本发明专利技术公开了一种复现风力机五自由度载荷的静压油腔加载系统及方法。实心圆盘模拟实际的风力机风轮，将加载在圆盘上的静压油腔压力作为输出控制量，分别进行控制。控制方式为根据圆盘需要的加载力使滑阀阀芯产生相应位移，从而改变加载在圆盘上液压的压力值。在圆盘的轴向上，左侧有8个通过轴向静压轴承向圆盘左侧施加负载力的压力控制口；右侧对称布置8个分别来自同样8个全桥液阻网络的压力控制口。径向上，圆环对称分布4对全桥液阻网络的输出控制端，通过径向静压轴承向圆盘径向施加指向圆心的负载力。本发明专利技术不仅完全实现了静压油腔加载单元的控制，同时还舍去了传统加载装置所使用的液压缸，大大地简化了系统的结构并降低了控制的难度。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种。实心圆盘模拟实际的风力机风轮，将加载在圆盘上的静压油腔压力作为输出控制量，分别进行控制。控制方式为根据圆盘需要的加载力使滑阀阀芯产生相应位移，从而改变加载在圆盘上液压的压力值。在圆盘的轴向上，左侧有8个通过轴向静压轴承向圆盘左侧施加负载力的压力控制口；右侧对称布置8个分别来自同样8个全桥液阻网络的压力控制口。径向上，圆环对称分布4对全桥液阻网络的输出控制端，通过径向静压轴承向圆盘径向施加指向圆心的负载力。本专利技术不仅完全实现了静压油腔加载单元的控制，同时还舍去了传统加载装置所使用的液压缸，大大地简化了系统的结构并降低了控制的难度。【专利说明】
本专利技术涉及风力机实验平台的力和力矩加载单元的的加载实现方法和装置。
技术介绍
风力机的工作环境通常较为恶劣，运行工况较为复杂，机组常常在运行过程中出现各类问题，如齿轮箱轴承失效，风力机桨叶断裂等故障。为此，在设计制造机组时，需要全面考虑衡量实际运行条件，并根据真实工作状态对机组进行风力载荷的加载和测试，并根据测试实验结果改进设计，以期提高设计制造的可靠性和机组的使用寿命。目前，现有的风力机载荷的加载测试方法和装置主要采用背靠背式的电机拖动加载方式，该方式仅仅能模拟测试风轮旋转的单自由度扭矩载荷，无法模拟和真实再现机组实际运行中受到的多自由度载荷。其他风力机载荷加载实验平台多采用液压缸加载方式。通过设置数个水平或铅直液压缸并控制各个液压缸的出力大小来合成并复现机组所受到的多方向的载荷，该类装置及其加载方式需安装静压止推轴承或径向轴承以实现液压缸加载活塞杆的浮动加载，此类装置虽然能完成载荷再现和测试，但需要配备液压供油和润滑系统，这样导致整个加载装置体积庞大，成本高昂，且加载控制的效果不好。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供复现风力机五自由度载荷的静压油腔加载系统的方法及装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种复现风力机五自由度载荷的静压油腔加载装置与方法，将风力机的五自由度载荷分解到单个加载器上，以得到单个加载器的需要再现的加载力矢量，分别将轴向的8个和径向上的4个对称分布的加载器的共12个合力视为需求解的合成力矢量，该合成力矢量的符号确定实际动作的加载器，加载盘共作用有十二个合成力矢量，而这些力矢量再合成获得五自由度载荷，即仅有五个载荷约束方程，却有十二个未知量，为静不定方程组，为解该静不定方程组，增设七自由度虚拟载荷，构成十二个载荷约束方程，以获得确定的十二个合成力矢量。定义沿X轴正向和逆向合成的轴向单位加载力矢量为Fai=Fm1-Fali，其中?=1...8 ；定义径向单位加载力矢量为Frj=Fraj-Frdj，其中j=l...4。可得加载力约束方程组为根据上述定义，得到所述的五个载荷约束方程:【权利要求】1.一种复现风力机五自由度载荷的静压油腔加载系统的方法，其特征在于，将风力机的五自由度载荷分解到单个加载器上，以得到单个加载器的需要再现的加载力矢量，分别将轴向的8个和径向上的4个对称分布的加载器的共12个合力视为需求解的合成力矢量，该合成力矢量的符号确定实际动作的加载器，加载盘共作用有十二个合成力矢量，而这些力矢量再合成获得五自由度载荷，即仅有五个载荷约束方程，却有十二个未知量，为静不定方程组，为解该静不定方程组，增设七自由度虚拟载荷，构成十二个载荷约束方程，以获得确定的十二个合成力矢量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，定义沿X轴正向和逆向合成的轴向单位加载力矢量为Fai=Far1-Fali，其中i=l…8，定义径向单位加载力矢量为Frj=Fraj-Frdj，其中j=l...4，根据上述定义，得到所述的五个载荷约束方程: 3.一种复现风力机五自由度载荷的静压油腔加载系统，其特征在于，它包括电液比例滑阀、位移传感器、液压加载盘、环形加载装置、进油口、压力容腔、排油口、压力传感器、定压泵、定压阀、控制器，径向上液压加载盘周向套有一个设有对称分布的八个压力容腔的环形加载装置，八个压力容腔分为4对，每对由绕加载盘对称分布的两个组成，分别由四个电液比例滑阀进行控制，定压泵与定压阀相连，向所述的电液比例滑阀通过进油口提供恒定压力的液压油，液压油从排油口排出，每个压力容腔的进油口设有压力传感器，检测压力容腔的压力值，并传给控制器，控制器将力传感器传给的压力值与给定值相比较得出偏差，通过位移传感器控制电液比例滑阀的阀芯的位移，直到压力传感器测得的压力值与给定压力值相等为止；所述的电液比例滑阀、定压泵、进油口、压力容腔、排油口构成了全桥液阻网络；所述的静压油腔加载系统采用闭式回路，油液循环使用。4.一种根据权利要求3所述的复现风力机五自由度载荷的静压油腔加载系统的控制方法，其特征在于， 1)将风力机风轮简化为液压加载盘进行加载，在液压加载盘的轴向和径向共安装12个全桥液阻网络，在液压加载盘的轴向上布置8对全桥液阻网络，径向上布置4对全桥液阻网络，相当于在液压加载盘的左右两端各布置8个液压缸，径向上布置8个液压缸共24个液压缸； 2)全桥液阻网络控制两个进油口，等价于一对液压缸，当确定了全桥液阻网络的流量和电液比例滑阀的阀芯的位移后便可确定两个进油口的压力值，压力传感器采集压力值作为反馈值送给控制器； 3)通过控制器获得每个全桥液阻网络所需的压力输出值，将此值与压力传感器采集的实际输出压力值进行比较得出偏差，此偏差信号放大后输入到电液比例滑阀中，使电液比例滑阀产生负载压差作用于液压加载盘上，使输出压力向减小误差的方向变化，直至输出力等于指令信号规定的值为止。【文档编号】G01M15/00GK103900818SQ201410086042【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2014年3月10日 【专利技术者】殷秀兴, 王成东, 林勇刚, 李伟, 顾亚京, 刘宏伟 申请人:浙江大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复现风力机五自由度载荷的静压油腔加载系统的方法，其特征在于，将风力机的五自由度载荷分解到单个加载器上，以得到单个加载器的需要再现的加载力矢量，分别将轴向的8个和径向上的4个对称分布的加载器的共12个合力视为需求解的合成力矢量，该合成力矢量的符号确定实际动作的加载器，加载盘共作用有十二个合成力矢量，而这些力矢量再合成获得五自由度载荷，即仅有五个载荷约束方程，却有十二个未知量，为静不定方程组，为解该静不定方程组，增设七自由度虚拟载荷，构成十二个载荷约束方程，以获得确定的十二个合成力矢量。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：殷秀兴，王成东，林勇刚，李伟，顾亚京，刘宏伟，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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