380 車載裝置升降系統(tǒng)的開發(fā),車載,裝置,升降,系統(tǒng),開發(fā) 湖南科技大學畢業(yè)論文0目錄1 選題背景 .......................................11.1 雷達車的特點 .....................................................................................................................21.2 國內(nèi)外高機動雷達發(fā)展狀況 ............................................................................................32 方案論證 ......................................42.1 主要技術指標 ....................................................................................................................42.2 技術可行性 ........................................................................................................................42.3 升降天線車的液壓系統(tǒng)說明 ............................................................................................52.4 測試系統(tǒng)的組成及功能 ....................................................................................................62.5 主要技術難點分析 ............................................................................................................82.6 與國內(nèi)外同類產(chǎn)品技術對比分析 ....................................................................................82.7 推廣應用價值 ....................................................................................................................83 過程論述 ......................................83.1 雷達舉升機構的力學分析 ................................................................................................83.2 缸 的設計 ..........................................................................................................................123.3 缸的連接及 材料 ..............................................................................................................163.4 塔架的 設計 ......................................................................................................................233.5 機動式車載雷達穩(wěn)定性設計分析 ..................................................................................244 結論總結 ...................................................................................................................................315 致謝 ........................................326 參考文獻 ......................................33湖南科技大學畢業(yè)論文11 選題背景1.1 雷達車的特點現(xiàn)代高技術戰(zhàn)爭對雷達的越野作戰(zhàn)與戰(zhàn)場生存能力提出了越來越高的要求,以達到戰(zhàn)時快速組網(wǎng)及補充戰(zhàn)損的目的，高度的機動能力已經(jīng)成為現(xiàn)代軍事雷達的必備素質;因此，對于雷達設計師來說，在考慮整機電性能指標、可靠性、可維性、可保障性、安全性、可操作性、經(jīng)濟性及加工工藝性等因素的同時，還須從結構上對其機動性作出精心構思?？偟膩碚f,雷達的高機動性須保證雷達具有這樣一種能力，即組成雷達的諸多功能環(huán)節(jié)能夠共同形成一種良好的應變能力，在保證性能可靠的前提下，使其在遭到敵方打擊之前，能夠方便、迅速地撤收，并且轉移到新的陣地上重新進入正常的工作狀態(tài)，以達到保護自己、克敵制勝的目的;因此，在結構總體上須重點考慮下列問題。運輸行駛能力主要包括以下幾點：（1）.越野能力:戰(zhàn)時雷達整機將面臨復雜惡劣的地理環(huán)境情況，如土路、泥濘路等，此時仍然要求雷達能夠以一定的速度可靠地行駛;雷達載車的性能對整機的運輸行駛能力有直接影響，因此，載車的越野能力是選型時首先要考慮的問題，其基型車必須滿足《軍用越野汽車機動性要求》的各項規(guī)定:一般來說，機動型雷達載車選型的原則是優(yōu)先選用國產(chǎn)列裝的越野載重基型車輛。整機各運 輸單元機動、越野能力的主要指標包括各運輸單元重量、行駛速度、最大爬坡度、接近角、離去角、涉水深度、越坡溝寬度、最小轉彎直等參數(shù)。（2）.通過能力:即雷達整機各運輸單元外形尺寸在公路、鐵路運輸時須符合國家有關運軸限界的要求。1) 公路運輸:應滿足公路運輸限界。2) 鐵路運輸:應滿足鐵路裝載荃本限界.3) 雷達總重不超過小型橋梁的承重能力。（3）.雷達天線升降機構：按傳動系統(tǒng)的不同,可分為機電式和液壓式。機電式升降機構技術較為成熟,是一種傳統(tǒng)的結構形式,但是,機電式升降機構的控制及傳動結構均較為復雜,同時單位驅動負載的重量較大,在要求架設高度較高、負載較大時尤其如此。液壓式傳動系統(tǒng)與機電式傳動系統(tǒng)相比,在輸出同樣功率的條件下,體積和質量可以減小很多,同時承載能力大,可以完成較大重量雷達天線的高架。并且采用液壓傳動還可大大簡化機械結構,從而湖南科技大學畢業(yè)論文2減少機械零部件的數(shù)目,也便于實現(xiàn)自動控制。另外,隨著科技的發(fā)展,液壓元器件的生產(chǎn)工藝逐步實現(xiàn)機械化和自動化, 制造成本在不斷下降, 制造精度越來越高,因此液壓式傳動系統(tǒng)已逐漸在雷達天線升降機構中被采用。中、大型雷達天線的舉升機構不同于普通的升降機。普通升降機負載通常較小,中、大型雷達天線的舉升機構的負載較大,特別是機構常常需要在較大的風載條件下甚至于需要在天線上覆蓋有冰層時工作,在舉升高度較高時,風載荷引起的顛覆力矩直接威脅著設備的安全和工作的可靠性,此外風向的不同引起的動力特性在機構的升降過程中又存在較大的差異, 因此中、大型雷達天線的舉升機構存在一定的特殊性。塔架式雷達升降天線研究項目正是本著上述的要求而擬定的。1.2 國內(nèi)外高機動雷達發(fā)展狀況1.2.1 國外機動雷達的發(fā)展方向冷戰(zhàn)時期，由于兩大軍事集團的長期對峙，西方國家十分重視機動雷達尤其是高激動雷達的發(fā)展與研制；大批各種型號的機動雷達裝備部隊，并且將高機動雷達部署在戰(zhàn)略要地，以提高雷達網(wǎng)的彈性和整個防空系統(tǒng)的穩(wěn)定性。下表是七十年代以來西方各國裝備的集中主要的機動雷達。型 號 工作波段 測 距 架設時間 用 途 技術體制美 國 AN/TPS-61 2.9-3.1GHz 140Km 3 分鐘 對空搜索 兩坐標雷達美 國 LAADS L 波段 60 Km 7 分鐘 低空警戒 兩坐標雷達英 國 Gainfanen S 波段 140 Km 1 分鐘 低空警戒 兩坐標雷達德 國 TRMS S 波段 200 Km 3 分鐘 防空預警 三坐標雷達日 本 NPN-510 S 波段 135 Km 3 分鐘 防空預警 三坐標雷達不難看出，目前世界各國都把防空雷達網(wǎng)建設中如何發(fā)展激動作戰(zhàn)力量和研制高機動雷達當做一件大事來抓，這是高技術局部戰(zhàn)爭的必然趨勢。獨聯(lián)體國家的 70000 部防空雷達中大部分是車載式機動雷達，且有相當數(shù)量為高機動雷達；英國和法國的雷達站，幾乎不采用固定式，而采用可運輸單元，一旦需要，激動雷達可在較短時間內(nèi)轉移到新的陣地展開工作； 日本的機動雷達站與固定雷達站之比，近年來由原來的 1：14 升到 1：2.5，而湖南科技大學畢業(yè)論文3且其雷達天線可折疊運輸，雷達具有較好的探測性能、抗干擾性能和自動化入網(wǎng)功能。我國周邊的一些國家和地區(qū)也十分重視雷達的機動和隱蔽。臺灣則大力發(fā)展機動雷達，其固定雷達除天線外，其余部分均可進入坑道。軍事力量最強的美國，也是重視雷達機動性的國家，他的艦載、機載和衛(wèi)星偵察雷達可以實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的機動，其雷達情報網(wǎng)抗摧毀能力達到了完善的程度。湖南科技大學畢業(yè)論文42 方案論證2.1 主要技術指標2.1.1 升降高度 10 米，負載 1.5 噸；2.1.2 .具有自動調平功能，且應保證水平 5‘以內(nèi)；2.1.3 .調平系統(tǒng)抗風（裝上頂部作業(yè)部件，10 級風）擺動小于 ；?12.2 技術可行性2.2.1 .升降塔架式結構雷達天線車總體及液壓傳動研制的技術方案天線車的總體結構說明升降天線車的升展高度除車橋高度以外凈空高 10 米。下降后高度為 3 米左右。要求車橋長5 米，寬 2 米，占空間體積約為 3×5×2=30 立方米2.2.2 塔架結構塔架為三節(jié)組合成形，固定座為 3 米，其中第一節(jié)為 1.3 米，第二節(jié)為 2.6 米，最后一節(jié)為 3.1 米。舉升鉸安裝在第三節(jié)的 1.8 米處，這樣可使得塔架上升和下降折置時運行自如。在舉升鉸的上端設置了鏈輪機構，使得天線發(fā)射箱在運動和升位的過程中始終保持與地面垂直。2.2.3 塔架的舉升執(zhí)行機構塔架的舉升執(zhí)行機構為四級伸縮式油缸。此型油缸的工作原理為活塞直徑大的先運動，依次升高。下降時小活塞先運動，依次下降。直徑小則運動速度高，反之速度低。整個升降時間約為 2.5 分鐘。為了防止油缸承受側向力矩，在設計塔架具體構件時還要著重考慮回轉和重力矩的平衡。2.2.4 塔架索拉機構升降塔架為橫向跨襠結構，由此沿縱向方向由于風動力而產(chǎn)生的彈性側向偏擺力及顛覆力矩對塔架影響很大。為了確保塔架的相對剛度及穩(wěn)定性，在車橋底座對稱角上設置了四索拉機構，擬產(chǎn)生四均衡的拉力，使得塔架垂直定位。2.2.5 承載支腿雷達天線要在一個相對與水平垂直的軸上運行，而且在要 10 級風的環(huán)境下仍能正常工作，整個天線車的綜合承載力都傳遞在支腿上。天線車的支腿既要克服重力和顛覆力矩，又要作為水平校正的執(zhí)行機構，所以在支腿的支臂上設置了展開收合油缸，并在支腿的支點上折紙了比例閥控油缸，使四角支腿在較快時間內(nèi)完成支撐校平工作。校平完畢如需要，湖南科技大學畢業(yè)論文5可用人工鎖緊機構將其鎖緊。2.2.6 輔助支撐機構及其它當塔架折放和轉場運行時，必須防止塔架震動而對油缸的重力沖擊，因此在塔架縱向設置了防震托架及輔助支撐機構。\2.3 升降天線車的液壓系統(tǒng)說明升降天線車采用變量泵液壓系統(tǒng)，其流量為自適應注油。在供油流量大時，壓力相應減?。还┯土髁啃r，壓力相應增大。這樣既能滿足負載的要求，又可減少系統(tǒng)發(fā)熱。2.3.1 舉升伸縮油缸單元與塔架鎖緊單元：舉升單元由三位四通電液換向閥、單向調速閥、液控單向閥、壓力繼電器和油缸組成。當油泵打出壓力油后，電液換向閥切換到左位，壓力油經(jīng)調速閥、液控單向閥進入油缸，使油缸上升；當油缸上升到終點時，缸內(nèi)壓力上升，此時繼電器動作，控制三位四通電磁閥處于右位，四油缸鎖緊塔架。若伸縮油缸下降，只有在三位四通電磁閥切換到左位，鎖緊油缸反向，即回到終點缸內(nèi)，壓力升高時，壓力繼電器 2 動作，控制三位四通電液閥處于右位使得油缸下降，這時塔架重力迫使油缸快速下行，但液控單向閥產(chǎn)生的背壓力克服油缸的沖力，而使得油缸緩慢下降。2.3.2 角支腿液壓單元支腿的展開和收合驅動是由三位四通電液閥控制油缸實現(xiàn)，支腿的支撐與水平校正驅動是由比例閥控油缸實現(xiàn)。當支腿展開之后，四個比例閥在水平測試儀所給出的訊號控制下調整油缸的行程及高度，使得天線車處于一個相對水平的狀態(tài)下工作。2.3.3 中支腿與索拉液壓單元中支腿設置意在風力較大和長時間工作時展開使用，故而只設置展開及收合驅動油缸，支點支撐由人工螺旋調節(jié)固定。索拉單元采用的是閥控馬達系統(tǒng)，當塔架上升定位后四馬達輸出均衡的拉力，即可增強抗顛覆的能力和克服彈性擾度。如果塔架索拉機構允許加強，或者其結構形式能克服 10級風力時索拉機構可以不用。2.3.4 結構方案和液壓傳動系統(tǒng)的可行性和可靠性2.3.4.1 .結構件的制造可行性和使用可靠性塔架的結構可采用單種型材和多中型材焊接回火加工成形。鉸接用軸承預應力方法，既可保證塔架相對剛度，又可減少回轉的摩擦力。由于采用了錐銷油缸鎖緊塔架，其整體性可以得到保證。依國內(nèi)的制造加工、裝配水平完全能滿足其幾何精度要求。整體結構可以說是簡明可靠。湖南科技大學畢業(yè)論文62.3.4.2 液壓傳動系統(tǒng)的可行性及可靠性液壓泵采用傷害高壓泵廠生產(chǎn)的 YCY14-1B 型泵，比例閥采用 LFDG4V-3.2*系列。比例油缸由設計者提供圖紙定專業(yè)廠生產(chǎn)，舉升油缸可定點加工。液壓馬達采用浙江鎮(zhèn)海液壓件廠生產(chǎn)的產(chǎn)品，其他閥類引進德國力士樂公司技術生產(chǎn)的閥件，液壓附件選用國內(nèi)技術優(yōu)勢廠家的產(chǎn)品。2.4 測試系統(tǒng)的組成及功能2.4.1 測試系統(tǒng)功能方框圖如下：2.4.2 水平測試儀功能：同時測量 X、Y 兩個方向的水平偏差。型號：SDS10-1性能：分辨率：0.01mm/m（ i3 > imax > i1 = 64 % ,所以該車載雷達的最大縱向爬坡度為64 %。其次,在60 %的縱向坡道上停車制動時,不會下滑,并且可以重新起步繼續(xù)行駛爬坡。滿足GJB1380 - 92《軍用越野汽車機動性要求》的規(guī)定。3.5.2.5.2 該車載雷達車最大縱向滑移坡度 i3 小于縱向傾覆坡度 i2 ,所以在發(fā)生縱向傾覆之前,首先發(fā)生縱向滑移現(xiàn)象,從而保證了其縱向行駛的安全性。3.5.2.5.1 行駛橫向穩(wěn)定性3.5.2.5.2 橫向側翻湖南科技大學畢業(yè)論文27當車載雷達在橫向坡道上直線行駛或處于靜止狀態(tài)時,如果橫向坡度角 β 超過某一值時,將發(fā)生側翻,如圖3 所示：圖3 　雷達車在橫坡上的受力圖該車載雷達不發(fā)生側翻的極限坡度角 β ,則由力距平衡得:式中: b 為左右輪中心間距(mm)橫向側滑該車載雷達在橫坡上靜止時整車橫向側滑的極限角度,根據(jù)圖3 的受力情況,由力平衡方程得:式中: φ 2 為橫向附著系數(shù),取 φ 2max = 0. 6φ 1 。3.5.2.5.3 在轉彎時的側翻和側滑3.5.2.5.3.1 側翻如圖4 所示,該車載雷達在水平路面上作等速轉彎行駛時,有可能繞 A 點向外側翻,所以必須限制其轉彎時的最大行駛速度,由下面公式求得:式中: g 為重力加速度,9. 8m/ s2 ; r 為轉彎半徑(m) 。圖4 中, Fc 為轉彎時的離心力; Fφ 為側向附著力。3.5.2.5.3.2 側滑湖南科技大學畢業(yè)論文28該車載雷達在水平路面上作等速轉彎行駛時,有可能繞向外側滑,其轉彎時的最大側滑行駛速度,由下面公式求得:3.5.2.5.4 結　論3.5.2.5.4.1 因為 iβ 2< iβ 1,因此,該車載雷達在橫坡上行駛的極限坡度為42 % ,滿足GJB1380 - 92《軍用越野汽車機動性要求》的規(guī)定。并且,在平直線橫坡上勻速直線行駛或靜止時,在發(fā)生橫向側翻前,首先發(fā)生橫向側滑,從而保證了其在橫坡上行駛的安全。3.5.2.5.4.2 因為 V2 < V1 ,所以在轉彎行駛時,在側翻前首先發(fā)生側滑,從而保證了其在彎道行駛時的穩(wěn)定性。并且公路在彎道處筑有適當?shù)某邫M坡度,這樣在干，燥水泥路面以上述最高車速轉彎時,是比較安全的。雷達車整車工作穩(wěn)定性設計雷達車風載荷計算雷達車展開工作時,通過調平機構將雷達調平。天線升起處于工作狀態(tài),雷達車所受的力主要包括自身重力和風載荷。按照總體戰(zhàn)技指標要求,雷達車在架高10m 時,具有抗810級風的能力。在圖5 位置時,在風載荷下,整車穩(wěn)定性最差。由風載荷產(chǎn)生的傾覆力矩計算如下:風阻力計算如下: tdFCAq??式中: Cd 為阻力系數(shù); A 為面積(m2) ; q 為動壓頭; q =PV2/ 2 。經(jīng)計算,天線陣面風阻力、方艙風阻力、運載車底盤風阻力分別為 F1 、 F2 、 F3 。由風阻力產(chǎn)生的最大傾覆力矩計算如下: 3311264ttttMFDkgm????=湖南科技大學畢業(yè)論文29雷達車自重穩(wěn)定力矩計算 2705MGBkgm??=在10 級風下雷達車工作穩(wěn)定系數(shù) η21/.32.??(取穩(wěn)定系數(shù)為2 . 5)由此可見,在10 級風情況下,雷達車整車工作穩(wěn)定。并且,在設計過程中通過增加拉繩固定以加大穩(wěn)定余度湖南科技大學畢業(yè)論文30湖南科技大學畢業(yè)論文31四、結論總結本文具體闡述了一種車載裝置升降系統(tǒng)的設計和開發(fā)過程。本課題所研制的車載裝置升降系統(tǒng)可以實現(xiàn)預期的雷達的舉升和下降，通過我設計的四級舉升液壓缸的伸出和縮回，帶動塔架的舉升和下降，從而實現(xiàn)雷達的舉升和下降。機動性使雷達在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中提高生存能力的有效措施之一，因此機動性指標已經(jīng)成為現(xiàn)代雷達的一項重要技戰(zhàn)術指標。而我現(xiàn)在設計的車載裝置升降系統(tǒng)，可以應用成為雷達的車載裝置，從而起到對車載雷達的舉升，所以本課題有著很廣泛的應用范圍。設計中最主要的工作就是對液壓缸的設計，在設計中我首先是根據(jù)設計要求來確定缸的總行程，由于行程達到了5.2米，所以我選用了四級缸作為我的主升液壓缸。然后，我對液壓缸的受力進行了分析，從而確定了液壓缸的總體尺寸和每級缸的尺寸。對于舉升塔架，我做了塔架的受力分析，確定了塔架連桿的尺寸確定。我還綜合考慮了裝載雷達的車子的尺寸，保證雷達車載正常行駛時可以穿越橋梁和隧道。本論文主要完成了以下幾個方面的工作:（l）.提出了實現(xiàn)舉升的系統(tǒng)方案，設計了雙作用四級液壓缸的結構，進行了液壓缸利得計算和尺寸確定。（2）.設計了塔架的結構，詳細的進行了塔架受力分析和風力計算。（3）.簡單的介紹了機動式車載雷達穩(wěn)定性設計分析。本課題只完成了車載裝置升降系統(tǒng)設計的一種設計工作，仍有許多種其他機構可以完成相同的工作，如車載剪叉升降系統(tǒng)、立缸式結構等。設計的系統(tǒng)沒有最好，只有更好，我會繼續(xù)努力使系統(tǒng)更加完善。湖南科技大學畢業(yè)論文32五、致謝本論文的所有研究工作從論文的選題、實現(xiàn)條件到論文的寫作等階段都是在唐曉群導師的悉心指導下完成的。黃開有老師以其嚴謹求實的治學態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產(chǎn)生重要影響。他淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。黃開有老師經(jīng)常到寢室來悉心指導我的學習，在我設計遇到難題時，是他給了我信心，使我能夠順利地完成畢業(yè)設計。在此謹向黃開有老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。感謝我的同班同學們，從遙遠的家來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。四年了，仿佛就在昨天。也祝愿離開學校的兄弟們開開心心，我們在一起的日子，我會記一輩子的。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的老師、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們!湖南科技大學畢業(yè)論文33六、參考文獻[1] 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