电动缸驱动的风电机组叶片疲劳加载系统动力学分析

文|刘卫生

电动缸驱动的风电机组叶片疲劳加载系统动力学分析

文|刘卫生

风电机组叶片疲劳加载试验中的激振动力来源，是由驱动部件驱动的振动质量块对叶片施加的惯性力（也可认为是质量块对叶片夹具的反作用力）。驱动部件控制质量块做正弦规律的简谐振动，在叶片上产生驱动其振动的、按照正弦规律变化的激振力。电动缸驱动的风电机组叶片疲劳加载系统，把伺服电机的旋转运动转换成直线运动，将伺服电机最佳优点——精确的转速、转数、扭矩控制转变成精确的速度、位置和推力控制，由电动缸驱动质量块作直线往复运动而产生反作用力，使叶片能够沿挥舞方向或摆振方向振动。与通常所用的旋转偏心轮加载方式相比，能实现叶片面向和弦向两轴加载，提高加载效率，缩短实验周期；且设备自重轻，有效加载载荷大。动力学分析是电动缸驱动的风电机组叶片疲劳加载系统设计的基础，根据叶片、试验及加载设备等基本条件，计算不同疲劳加载试验所需的质量块质量及产生的有效负载力幅值，最终完成电动缸的选型设计。

系统动力学分析

一、质量块相对于叶片加载点振动分析

取叶片为参考系，质量块振幅大小为S、质量为m，叶片振动固有频率为f，初始位置选为质量块处于导轨最下方时，则相对于叶片，质量块的位移s相对于时间t的方程为：

其中ω＝2πf。

质量块运动过程中，相对于叶片加载点最大速度：

对于叶……