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车载装置升降系统的开发设计.doc

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车载装置升降系统的开发设计.doc

湖南科技大学毕业论文0目录1选题背景......................................11.1雷达车的特点......................................................................................................11.2国内外高机动雷达发展状况................................................................................22方案论证......................................42.1主要技术指标.....................................................................................................42.2技术可行性........................................................................................................42.3升降天线车的液压系统说明................................................................................52.4测试系统的组成及功能.......................................................................................62.5主要技术难点分析..............................................................................................82.6与国内外同类产品技术对比分析.........................................................................82.7推广应用价值.....................................................................................................83过程论述......................................83.1雷达举升机构的力学分析...................................................................................83.2缸的设计..........................................................................................................123.3缸的连接及材料...............................................................................................163.4塔架的设计......................................................................................................233.5机动式车载雷达稳定性设计分析.......................................................................244结论总结..................................................................................................................315致谢........................................326参考文献.....................................33湖南科技大学毕业论文11选题背景1.1雷达车的特点现代高技术战争对雷达的越野作战与战场生存能力提出了越来越高的要求,以达到战时快速组网及补充战损的目的,高度的机动能力已经成为现代军事雷达的必备素质因此,对于雷达设计师来说,在考虑整机电性能指标、可靠性、可维性、可保障性、安全性、可操作性、经济性及加工工艺性等因素的同时,还须从结构上对其机动性作出精心构思。总的来说,雷达的高机动性须保证雷达具有这样一种能力,即组成雷达的诸多功能环节能够共同形成一种良好的应变能力,在保证性能可靠的前提下,使其在遭到敌方打击之前,能够方便、迅速地撤收,并且转移到新的阵地上重新进入正常的工作状态,以达到保护自己、克敌制胜的目的因此,在结构总体上须重点考虑下列问题。运输行驶能力主要包括以下几点(1).越野能力战时雷达整机将面临复杂恶劣的地理环境情况,如土路、泥泞路等,此时仍然要求雷达能够以一定的速度可靠地行驶雷达载车的性能对整机的运输行驶能力有直接影响,因此,载车的越野能力是选型时首先要考虑的问题,其基型车必须满足军用越野汽车机动性要求的各项规定一般来说,机动型雷达载车选型的原则是优先选用国产列装的越野载重基型车辆。整机各运输单元机动、越野能力的主要指标包括各运输单元重量、行驶速度、最大爬坡度、接近角、离去角、涉水深度、越坡沟宽度、最小转弯直等参数。(2).通过能力即雷达整机各运输单元外形尺寸在公路、铁路运输时须符合国家有关运轴限界的要求。1公路运输应满足公路运输限界。2铁路运输应满足铁路装载荃本限界.3雷达总重不超过小型桥梁的承重能力。(3).雷达天线升降机构按传动系统的不同,可分为机电式和液压式。机电式升降机构技术较为成熟,是一种传统的结构形式,但是,机电式升降机构的控制及传动结构均较为复杂,同时单位驱动负载的重量较大,在要求架设高度较高、负载较大时尤其如此。液压式传动系统与机电式传动系统相比,在输出同样功率的条件下,体积和质量可以减小很多,同时承载能力大,可以完成较大重量雷达天线的高架。并且采用液压传动还可大大简化机械结构,从而减湖南科技大学毕业论文2少机械零部件的数目,也便于实现自动控制。另外,随着科技的发展,液压元器件的生产工艺逐步实现机械化和自动化,制造成本在不断下降,制造精度越来越高,因此液压式传动系统已逐渐在雷达天线升降机构中被采用。中、大型雷达天线的举升机构不同于普通的升降机。普通升降机负载通常较小,中、大型雷达天线的举升机构的负载较大,特别是机构常常需要在较大的风载条件下甚至于需要在天线上覆盖有冰层时工作,在举升高度较高时,风载荷引起的颠覆力矩直接威胁着设备的安全和工作的可靠性,此外风向的不同引起的动力特性在机构的升降过程中又存在较大的差异,因此中、大型雷达天线的举升机构存在一定的特殊性。塔架式雷达升降天线研究项目正是本着上述的要求而拟定的。1.2国内外高机动雷达发展状况1.2.1国外机动雷达的发展方向冷战时期,由于两大军事集团的长期对峙,西方国家十分重视机动雷达尤其是高激动雷达的发展与研制大批各种型号的机动雷达装备部队,并且将高机动雷达部署在战略要地,以提高雷达网的弹性和整个防空系统的稳定性。下表是七十年代以来西方各国装备的集中主要的机动雷达。型号工作波段测距架设时间用途技术体制美国AN/TPS612.93.1GHz140Km3分钟对空搜索两坐标雷达美国LAADSL波段60Km7分钟低空警戒两坐标雷达英国GainfanenS波段140Km1分钟低空警戒两坐标雷达德国TRMSS波段200Km3分钟防空预警三坐标雷达日本NPN510S波段135Km3分钟防空预警三坐标雷达不难看出,目前世界各国都把防空雷达网建设中如何发展激动作战力量和研制高机动雷达当做一件大事来抓,这是高技术局部战争的必然趋势。独联体国家的70000部防空雷达中大部分是车载式机动雷达,且有相当数量为高机动雷达英国和法国的雷达站,几乎不采用固定式,而采用可运输单元,一旦需要,激动雷达可在较短时间内转移到新的阵地展开工作日本的机动雷达站与固定雷达站之比,近年来由原来的114升到12.5,而且其雷达天线湖南科技大学毕业论文3可折叠运输,雷达具有较好的探测性能、抗干扰性能和自动化入网功能。我国周边的一些国家和地区也十分重视雷达的机动和隐蔽。台湾则大力发展机动雷达,其固定雷达除天线外,其余部分均可进入坑道。军事力量最强的美国,也是重视雷达机动性的国家,他的舰载、机载和卫星侦察雷达可以实现全球范围内的机动,其雷达情报网抗摧毁能力达到了完善的程度。湖南科技大学毕业论文42方案论证2.1主要技术指标2.1.1升降高度10米,负载1.5吨2.1.2.具有自动调平功能,且应保证水平5以内2.1.3.调平系统抗风(装上顶部作业部件,10级风)摆动小于12.2技术可行性2.2.1.升降塔架式结构雷达天线车总体及液压传动研制的技术方案天线车的总体结构说明升降天线车的升展高度除车桥高度以外净空高10米。下降后高度为3米左右。要求车桥长5米,宽2米,占空间体积约为35230立方米2.2.2塔架结构塔架为三节组合成形,固定座为3米,其中第一节为1.3米,第二节为2.6米,最后一节为3.1米。举升铰安装在第三节的1.8米处,这样可使得塔架上升和下降折置时运行自如。在举升铰的上端设置了链轮机构,使得天线发射箱在运动和升位的过程中始终保持与地面垂直。2.2.3塔架的举升执行机构塔架的举升执行机构为四级伸缩式油缸。此型油缸的工作原理为活塞直径大的先运动,依次升高。下降时小活塞先运动,依次下降。直径小则运动速度高,反之速度低。整个升降时间约为2.5分钟。为了防止油缸承受侧向力矩,在设计塔架具体构件时还要着重考虑回转和重力矩的平衡。2.2.4塔架索拉机构升降塔架为横向跨裆结构,由此沿纵向方向由于风动力而产生的弹性侧向偏摆力及颠覆力矩对塔架影响很大。为了确保塔架的相对刚度及稳定性,在车桥底座对称角上设置了四索拉机构,拟产生四均衡的拉力,使得塔架垂直定位。2.2.5承载支腿雷达天线要在一个相对与水平垂直的轴上运行,而且在要10级风的环境下仍能正常工作,整个天线车的综合承载力都传递在支腿上。天线车的支腿既要克服重力和颠覆力矩,又要作为水平校正的执行机构,所以在支腿的支臂上设置了展开收合油缸,并在支腿的支点上湖南科技大学毕业论文5折纸了比例阀控油缸,使四角支腿在较快时间内完成支撑校平工作。校平完毕如需要,可用人工锁紧机构将其锁紧。2.2.6辅助支撑机构及其它当塔架折放和转场运行时,必须防止塔架震动而对油缸的重力冲击,因此在塔架纵向设置了防震托架及辅助支撑机构。\2.3升降天线车的液压系统说明升降天线车采用变量泵液压系统,其流量为自适应注油。在供油流量大时,压力相应减小供油流量小时,压力相应增大。这样既能满足负载的要求,又可减少系统发热。2.3.1举升伸缩油缸单元与塔架锁紧单元举升单元由三位四通电液换向阀、单向调速阀、液控单向阀、压力继电器和油缸组成。当油泵打出压力油后,电液换向阀切换到左位,压力油经调速阀、液控单向阀进入油缸,使油缸上升当油缸上升到终点时,缸内压力上升,此时继电器动作,控制三位四通电磁阀处于右位,四油缸锁紧塔架。若伸缩油缸下降,只有在三位四通电磁阀切换到左位,锁紧油缸反向,即回到终点缸内,压力升高时,压力继电器2动作,控制三位四通电液阀处于右位使得油缸下降,这时塔架重力迫使油缸快速下行,但液控单向阀产生的背压力克服油缸的冲力,而使得油缸缓慢下降。2.3.2角支腿液压单元支腿的展开和收合驱动是由三位四通电液阀控制油缸实现,支腿的支撑与水平校正驱动是由比例阀控油缸实现。当支腿展开之后,四个比例阀在水平测试仪所给出的讯号控制下调整油缸的行程及高度,使得天线车处于一个相对水平的状态下工作。2.3.3中支腿与索拉液压单元中支腿设置意在风力较大和长时间工作时展开使用,故而只设置展开及收合驱动油缸,支点支撑由人工螺旋调节固定。索拉单元采用的是阀控马达系统,当塔架上升定位后四马达输出均衡的拉力,即可增强抗颠覆的能力和克服弹性扰度。如果塔架索拉机构允许加强,或者其结构形式能克服10级风力时索拉机构可以不用。2.3.4结构方案和液压传动系统的可行性和可靠性2.3.4.1.结构件的制造可行性和使用可靠性塔架的结构可采用单种型材和多中型材焊接回火加工成形。铰接用轴承预应力方法,既可保证塔架相对刚度,又可减少回转的摩擦力。由于采用了锥销油缸锁紧塔架,其整体性可以得到保证。依国内的制造加工、装配水平完全能满足其几何精度要求。整体结构可以说湖南科技大学毕业论文6是简明可靠。2.3.4.2液压传动系统的可行性及可靠性液压泵采用伤害高压泵厂生产的YCY141B型泵,比例阀采用LFDG4V3.2系列。比例油缸由设计者提供图纸定专业厂生产,举升油缸可定点加工。液压马达采用浙江镇海液压件厂生产的产品,其他阀类引进德国力士乐公司技术生产的阀件,液压附件选用国内技术优势厂家的产品。2.4测试系统的组成及功能2.4.1测试系统功能方框图如下2.4.2水平测试仪功能同时测量X、Y两个方向的水平偏差。型号SDS101性能分辨率0.01mm/m(0.001º)显示范围0±1999数字输出电压05v运行环境40℃)80℃2.4.3只能远端根据需要自行开发的单片机系统。功能将水平仪的检测信号(X、Y)方向分别进行A/D转换,通过串口与主机通信。性能12位A/D转换,采用RS485串口。2.4.4工控机主机选用研华工控机,并选用需要的板卡。功能处理测量数据,控制液压比例执行系统,控制液压传动系统。

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