简述某车载雷达天线升降机构液压系统的设计

2016-11-26李一宁马传宝

决策与信息 2016年36期

关键词：四通单向阀换向阀

李一宁马传宝

中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽合肥 230008

简述某车载雷达天线升降机构液压系统的设计

李一宁马传宝

中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽合肥 230008

针对车载中、大型雷达天线的负载特性,以机构高可靠性、安全性为主要设计目标,介绍了一种翻转式液压举升系统。阐述了液压系统原理并对其特点进行了分析。

雷达天线;升降机构;液压系统

在车载雷达中,天线的举升机构负载较大,特别是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。本文介绍一种翻转式液压举升系统,可实现对较大型天线的高架,并且在天线的举升过程中,天线的姿态不变,架、撤收过程平稳、可靠、快速。

一、液压系统的工作要求

主缸的总运行距离为3110mm,运行速度为26mm/s;副缸的总运行距离为630mm,副缸运行速度为10mm/s;液压系统工作在低速条件下。系统工作总重力负载4000kg,最大风载荷2000kg,主缸工作压力为511MPa,副缸的推力为1513MPa。系统工作在中、高压方式。且副缸的工作压力远远高于主缸的工作压力。主缸所需流量33L/min,副缸所需流量11L/min。本液压系统以传递动力为主,保证足够的动力是其基本要求。另外,还要考虑系统的稳定性、可靠性、可维护性、安全性及效率。其中稳定是指系统工作时的运动平稳性及系统性能的稳定性;可靠是指系统不因意外的原因而无法工作;可维护是指系统尽可能简单、元件尽可能选标准件,结构上尽可能使维护方便;安全是指不因液压系统的故障导致天线架的倒塌或其他事故;效率是指液压系统的各种能量损失尽可能地小。上述要求中,除满足系统的动力要求外,最重要的是保证系统的安全性和可靠性。

二、液压系统的设计

天线首先由副缸扶正,同时主缸通过同步结构与支承杆保持平行运动至垂直位置,再由主缸将天线举升到一定的高度。回收时靠重力回落,然后再由副缸回收到车座上。机械在举升过程中的特点是∶负载在不断变化,且在过程中的某一时刻出现负值负载;风载荷的影响是影响系统稳定工作的不可忽视的因素,且在风力较大时尤其如此。

液压系统的组成液压系统由液压泵组、液压缸组、举升控制阀组和扶正控制阀组等几个部分组成。其中控制元件以叠加阀为主。液压泵组∶由定量齿轮泵、手动泵、单向阀组成。定量齿轮泵在有电时向液压缸供油,手动泵在无电时向液压缸供油,单向阀隔断两泵,防止手动泵供油时液压油流向齿轮泵。液压缸组∶由举升天线的单作用套缸、扶正天线的副缸、防爆阀组成。主升缸采用单作用式柱塞套缸,缸径较大,能提供很大的举升力,靠自重回落和满足举升高度的要求,副缸采用双作用缸,完成天线的扶正和回收,防爆阀用于防止天线在举升或回落时油管意外破裂,而发生事故。举升控制阀组∶由单向阀、调速阀、溢流阀、三位四通电磁换向阀、二位四通手动换向阀、安全阀、单向调速阀组成。扶正控制阀组∶由单向阀、调速阀、三位四通电磁换向阀、二位四通手动换向阀、平衡阀、单向调速阀组成。

液压系统的工作原理如下(一)起动∶齿轮泵起动,二位二通电磁换向阀接通,系统卸载起动;(二)扶正∶二位二通电磁换向阀断电,三位四通电磁换向阀左位接通,压力油通过平衡阀的单向阀进入副缸的下腔,到达预定的位置后,油压上升,压力继电器KP1发出信号,三位四通电磁换向阀回中位,二位二通电磁换向阀再次接通,系统卸载运行;(三)举升∶二位二通电磁换向阀断电,三位四通电磁换向阀左位接通,压力油通过单向调速阀进入主缸的下腔,到达位置后,油压上升,压力继电器KP2发出信号,换向阀回中位;单向调速阀用于控制上升速度。(四)回落∶三位四通电磁换向阀右位接通,主缸下腔油经阀、换向阀右位,由单向阀、调速阀及过滤器回油箱;(五)回收∶齿轮泵起动,二位二通电磁换向阀接通,系统卸载起动。当三位四通电磁换向阀右位接通时,二位二通电磁换向阀断电,副缸上腔进油,下腔油经过平衡阀,三位四通电磁换向阀右位,单向阀、调速阀及过滤器回油箱。到达预定的位置后,油压升高,压力继电器KP1发出信号,液压泵停机,三位四通电磁换向阀回中位。手动系统与电动系统采用并联连接方式,工作过程基本相同,此处不作赘述。

三、设计特点分析

由上可知,该系统有以下特点∶(一)手动系统与电动系统可使液压系统工作在有电和无电两种条件下,提高了设备的应急能力和可靠性;主缸回路与副缸回路采用串联方式,可避免误动作;(二)背压阀、调速阀、单向调速阀组成的调速回路,控制主升缸回落时的速度,防止天线因重力回落时的超速,并使速度平稳;(三)扶正时,副缸初始推力最大,尔后逐渐减小,并且存在一定的惯性负载,回收时类似,但惯性负载的作用时间更长,惯性负载引起的负值负载也越来越大,平衡阀、调速阀、背压阀使副缸在扶正和回收时,平衡变化的负载和克服负值负载,并使速度平稳;(四)系统采用叠加阀使得系统结构紧凑,动作平稳、泄漏少,使用安全可靠、容易维修,也便于改进;(五)换向阀采用截止式换向阀,密封性好,几乎无泄漏,天线可停留在任意位置稳定工作;(六)由于主升缸油路的工作状态与副主升缸油路的工作状态相差较大,采用了分别控制的调速背压阀;(七)采用安全阀,可防止举升时由于过载引起的事故;(八)系统从多方面考虑了系统的可靠性和结构的安全性。