某機(jī)動(dòng)式雷達(dá)自動(dòng)架設(shè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王虎

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)雷達(dá)的機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)能力要求越來(lái)越高，隨著雷達(dá)天線口徑和載核重越來(lái)越大，對(duì)雷達(dá)天線的自動(dòng)架設(shè)提出了更高的要求[1]。相比機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大、傳動(dòng)平穩(wěn)、控制簡(jiǎn)單且能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，在地面高機(jī)動(dòng)雷達(dá)天線舉升中得到了廣泛應(yīng)用[2-4]。

某機(jī)動(dòng)式雷達(dá)在執(zhí)行對(duì)抗試驗(yàn)任務(wù)中，為雷達(dá)電子戰(zhàn)裝備、導(dǎo)彈電子突防裝置等被試裝備效能考核提供作戰(zhàn)對(duì)象，整車(chē)滿足公路運(yùn)輸?shù)囊螅走_(dá)陣面實(shí)現(xiàn)0°～90°舉升、邊塊0°～90°折疊等自動(dòng)架設(shè)功能。

1? ? 主要指標(biāo)要求

主要指標(biāo)要求有以下7點(diǎn)。

（1）天線陣面尺寸：5 m（寬）×6.4 m（長(zhǎng)）。（2）天線重量：≤15 t。（3）天線陣面舉升/撤收動(dòng)作：≤5 min。（4）天線邊塊展開(kāi)/撤收動(dòng)作：≤2 min。（5）防生臂收/放：≤1.5 min。（6）天線陣面油缸推力：≥22 t（單缸推力）。（7）邊塊陣面油缸推力：≥3 t（單缸推力）。

2? ? 液壓系統(tǒng)方案

2.1? 組成及原理

液壓系統(tǒng)由液壓泵站、液壓油缸以及各類(lèi)功能閥塊、連接管路、線纜等幾部分組成，雷達(dá)天線工作如圖1所示。

液壓泵站采用雙聯(lián)齒輪泵，大泵用于各驅(qū)動(dòng)油缸供油，小泵用于鎖緊油缸的開(kāi)鎖，大泵設(shè)定18 MPa和8 MPa兩檔壓力，用于適應(yīng)天線舉升各階段的負(fù)載要求。小泵用于鎖緊油缸開(kāi)鎖供油，小泵設(shè)置23 MPa壓力，小泵高壓設(shè)置目的是保證油缸可靠解鎖，并在回路中設(shè)置了壓力傳感器檢測(cè)解鎖狀態(tài)。陣面油缸及防生臂油缸動(dòng)作時(shí)的力臂會(huì)發(fā)生較大的變化，因此，采用電液比例閥控制，提高穩(wěn)定性，液壓原理如圖2所示。

2.2? 陣面自動(dòng)架設(shè)

2.2.1? 陣面0°～70°動(dòng)作

陣面0°～70°時(shí)為雷達(dá)工作狀態(tài)，陣面舉升油缸采用具備任意位置鎖緊功能的油缸驅(qū)動(dòng)陣面的展開(kāi)與撤收，鎖緊油缸內(nèi)部集成鎖緊套，鎖緊套液壓缸屬于機(jī)械式鎖緊，特點(diǎn)是鎖緊可靠、鎖緊力矩大、不受油溫變化和泄漏的影響，鎖緊后能夠長(zhǎng)時(shí)間保持天線陣面的位置，不受自然環(huán)境的影響。舉升油缸結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.2.2? 陣面70°～90°動(dòng)作

陣面處于90°狀態(tài)時(shí)屬于雷達(dá)維修位置，要求液壓油缸全部伸出到位，通過(guò)油缸行程到位滿足陣面90°仰角狀態(tài)。陣面70°～90°運(yùn)動(dòng)過(guò)程中油缸由“壓載”變化為“拉載”，為減少因負(fù)載變化引起的晃動(dòng)，油缸增加電磁節(jié)流閥調(diào)整流量。當(dāng)陣面70°～90°運(yùn)動(dòng)時(shí)電磁節(jié)流閥得電，使油缸有桿腔保持一定的背壓，平穩(wěn)過(guò)渡負(fù)載變化帶來(lái)的沖擊。

2.2.3? 邊塊0°～90°折疊動(dòng)作

邊塊采用具備伸出到位自鎖功能的油缸驅(qū)動(dòng)邊塊的折疊，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)置的分流集流閥保證左右陣面運(yùn)動(dòng)的同步性，達(dá)到同步收放的美觀效果。折疊到位后，油缸內(nèi)部機(jī)械鎖緊裝置閉合，保證陣面拼接精度，同時(shí)通過(guò)液壓插銷(xiāo)鎖緊邊塊與基座位置達(dá)到雙重保護(hù)功能。油缸鎖緊機(jī)構(gòu)集成在液壓油缸內(nèi)部，不需要另外器件控制鎖緊器，簡(jiǎn)單可靠（見(jiàn)圖4）。

2.2.4? 油缸運(yùn)動(dòng)的同步性協(xié)調(diào)

主陣面結(jié)構(gòu)為箱型結(jié)構(gòu)鋼梁，此結(jié)構(gòu)剛度好，陣面設(shè)備載荷分布均勻，但為更好地保證機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的平穩(wěn)，系統(tǒng)中設(shè)置了分流集流閥，分流集流閥能夠均勻分配流量，可實(shí)現(xiàn)雙缸同步功能，分流集流閥在載荷及結(jié)構(gòu)剛度較差情況下控制精度仍可達(dá)到5%。

2.2.5? 到位減速功能

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)接近終點(diǎn)位置時(shí)，需要減速以避免因慣性引起的沖擊。在系統(tǒng)中通過(guò)限位開(kāi)關(guān)發(fā)出的信號(hào)反饋給電液比例閥的比例放大板，通過(guò)調(diào)整比例換向閥減小油液供給，達(dá)到減速效果。減速狀態(tài)的大小通過(guò)調(diào)整伺服系統(tǒng)軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.3? 液壓主要參數(shù)計(jì)算

2.3.1? 油缸推力計(jì)算

根據(jù)油缸參數(shù)計(jì)算油缸推力。

油缸推力：

式中：F—油缸最大推力，kg;P—工作壓力18 MPa;d1—油缸缸徑140 mm。

數(shù)值代入公式計(jì)算得出：

2.3.2? 油缸拉力計(jì)算

根據(jù)油缸參數(shù)計(jì)算油缸拉力。

油缸拉力：

式中：F—油缸最大拉力，kg;P—工作壓力18 MPa;d1—油缸缸徑140 mm;d2—油缸桿徑徑，mm。

數(shù)值代入公式計(jì)算得出：

根據(jù)公式計(jì)算各油缸推力及拉力，系統(tǒng)工作壓力為18 MPa時(shí)油缸產(chǎn)生推力、拉力均大于系統(tǒng)要求，并且低于系統(tǒng)設(shè)定的溢流壓力壓力，滿足使用要求。各油缸推力拉力如表2所示。

2.3.3? 油缸流量計(jì)算

系統(tǒng)要求中塊陣面展開(kāi)時(shí)間<5 min，邊塊陣面展開(kāi)時(shí)間<2 min，防生臂收放時(shí)間<1.5 min，根據(jù)要求及油缸參數(shù)計(jì)算系統(tǒng)所需最大流量。

流量：

式中：Q—系統(tǒng)所需流量，L/min;L—活塞腔總?cè)莘e，dm?;t—系統(tǒng)要求時(shí)間，min。

根據(jù)油缸參數(shù)取活塞腔總?cè)莘e數(shù)值代入公式得出各油缸最大流量值，如表3所示。

2.3.4? 油泵電機(jī)功率

油泵電機(jī)功率：

3? ? 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)架設(shè)系統(tǒng)是機(jī)動(dòng)式雷達(dá)的重要組成部分，本文針對(duì)某型機(jī)動(dòng)式雷達(dá)的指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)了雷達(dá)自動(dòng)架設(shè)液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將約15 t的天線陣面舉升工作及維修狀態(tài)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，天線陣面自動(dòng)架設(shè)過(guò)程平穩(wěn)、可靠，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王勁宣.高機(jī)動(dòng)雷達(dá)天線快速舉升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子，2001（1）：51-53.

[2]江偉，王勁宣，嚴(yán)諾.新型高機(jī)動(dòng)雷達(dá)天線架撤機(jī)構(gòu)的研制[J].機(jī)械與電子，2018（1）：22-25.

[3]程登元，趙德昌.地面高機(jī)動(dòng)雷達(dá)液壓系統(tǒng)研究[J].電子機(jī)械工程，2007（4）：37-40.

[4]賀鵬，陳亞峰.高架機(jī)動(dòng)雷達(dá)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)分析[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2014（3）：73-76.

Abstract：In view of the structural characteristics of a mobile radar antenna， such as large array and heavy load， this paper focuses on the main technical indexes， working principle， design scheme and function realization of the automatic erection of hydraulic system and the key indexes of hydraulic system are checked and calculated in this paper.

Key words：mobile radar; hydraulic system; index check