車載裝置升降系統(tǒng)的開發(fā)(論文+DWG圖紙)
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車載裝置升降系統(tǒng)的開發(fā)
課題背景
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(zhì);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。
為了減小樹木、民房等地高度近距離障礙物對雷達天線的遮蔽，通常應采取措施將雷達舉高架設，例如將雷達架設在一定高度的鐵架上，但這些辦法存在架設速度慢、作業(yè)強度大、需要吊裝等輔助設備等缺點，尤其對于要求架撤時間短的野外機動型車載雷達來說，這些缺點就顯得更加突出。因此必須設計一種自動架高裝置，以實現(xiàn)快速便捷的架高雷達天線的目的。
結構設計要求
對于單車野外作業(yè)的雷達來說，在結構設計上主要須解決兩個問題：一是由于設備質(zhì)量高度集成，裝載空間有限，如何在不超運輸界限的前提下實現(xiàn)合理高效的利用空間；二是選用何種舉升機構來完成雷達的舉升。而我現(xiàn)在要設計的就是解決第二個問題。因此，自動舉升系統(tǒng)作為整個雷達天線系統(tǒng)的支撐平臺，其設計須滿足以下幾點要求：
1. 功能性：即系統(tǒng)能在一定的外界載荷（如風力）的作用下，把規(guī)定的重量載荷在短時間內(nèi)以一定的姿態(tài)快速平穩(wěn)的舉升至一定高度并鎖定位置，使雷達能夠在一定條件下安全可靠的工作。
2. 自動化：即系統(tǒng)采用機電液一體化技術，使舉升過程實現(xiàn)自動化。這樣，一方面降低操作人員的作業(yè)強度，另一方面能夠可靠的縮短作業(yè)時間。
3. 運輸通過性：由于車身裝載空間有限，聚生系統(tǒng)必須與雷達其他部分一體化設計，以達到優(yōu)化空間尺寸、確保各種運輸狀態(tài)的通過能力。
4. 高比剛度、比強度結構形式：由于車輛裝載能力與設備外形尺寸、重量等因素的矛盾，舉升系統(tǒng)還必須對其自身的結構形式和重量進行優(yōu)化，以達到用最小的自重承受最大的外載荷的目的。
5. 高安全性、高可靠性及良好的環(huán)境適應和可維性。
幾種升降系統(tǒng)
1. 單桅柱式液壓升降系統(tǒng)，見圖1
特點：
1）.單組鋁合金桅柱升降，液壓力舉升，整機重量輕、機動性好；
2）.結構緊湊，縮合后外形尺寸小，直立狀態(tài)下能進入一般客梯的橋洞和門洞；
3）.雙重保護的支腿結構，安全可靠，且能保證平臺貼近墻面升降作業(yè)；
4）.獨特的桅柱間導輪裝置，使平臺升降平穩(wěn)；
5）.標準配置為220V，50Hz，10A單相電源，也可以按用戶要求配置為直流電源或采用手動驅(qū)動；
6）.該結構對工作的地點有較高要求，不適合在野外工作，不能在惡劣的環(huán)境下工作，如果遇到大風等因素，其工作穩(wěn)定性不好。
圖一
2. GTJC車載剪叉液壓升降系統(tǒng)，見圖2
GTJC車載剪叉高空作業(yè)平臺，它具有機動性強，工作范圍較大的特點。特別適用于元距離、大范圍、不同工作場地的作業(yè)。如公路運輸、路燈照明、工程搶險等。它的動力可以用汽車發(fā)動機或者直流蓄電池，使用安全可靠。這種系統(tǒng)的升降結構采用的是平行四邊形結構，在繩上高空時沒有進行機械的鎖緊，如果工作的部件太重，或是受到一定的交變外載荷的影響，容易松動，不能適應定位精度和穩(wěn)定性要求較高的工作。
圖二
3．曲臂式液壓升降機，見圖三
曲臂式液壓升降機的優(yōu)點是：使用行程很短的液壓缸可獲得較高的提升高度，這對于高度要求很高的工作情況時很有利的。
缺點就是在提升的工作過程中，頂部的工作部件不是呈直線上升，不利于迅速投入工作，另外如果是要求在高空能夠進行水平工作，其升到高空后不能很好的保證其位置精度。
圖三
3.立缸式鋼結構液壓升降機，見圖四
立缸式鋼結構液壓升降機采用直上直下的結構，這可以滿足在不同的地域迅速準備好工作條件，完成提升工作，，以投入使用，其機動性強，而且直上直下式結構和周圍的物體一般不會發(fā)生干涉，其工作的適應性好。
課題任務
1. 升降高度10米，負載1.5噸；
2. 調(diào)平系統(tǒng)應保證水平5’以內(nèi)；
3. 調(diào)平系統(tǒng)抗風（裝上頂部作業(yè)部件，10級風），擺動小于1度；
結構選用
本課題主要是研究車載裝置的升降系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)的機動性能好，便于運輸，對不同的地域條件適應能力強，要求升降系統(tǒng)工作時實現(xiàn)自動化，能在短時間內(nèi)迅速投入使用，而且要求工作位置穩(wěn)定，在工作的過程中最好不要發(fā)生上下移動和左右擺動，即在一定的風俗條件下也能穩(wěn)定工作，綜合以上要求，可知設計的結構應盡量簡單，并且盡可能的將工作部件進行集成，因此決定采用液壓驅(qū)動的直上直下式結構，在液壓缸將工作部件升到頂部以后要進行縮緊，以使其不會發(fā)生上下方向的顫動，并且將頂部的工作部件用鋼索固定在車載裝置的底板上。
在電氣驅(qū)動、機械驅(qū)動和液壓驅(qū)動中，驅(qū)動相同重量的工作部件，液壓驅(qū)動所用設備的體積最小，這可以有效減小系統(tǒng)的體積，其機動性能好，電氣驅(qū)動要求的工作條件較高，其可靠性不好，不適合在惡劣的條件下工作，而機械驅(qū)動所用設備占用的體積較大，而且要保證工作機潤滑狀況良好其工作條件也受到很大的限制，相比較而言液壓驅(qū)動可在惡劣條件下穩(wěn)定工作，而且其驅(qū)動功率大，可滿足本課題的要求。
采用直上直下式結構主要考慮其工作準備時間和工作時為止精度。本課題的車載裝置升降系統(tǒng)對時間的要求較高，如果要用到野外援救，這就要求在提升的過程中時間短，采用直上直下式結構可實現(xiàn)迅速的提升，而且這種工作坊式受到周圍條件的影響很小，如果采用的是曲臂式鋼結構液壓升降機，則周圍有障礙物的話，會妨礙其工作，并且本結構要求工作時的水平精度很高，采用直上直下式結構可以很容易的實現(xiàn)調(diào)平工作。
綜上所述，采用液壓驅(qū)動的直上直下式結構可以很好的滿足本次課題的要求，當然這種結構也存在一些不足之處，比如工作部件提升的所有高度都由液壓缸完成，這就是液壓缸的尺寸比較大。
這次設計的計算部分主要是集中在高空工作部件的受載上，一般的，高空作業(yè)的部件受到的載荷包括：風載荷、慣性載荷、自重、溫度載荷、冰雪載荷等幾種類型，歸納起來包括六種分量：阻力、升力、側力、滾轉(zhuǎn)力矩、方位力矩和俯仰力矩。其中，風載荷是主要載荷。因此工作部件的設計主要是優(yōu)化設計，以減小風載荷。為此，可以在工作部件上開合適的小孔以減小風阻力，加置補償器，利用氣動力效應減小部件的方位力矩，即增大鏤空度，可以提高工作部件的穩(wěn)定性，提高抗風能力。
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