簡述某車載雷達天線升降機構液壓系統的設計

李一寧 馬傳寶

中國電子科技集團公司第三十八研究所 安徽合肥 230008

簡述某車載雷達天線升降機構液壓系統的設計

李一寧 馬傳寶

中國電子科技集團公司第三十八研究所 安徽合肥 230008

針對車載中、大型雷達天線的負載特性,以機構高可靠性、安全性為主要設計目標,介紹了一種翻轉式液壓舉升系統。闡述了液壓系統原理并對其特點進行了分析。

雷達天線;升降機構;液壓系統

在車載雷達中,天線的舉升機構負載較大,特別是常常需要在較大的風載條件下甚至于需要在天線上覆蓋有冰層時工作,在舉升高度較高時,風載荷引起的顛覆力矩直接威脅著設備的安全和工作的可靠性,此外風向的不同引起的動力特性在機構的升降過程中又存在較大的差異,因此中、大型雷達天線的舉升機構存在一定的特殊性。本文介紹一種翻轉式液壓舉升系統,可實現對較大型天線的高架,并且在天線的舉升過程中,天線的姿態不變,架、撤收過程平穩、可靠、快速。

一、液壓系統的工作要求

主缸的總運行距離為3110mm,運行速度為26mm/s;副缸的總運行距離為630mm,副缸運行速度為10mm/s;液壓系統工作在低速條件下。系統工作總重力負載4000kg,最大風載荷2000kg,主缸工作壓力為511MPa,副缸的推力為1513MPa。系統工作在中、高壓方式。且副缸的工作壓力遠遠高于主缸的工作壓力。主缸所需流量33L/min,副缸所需流量11L/min。本液壓系統以傳遞動力為主,保證足夠的動力是其基本要求。另外,還要考慮系統的穩定性、可靠性、可維護性、安全性及效率。其中穩定是指系統工作時的運動平穩性及系統性能的穩定性;可靠是指系統不因意外的原因而無法工作;可維護是指系統盡可能簡單、元件盡可能選標準件,結構上盡可能使維護方便;安全是指不因液壓系統的故障導致天線架的倒塌或其他事故;效率是指液壓系統的各種能量損失盡可能地小。上述要求中,除滿足系統的動力要求外,最重要的是保證系統的安全性和可靠性。

二、液壓系統的設計

天線首先由副缸扶正,同時主缸通過同步結構與支承桿保持平行運動至垂直位置,再由主缸將天線舉升到一定的高度?；厥諘r靠重力回落,然后再由副缸回收到車座上。機械在舉升過程中的特點是∶負載在不斷變化,且在過程中的某一時刻出現負值負載;風載荷的影響是影響系統穩定工作的不可忽視的因素,且在風力較大時尤其如此。

液壓系統的組成液壓系統由液壓泵組、液壓缸組、舉升控制閥組和扶正控制閥組等幾個部分組成。其中控制元件以疊加閥為主。液壓泵組∶由定量齒輪泵、手動泵、單向閥組成。定量齒輪泵在有電時向液壓缸供油,手動泵在無電時向液壓缸供油,單向閥隔斷兩泵,防止手動泵供油時液壓油流向齒輪泵。液壓缸組∶由舉升天線的單作用套缸、扶正天線的副缸、防爆閥組成。主升缸采用單作用式柱塞套缸,缸徑較大,能提供很大的舉升力,靠自重回落和滿足舉升高度的要求,副缸采用雙作用缸,完成天線的扶正和回收,防爆閥用于防止天線在舉升或回落時油管意外破裂,而發生事故。舉升控制閥組∶由單向閥、調速閥、溢流閥、三位四通電磁換向閥、二位四通手動換向閥、安全閥、單向調速閥組成。扶正控制閥組∶由單向閥、調速閥、三位四通電磁換向閥、二位四通手動換向閥、平衡閥、單向調速閥組成。

液壓系統的工作原理如下(一)起動∶齒輪泵起動,二位二通電磁換向閥接通,系統卸載起動;(二)扶正∶二位二通電磁換向閥斷電,三位四通電磁換向閥左位接通,壓力油通過平衡閥的單向閥進入副缸的下腔,到達預定的位置后,油壓上升,壓力繼電器KP1發出信號,三位四通電磁換向閥回中位,二位二通電磁換向閥再次接通,系統卸載運行;(三)舉升∶二位二通電磁換向閥斷電,三位四通電磁換向閥左位接通,壓力油通過單向調速閥進入主缸的下腔,到達位置后,油壓上升,壓力繼電器KP2發出信號,換向閥回中位;單向調速閥用于控制上升速度。(四)回落∶三位四通電磁換向閥右位接通,主缸下腔油經閥、換向閥右位,由單向閥、調速閥及過濾器回油箱;(五)回收∶齒輪泵起動,二位二通電磁換向閥接通,系統卸載起動。當三位四通電磁換向閥右位接通時,二位二通電磁換向閥斷電,副缸上腔進油,下腔油經過平衡閥,三位四通電磁換向閥右位,單向閥、調速閥及過濾器回油箱。到達預定的位置后,油壓升高,壓力繼電器KP1發出信號,液壓泵停機,三位四通電磁換向閥回中位。手動系統與電動系統采用并聯連接方式,工作過程基本相同,此處不作贅述。

三、設計特點分析

由上可知,該系統有以下特點∶(一)手動系統與電動系統可使液壓系統工作在有電和無電兩種條件下,提高了設備的應急能力和可靠性;主缸回路與副缸回路采用串聯方式,可避免誤動作;(二)背壓閥、調速閥、單向調速閥組成的調速回路,控制主升缸回落時的速度,防止天線因重力回落時的超速,并使速度平穩;(三)扶正時,副缸初始推力最大,爾后逐漸減小,并且存在一定的慣性負載,回收時類似,但慣性負載的作用時間更長,慣性負載引起的負值負載也越來越大,平衡閥、調速閥、背壓閥使副缸在扶正和回收時,平衡變化的負載和克服負值負載,并使速度平穩;(四)系統采用疊加閥使得系統結構緊湊,動作平穩、泄漏少,使用安全可靠、容易維修,也便于改進;(五)換向閥采用截止式換向閥,密封性好,幾乎無泄漏,天線可停留在任意位置穩定工作;(六)由于主升缸油路的工作狀態與副主升缸油路的工作狀態相差較大,采用了分別控制的調速背壓閥;(七)采用安全閥,可防止舉升時由于過載引起的事故;(八)系統從多方面考慮了系統的可靠性和結構的安全性。

四、結束語

經過試驗,本液壓系統達到設計要求,可解決大中型平行桿旋轉雷達天線架設的舉升機構的液壓系統問題。對其他非直升直降雷達天線架設的液壓系統問題也有一定的參考價值。

[1]劉志奇;液壓泵綜合試驗臺設計[J];太原重型機械學院學報;2010年01期

[2]付華,傅周東,吳根茂;液壓技術的現狀與發展[J];礦山機械;2010年11期

[3]劉美霞;水液壓元件的潤滑和密封問題[J];機械工程師;2011年11期

李一寧（1980．3-）上海人，高級工程師，主要從事機械可靠性技術研究。

馬傳寶（1980．8-）淮北人，高級工程師，主要從事機械可靠性技術研究