1、第期(总第 期)年月机 械 工 程 与 自 动 化ME CHAN I C A LE N G I N E E R I N G&AUT OMA T I ONN o A u g 文章编号:()车载雷达大高度重载举升机构创新设计王雷,高东宇,张亮,周玉林(山西机电职业技术学院,山西长治 ;中国运载火箭技术研究院,北京 ;燕山大学 机械工程学院,河北秦皇岛 )摘要:针对大举升高度、大载荷、级风的环境下可靠稳定工作的雷达举升机构设计任务,为了解决伸缩机构的车载收纳、机构刚度与雷达定位精度核心技术问题,提出并创新设计了一款 m车载雷达举升机构集成系统.采用模块化设计思路,将举升机构分为三个模块,即伸缩举升传
2、动机构、移动副间隙消除机构与阵面摆角实时补偿机构,并完成了结构设计与三维建模工作,为工程设计提供了理论支撑.关键词:伸缩举升机构;位移实时补偿机构;移动副间隙消除机构;车载雷达中图分类号:U 文献标识码:A收稿日期:;修订日期:作者简介:王雷(),女,山西运城人,讲师,硕士,从事机械及汽修专业教学及科研工作.引言面对复杂多样的空中威胁,雷达的存在至关重要,随着技术的进步,具备高机动性与高集成度的车载雷达应运而生.车载雷达能够快速撤收转移,对于车载雷达的伸缩机构,大负荷、大举升、高刚度与高定位精度是核心关键技术,也是衡量雷达伸缩机构的关键性能指标.开发具有大负载、大举升、高刚度和高稳定性的车载雷
3、达伸缩机构及补偿机构具有重要的理论意义和实际意义.车载雷达举升技术的研究一直是雷达领域重要的研究方向,已取得了一系列的成果.如:意大利塞雷斯公司生产的机动高架雷达A R G O S ,其雷达伸缩机构采用多节电动升降杆结构形式,通过电机减速器、丝杠组合驱动,最高可以上升到 m高度,通过人协助,在 m i n内即可完成架设或撤收工作;瑞典的萨伯公司研制的“长颈鹿”系列雷达,历史悠久,用户广泛,该雷达采用折叠式、通过液压缸驱动的液压举升系统,举升高度达 m,在 m i n内通过人协调操作完成架设或撤收工作,并且能够在 级风的环境中正常下降;德国 G TM型机动通信雷达,其举升机构采用桁架伸缩式液压缸
4、与链条组合驱动,最大举升高度达 m,在 m i n内通过人协调操作完成架设或撤收工作.研究发现,现有的升降机构普遍承载轻,举升高度较低,且多数只能在微风状态下使用.对于高度超过 m、有效负载达到 t以上的举升机构及装置鲜有报道.针对举升高度 m、举升负载 t、级风的天气下正常工作、级风的天气下正常下降的车载雷达伸缩机构的工程需求,本文提出了大承载能力、大举升高度、实时运动补偿的机动雷达伸缩机构系统方案,完成了举升机构、移动副间隙消除机构、末端运动稳定实时补偿机构及方案整体结构设计;采用多节抽拉的机构原理,解决了收纳空间的限制,提出了移动副间隙消除机构,解决伸缩机构的横向抗扰动刚度不足的问题;针
5、对旋转雷达阵面受环境风力作用的横向变载荷及变化偏移的问题,提出了一种二自由度串联实时补偿机构,为工程设计提供理论支持.车载雷达举升机构总体设计车载雷达举升机构设计要求:伸缩机构有效伸缩距离 m;升降机构自重 k g;有效承载 k g;级风,天线正常工作,顶端晃动 mm,级风可正常下降;机构上升/下降持续时间m i n.根据工程目标要求,提出的伸缩举升机构总体方案如图所示,它包括三个模块,即伸缩举升传动机构模块、移动副间隙消除机构模块和阵面摆角实时补偿机构模块.伸缩举升传动机构举升机构主体升降运动采用多节箱桶串联伸缩式液压缸举升系统方案,其机构原理如图所示.该机构由节相互嵌套的箱式钢筒组成:最外
6、层为第一塔节,联接翻转机构;第二塔节由液压缸驱动,实现伸缩运动;第三、第四、第五塔节通过两组链轮链条驱动机构实现正反向交叉封闭驱动.伸缩举升机构的结构模型如图所示.移动副间隙消除机构为满足伸缩机构的横向抗扰动高刚度要求,提出并设计了节间移动副间隙消除机构,它沿轴向多点分布、液压同步驱动,如图所示.伸缩举升传动机构模块;阵面摆角实时补偿机构模块;移动副间隙消除机构模块图伸缩举升机构总体方案塔节;伸出链轮组;收回链轮组;液压缸图伸缩式举升系统图举升机构结构模型在雷达举升到位后,通过楔形块及微型液压夹持单元驱动,消除塔节之间的移动副间隙,实现紧密接触,提高举升机构整体刚度与抗扰动能力.内层塔节;微型
7、液压夹持单元;外层塔节;外层塔节楔形块;内层塔节楔形块图移动副间隙消除机构 雷达阵面摆角实时补偿机构在环境风力及雷达阵面旋转的影响下,雷达阵面将出现横向变载荷、偏移及偏转角,导致雷达的位置与姿态控制比较困难.作者首次提出并设计了一种二自由度串联实时补偿机构(如图所示),利用传感系统检测信息,通过实时补偿雷达阵面的偏转角误差,主动稳定雷达阵面,保证雷达指向姿态精度.该机构为解耦的二自由度串联调姿机构,通过电动缸驱动进行调姿.补偿机构的结构模型如图所示.底层支架;中间层;雷达工作台;电动缸图雷达阵面摆角实时补偿机构,电动缸;中间层;雷达工作台图补偿机构结构模型 年第期王雷,等:车载雷达大高度重载举
8、升机构创新设计结论针对大举升高度、大负载的 级风条件稳定工作的车载雷达举升工程需求,提出并创新设计了一款 m车载雷达举升集成系统,包括伸缩举升传动机构、移动副消隙机构、阵面摆角补偿机构,为工程化设计提供了理论支持.参考文献:杨春瑞典G i r a f f e高架机动雷达的发展概况及趋势J现代防御技术,():P e n gG,S u nY R,H a nCLA na u t o m a t e da s s e m b l yt e c h n o l o g yf o r l a r g em o b i l er a d a ra n t e n n aJA s s e m b l yA u
9、 t o m a t i o n,():康伟车载雷达举升装置装配精度控制关键技术研究D武汉:武汉理工大学,:L a r r i n a g aNDUKo r d e r sa d d i t i o n a lS a a bG i r a f f eAMBr a d a r sJ J a n e sD e f e n c eW e e k l y,():李如钢,周正关瑞典“长颈鹿”系列雷达J电子工程信息,():江伟,席广辉,宋为民,等某机动雷达高架举升系统设计J雷达科学与技术,():于清江,岳宏伟起重机七节臂伸缩机构设计J机械工程师,():,韩梅车身冲压线模具快速夹紧装置的应用J现代零部件,(
10、):I n n o v a t i v eD e s i g no fL a r g eH e i g h t a n dH e a v yL o a dL i f t i n gM e c h a n i s mf o rV e h i c l eR a d a rWA N GL e i,G A OD o n g y u,Z H A N GL i a n g,Z H O UY u l i n(S h a n x i I n s t i t u t eo fM e c h a n i c a l&E l e c t r i c a lE n g i n e e r i n g,C h a n
11、g z h i ,C h i n a;C h i n aA c a d e m yo fL a u n c hV e h i c l eT e c h n o l o g y,B e i j i n g ,C h i n a;S c h o o l o fM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g,Y a n s h a nU n i v e r s i t y,Q i n h u a n g d a o ,C h i n a)A b s t r a c t:A i m i n ga t t h ed e s i g nt a s ko f r a d a
12、 r l i f t i n gm e c h a n i s mw o r k i n gr e l i a b l ya n ds t a b l y i n t h ee n v i r o n m e n t o f l a r g e l i f t i n gh e i g h t,h e a v y l o a da n dl e v e l w i n d,i no r d e rt os o l v et h ec o r et e c h n i c a lp r o b l e m so fv e h i c l es t o r a g e,m e c h a n i
13、s ms t i f f n e s sa n dr a d a rp o s i t i o n i n ga c c u r a c yo f t e l e s c o p i cm e c h a n i s m,a mv e h i c l eb o r n e r a d a r l i f t i n gm e c h a n i s mi n t e g r a t e ds y s t e mi s i n n o v a t i v e l yp r o p o s e da n dd e s i g n e d,u s i n g m o d u l a rd e s i
14、 g ni d e a,t h el i f t i n g m e c h a n i s mi sd i v i d e di n t ot h r e em o d u l e s,i n c l u d i n gt e l e s c o p i cl i f t i n gd r i v em e c h a n i s m,m o v i n gp a i rg a pe l i m i n a t i o nm e c h a n i s ma n dr e a l t i m e c o m p e n s a t i o nm e c h a n i s mf o r a
15、r r a ys w i n ga n g l e,a n d t h e s t r u c t u r a ld e s i g na n dt h r e e d i m e n s i o n a lm o d e l i n ga r ec o m p l e t e d I tp r o v i d e s t h e o r e t i c a l s u p p o r t f o re n g i n e e r i n gd e s i g n K e y w o r d s:t e l e s c o p i c l i f t i n gm e c h a n i s
16、m;d i s p l a c e m e n tr e a l t i m ec o m p e n s a t i o nm e c h a n i s m;m o v i n gp a i rg a pe l i m i n a t i o nm e c h a n i s m;v e h i c l er a d a r(上接第 页)广前景.参考文献:潘平盛自动化生产线搬运机械手控制系统的设计研究J机械设计与制造,():梁礼群自动化生产线搬运机械手设计研究J组合机床与自动化加工技术,():张磊基于P I控制策略的生产线搬运机械手电气控制系统设计J机械与电子,():梁锋产品目标高精度拾取的自动化生产线搬运机械手设计J机械设计与制造工程,():郭北涛,张众宇搬运机械手控制系统的设计和实现J机床与液压,():郑红梅,闫其龙,陈科,等基于P L C的磁环搬运机械手设计J制造业自动化,():,冯开林,王天一,宋兰,等玻璃搬运机械手电液伺服系统设计J机床与液压,():余国威高速搬运机械手的维护保养策略探讨J装备制造技术,():,马青华气动搬运机械手的机械结构设计J机械管理开发,():刘洋基
