二端沿纵向往复摆动，从而可以有效地对梁体件10进行疲劳测试，该结构简单，制造成本低廉。

驱动模块可以包括沿横向延伸的滑轨226，滑轨226可以固定在第二夹持件225上，例如但不限于，该滑轨226可以设置在第二夹持件225的下方，摆臂224的第一端可滑动地连接在滑轨226上，摆臂224的第二端可以固定于驱动马达223的输出轴上，驱动模块还可以包括驱动马达223和摆臂224。

在驱动马达223的带动下，摆臂224可以绕驱动马达223的输出轴的轴线进行摆动，即摆臂224的第一端将绕摆臂224的第二端摆动，以驱动滑轨226沿纵向往复滑动，从而可以驱动梁体件10的第二端往复摆动，以进行疲劳测试。

本实施例中，通过驱动马达223可以驱动摆臂224进行摆动，使得摆臂224的第一端可以在滑轨226内滑动，又由于摆臂224长度固定，因此在摆动过程中滑轨226将在摆臂224的带动下沿纵向导向件222纵向滑动，通过将滑轨226固定在第二夹持件225上，从而可以通过摆臂224的摆动带动第二夹持件225沿纵向导向件222往复滑动。

为了进一步提高测试系统的使用可靠性，驱动模块还可以包括滑块227，滑块227可滑动地设置在滑轨226内，摆臂224的第一端可转动地连接在该滑块227上。在摆臂224的摆动过程中，滑块227可以在滑轨226内滑动，摆臂224的第一端与该滑块227枢转连接，避免滑块227移动过程中，摆臂224对滑块227造成干涉。如此，通过滑块227在滑轨226内滑动，提高了摆臂224的移动的可靠性，避免摆臂224的第一端与滑轨226卡涩。

具体地，在驱动马达的带动下，摆臂224的第一端将绕第二端往复摆动，在摆臂224摆动的过程中，带动滑块227在滑轨226内滑动，从而可以驱动第二夹持件225沿纵向导向件222滑动，实现对梁体件10的疲劳载荷测试。本实施例中，摆臂224的第一端可以为顶端，摆臂224的第二端可以为底端。

本实施例中限定方向，例如横向可以为图4中的双箭头所指的方向，纵向可以为图4中的单箭头所指的方向，在图示中的部件或者装置旋转预定角度的情况下，纵向和横向也将随之旋转相同角度。

参照图6，叶片梁体的变形量ΔS，摆臂224的摆动角度θ，摆臂224的长度L，以及滑块227在滑轨226内的行程L1满足：

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具体地，纵向导向件222可以成对设置且沿横向间隔设置，第二夹持件225的横向的两端可以分别设置有能够与纵向导向件222匹配的导向孔2254。

继续参照图1至图4，纵向导向件222可以为2根，每根纵向导向件222沿纵向方向延伸，2根纵向导向件222在水平方向间隔布置开，第二夹持件225的水平方向的两端分别设置有导向孔2254，纵向导向件222可以插入到导向孔2254内，使得纵向导向件222可以引导第二夹持件225滑动。为了进一步提高第二夹持件225的可靠性，第二夹持件225的水平方向的一端可以设置有至少两个导向孔2254，位于第二夹持件225的水平方向的同一侧的至少两个导向孔2254可以沿纵向间隔设置，且至少两个导向孔2254在同一直线上，以使得纵向导向件222能够同时穿过至少两个导向孔2254内，如此可以避免第二夹持件225在滑动过程中出现摆动或者扭转，从而提高了第二夹持件225的可靠性。

进一步地，第二测试模块22还可以包括第二基座221，纵向导向件222的底端可以固定于纵向导向件222的顶表面上。继续参照附图，驱动模块可以设置于2根纵向导向件222之间，进一步地，驱动马达223可以设置在第二基座221上，例如但不限于，第二基座221可以设置于两根纵向导向件222之间，使得第二基座221到两个纵向导向件222之间的距离相等。

继续参照图4，为了便于组装，第二夹持件225可以包括相对设置的上夹持单元2251和下夹持单元2252，上夹持单元2251和下夹持单元2252相面对的至少一侧面上设置有能够与梁体件10贴合的第二贴合面228。

可以理解的是，上夹持单元2251和下夹持单元2252对接组装成第二夹持件225，在第二夹持件225的中部可以设置有用于容纳梁体件10的第二端的中部通孔，作为示例，中部通孔可以设置在上夹持单元2251和下夹持单元2252的接缝处。具体地，位于接缝处的上夹持单元2251和下夹持单元2252中的一者凹陷形成为中部通孔，该中部通孔可以具有能够与梁体件10的外周壁贴合的第二贴合面228。

具体地，上夹持单元2251和下夹持单元2252可以通过紧固件连接，例如但不限于，可以通过连接螺杆2253连接在一起。在上夹持单元2251和下夹持单元2252上分别设置有能够与连接螺杆2253匹配的安装孔，通过将连接螺杆2253分别连接在安装孔内可以将上夹持单元2251和下夹持单元2252组装到一起，即组装形成第二夹持件225。本实施例中，上夹持单元2251和下夹持单元2252分别从接缝处凹陷形成与梁体件10的外周壁贴合的第二贴合面228，以使第二夹持件225与梁体件10具有较大的接触面积，使梁体件10能够稳定地夹持在第二夹持件225上，避免晃动或扭转。

为了避免第二夹持件225对梁体件10的外表面造成夹伤，上夹持单元2251和下夹持单元2252中的至少一者为木制件。

为了提高第二夹持件225的结构强度，第二夹持件225还包括上夹持钢2255，该上夹持钢2255可以设置于上夹持单元2251的背离下夹持单元2252的一侧，下夹持钢2256可以设置于下夹持单元2252的背离上夹持单元2251的一侧，即上夹持钢2255和下夹持钢2256分别设置于上夹持单元2251和下夹持单元2252的外围，以分别支撑上夹持单元2251和下夹持单元2252，提供第二夹持件225的结构强度。

具体地，上夹持钢2255可以为钢制件，例如但不限于可以为工字钢构成，上夹持单元2251可以通过紧固件固定在上夹持钢2255上，上夹持单元2251的背离上夹持钢2255的一侧可以与叶片主梁部件表面随形。上夹持钢2255能够为第二夹持件225提供较好地结构强度，上夹持单元2251可以为木质件，以避免与叶片主梁部件的表面接触刮伤。下夹持钢2256的形状和材料可以与上夹持钢2255相同，下夹持单元2252的形状和材料可以与上夹持单元2251相同，在此不再赘述。继续参照图4，作为示例，导向孔2254可以分别设置于上夹持钢2255和下夹持钢2256的端部，但不以此为限。作为示例，本公开提供的连接螺杆2253可以为双头螺栓，两端分别通过螺母连接在上夹持钢2255和下夹持钢2256上。

参照图1和图5，本公开一示例性实施例，第一测试模块21还可以包括第一基座211，第一夹持件213可以固定于第一基座211上。作为示例，第一基座211可以大致呈六面体结构，该六面体结构可以包括置于地面或者操作台上的底壁，与底壁相对设置的顶壁，其中底壁和顶壁可以大致为四边形结构。六面体结构还可以包括连接在顶壁和底壁之间的4个侧壁，第一夹持件213可以设置于侧壁上，第一夹持件213可以有水平延伸的夹持孔，梁体件10的第一端可以设置于该夹持孔214内。

进一步地，第一夹持件213可以包括成对设置的一对夹持单元，一对夹持单元相面对的至少一侧面上设置有能够与梁体件10贴合的第一贴合面。具体地，第一夹持件213可以包括相对接设置的上夹持件2131和下夹持件2133，上夹持件2131和下夹持件2133分别具有U型凹腔，在上夹持件2131和下夹持件2133对接的情况下，两个U型凹腔对接形成为夹持孔214，以用于容纳梁体件10的第一端。作为示例，上夹持件2131和下夹持件2133可以为金属件，以提高第一夹持件213的结构强度。

为了防止第一夹持件213损伤梁体件10，第一测试模块21还可以包括上夹持内芯2132和下夹持内芯2134，上夹持内芯2132和下夹持内芯2134可以分别设置于夹持孔214内。具体地，上夹持内芯2132可以设置于上夹持件2131的U型凹腔内，下夹持内芯2134可以设置于下夹持件2133的U型凹腔内。作为示例，上夹持内芯2132和下夹持内芯2134可以分别为木质件，木质件材质较软，能够很好地保护梁体件10，避免对梁体件10造成刮伤，但不以此为限，上夹持内芯2132和下夹持内芯2134还可以为树脂件，或者橡胶件。

继续参照附图，第一测试模块21还可以包括夹持件法兰212，夹持件法兰212可以设置于第一夹持件213的端部，第一夹持件213可以通过夹持件法兰212固定于第一基座211上，例如但不限于，第一夹持件213可以通过夹持件法兰212固定在第一基座211的侧壁上。

为了进一步提高梁体件10的结构强度，在梁体件10的待夹持部位的外周可以设置有玻纤布，例如但不限于，玻纤布可以包裹覆盖在梁体件10的待夹持部位处。作为示例，玻纤布可以通过手糊工艺设置于梁体件10的待夹持部位，以使梁体件10的待夹持部位被全部包裹起来，从而使得梁体件10的待夹持部位具有预定的强度。具体地，玻纤布的厚度和玻纤布的包裹层数与形状可以根据实际需要来确定。

本公开提供的测试装置尤其适用于叶片主梁部件，梁体件10的第一端可以为叶片主梁部件的叶根端，梁体件10的第二端可以为叶片主梁部件的叶尖端，在测试过程中，叶根端将固定在第一测试模块21的第一夹持件213上，第一夹持件213将相对于地面(或者操作台)处于静止状态，叶尖端夹持固定在第二测试模块22的第二夹持件225上，该叶尖端能够随着第二夹持件225沿纵向导向件222滑动，以带动叶尖端做往复摆动，从而进行疲劳加载测试。

叶片主梁部件在进行疲劳加载测试时，由于叶片主梁部件没有前后缘，测试过程中梁体件10的叶根端的待夹持部位容易在叶片主梁部件的轴向发生滑动，在叶片主梁部件的周向容易发生扭动，通过在叶片主梁部件的待夹持部位的外周包裹玻纤布，把待夹持部位包起来，可以提高待夹持部位的结构强度，从而可以避免测试过程中叶根端的待夹持部位滑动或者扭动。同理，在叶片主梁部件的叶尖端的待夹持部位的外周包裹玻纤布，把待夹持部位包起来，可以提高待夹持部位的结构强度，从而可以避免测试过程中叶尖端的待夹持部位滑动或者扭动。

本公开提供的测试系统可以适用于叶片主梁部件做疲劳加载测试，例如但不限于，可以对叶片主梁部件做挥舞方向的疲劳加载测试，也可以做摆振方向的疲劳加载测试，可以对叶片主梁部件做疲劳加载测试，也可以做全尺寸叶片或其他结构部件的疲劳试验。摆振方向：与风轮扫略面平行且与未变形叶片的纵轴垂直的方向。挥舞方向：与风轮未变形叶片轴线扫过的面垂直的方向。

本公开还提供一种测试系统的使用方法，可以根据第一夹持件213的宽度，用玻纤布将叶片主梁部件的叶根端的待夹持部位进行补强，以把该待夹持部位全部包裹起来，使叶根端具有预定的结构强度，在疲劳加载测试过程中不会出现轴向滑动或者周向扭动，从而提高了疲劳加载测试的测试精度。具体地，可以先将上夹持件2131和下夹持件2133对接包裹在叶根端的待夹持部位的外周以将叶根端稳固夹持，形成第一夹持件213，再将夹持件法兰212固定在第一基座211上，完成叶根端的夹持固定。本实施例中，上夹持件2131和下夹持件2133上可以分别预安装了上夹持内芯2132和下夹持内芯2134，但不以此为限。

同理，先用玻纤布将叶片主梁部件的叶尖端的待夹持部位进行补强，以把该待夹持部位全部包裹起来，使叶尖端具有预定的结构强度，在疲劳加载测试过程中不会出现轴向滑动或者周向扭动，从而提高了疲劳加载测试的测试精度。再将上夹持单元2251和下夹持单元2252分别对接安装在待夹持部位的外周，再将上夹持钢2255和下夹持钢2256安装在上夹持单元2251和下夹持单元2252的外周面上，完成对叶尖端的夹持固定。

将驱动马达223安装在第二基座221的一对纵向导向件222之间，然后将摆臂224的两端分别安装在滑块227和驱动马达223的输出轴上，并将滑块227安装在预先固定在第二夹持件225上的滑轨226上，启动驱动马达223便可以带动摆臂224摆动，从而驱动第二夹持件225沿纵向导向件222滑动，以带动叶片梁体做疲劳振动。在进行疲劳加载测试的过程中，可以由测应变传感器获得应变信息，与目标应变作对比，达到目标应变后进行疲劳测试，根据应变数据计算等效疲劳次数，达到要求的疲劳次数后，完成疲劳试验。作为示例，测应变传感器可以为贴在叶片梁体表面的应变片，但不以此为限。作为示例，应变片可以为多个，多个应变片可以沿叶片主梁部件的周向间隔设置，每个应变片可以沿叶片主梁部件的轴向延伸设置。因为叶片刚度随温湿度变化，固有频率也发生变化，通常使用的偏心轮激振设备是通过和叶片达到共振，激励叶片在摆振或挥舞方向振动，而本专利设置的方法，叶片变形一定，及达到的应变一定，不用随温湿度变化调节激振电机频率。

本公开实施例仅是以叶片主梁部件做挥舞方向的疲劳加载测试为例进行说明的，如做摆振方向疲劳加载测试，只需将驱动模块旋转90度位置安装即可。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

本公开所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。