偵察桅桿系統振動故障分析及處理

趙鵬

摘要：偵察裝備是戰場監控敵方行動的重要設備，是武器裝備的眼睛。偵察桅桿分系統是探測裝備的主要部分。偵察系統工作過程中，桅桿上的探測設備對定位精度以及動態晃動要求較高。如果系統晃動量比較大，則探測精度受到很大影響或者無法定位。本文通過仿真和試驗的手段找到振動源頭、傳遞路徑、振動機理，并給出故障處理的合理方法，以此提高裝備的可靠性。

關鍵詞：偵察桅桿;振動;諧振;失控

0 引言

對某批次裝備進行檢測，多個設備處于穩像功能下，用遙桿控制穩臺轉動，光電俯仰角在一定角度附近，穩臺方位轉動過程中會出現明顯振動現象。通過尋找系統振動的真正原因，能夠徹底解決偵察桅桿系統的振動問題[1]。

1故障定位

根據此次偵察桅桿系統振動特點，故障車輛數量較多，針對一個車輛進行排查，找到問題原因，然后在其他車輛上進行驗證。

1.1 故障原因分析

1.1.1 光電設備重心偏移

通過試驗將光電頭的轉接塊位置整體平移，轉接塊的活動一個螺釘孔的位置，即質心人為偏移20mm，振動現象不改變，此原因排除。

1.1.2 穩臺方位控制

將穩臺的方位陀螺的信號輸出。穩臺穩態控制轉動存在波動，這是由控制系統[2]本身決定。當系統振動時，陀螺信號開始放大此時為系統失控。

1.1.3 雷達伺服間隙

桅桿系統測試過程中多次發現雷達伺服蓮花座螺釘松動。蓮花座連接螺釘松動，振動明顯加劇。蓮花座連接螺釘緊固，同時雷達伺服底部箱體與轉軸連接螺釘緊固，振動減小但沒有完全消除。伺服設備的連接會影響振動的量級，但不是引起振動的主要因素。

1.1.4 升降桿定位銷狀態不同

定位銷調整后做測試，穩臺振動量級有所降低。經測試穩臺工作每百圈系統有8次振動。在穩臺振動方位外界敲擊穩臺或倒伏電機，系統會激起振動。定位銷的安裝狀態能夠影響系統振動，但不能完全消除。

1.1.5 倒伏質心偏

系統振動過程中能夠人為感覺到倒伏調平機構的控制盒，電機振動明顯。拆除引起質心偏移的控制盒，此時穩臺運轉時，系統不會自發振動。通過敲擊穩臺，方位旋轉方向敲擊不會出現振動，穩臺的U形架一測上下敲擊，能夠敲振。

1.1.6 偵察桅桿系統共振

通過測量穩臺方位陀螺信號能夠得出穩臺的自振頻率約為30Hz。通過對偵察桅桿系統測試能夠測出系統的模態[3]，即振動的振型以及頻率大小，能夠看出系統是否為共振。

1.2 故障原因定位

通過振動試驗，能夠發現在30Hz附近有一個諧振頻率。基本可以定位為偵察系統某一階模態與穩臺諧振。

2故障機理分析

2.1 偵察桅桿系統仿真

對偵察桅桿系統進行仿真建模，然后進行模態分析，查看是否為某一階模態引起系統共振。

2.2 系統模態結果分析

偵察桅桿系統第三階模態的頻率和諧振頻率很接近，同時第三階模態為整體擺動和扭轉復合運動，和實際運動形式相近。

2.3 光電穩臺振動位置分析

穩臺橫向擺動導致方位陀螺在此位置影響最大。從仿真三階模態振動方向看，穩臺頂端擺動方向和兩定位銷連線方向平行。當穩臺運行到該位置時，平動分量最大容易引起穩臺失控，從而發生系統共振。系統發生振動時方向一致。

2.4 穩臺失控原理分析

由于方位陀螺的設計位置在光電頭一側，在一個振動周期內穩臺向右擺動，方位陀螺順時針方向轉動，穩臺自身逆時針振動，兩者疊加結果為方位陀螺轉速變小。穩臺此時容易過沖，導致控制失穩。

3 故障復現

在一臺初始狀態完好不會振動的設備上進行試驗。通過調整設備下端升降桿、伺服等的連接松緊程度，使系統的諧振頻率為30Hz左右，穩臺工作時系統振動，故障復現;改變穩臺控制頻率，降為20Hz左右，系統不會出現振動故障消失。

4 改進措施及驗證

通過改變升降桅桿銷軸的角度，是最簡單實用的改變系統剛度的方法。通過仿真銷軸角度為、90°、120°、180°對應的剛度分別為60°時的1、3.1、4.2、7.9倍。將升降桅桿的天線頭和安裝座更換，系統內的其余設備保持不變。針對90度、120度、180度三種狀態進行試驗。

5 結語

通過對偵察系統整體結構仿真分析和試驗驗證，得出系統的振動機理和諧振條件。通過更改定位銷安裝角度能夠較方便的解決系統諧振問題。

參考文獻

[1]鄒傳彬，唐波，楊美軍，鐘志群.諧振振鈴的原因和危害及解決方法[J].電子設計工程，2018，26（17）：126-130.

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[3]楊川. 基于風輪FRF及模態的吸油煙機嗡嗡聲異響研究[C]. 中國家用電器協會.2018年中國家用電器技術大會論文集.中國家用電器協會：《電器》雜志社，2018：862-866.