摘 要:根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)各自的特點(diǎn),在本車載雷達(dá)中采用液壓系統(tǒng),并按車載雷達(dá)的總體方案要求進(jìn)行了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算,經(jīng)實(shí)際使用,表明效果良好。
 關(guān)鍵詞:車載雷達(dá);液壓系統(tǒng);設(shè)計(jì);計(jì)算
 1、引言
    現(xiàn)代戰(zhàn)爭的特點(diǎn)之一是戰(zhàn)爭發(fā)生的地區(qū)和時(shí)間的不定性,作為車載電子對(duì)抗裝備,機(jī)械化系統(tǒng)的采用對(duì)降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,減少設(shè)備架撤時(shí)間,提高機(jī)動(dòng)性水平,實(shí)現(xiàn)對(duì)熱點(diǎn)地區(qū)的快速部署和快速轉(zhuǎn)移,具有十分重要的意義。
 2、系統(tǒng)方案的選定
    本車載雷達(dá)是裝載在軍用越野汽車底盤上的一種機(jī)動(dòng)式電子對(duì)抗設(shè)備。作為設(shè)備工作展開和撤收的機(jī)構(gòu)系統(tǒng),它主要由支腿收放、升降塔變幅和天線舉升等組成,總展開時(shí)間或總撤收時(shí)間要求不大于10min。
    該系統(tǒng)可以采用機(jī)械傳動(dòng)或液壓傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。機(jī)械傳動(dòng)對(duì)機(jī)械加工精度高,效率低,噪聲大。在完成同樣任務(wù)的情況下,液壓傳動(dòng)元件易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,同樣的功率,液壓傳動(dòng)裝置重量輕,體積緊湊,慣性小,結(jié)構(gòu)簡單,效率高,還具有運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),易于吸收沖擊力和自動(dòng)防止過載,能自行潤滑,可經(jīng)久耐用,且成本較低。由以上兩種傳動(dòng)的特點(diǎn)分析,并結(jié)合車載雷達(dá)總體方案進(jìn)行綜合考慮,決定采用液壓系統(tǒng)。
    根據(jù)車載雷達(dá)總體方案的要求,對(duì)液壓系統(tǒng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)方案示意圖，如圖1和圖2所示,對(duì)各液壓缸在執(zhí)行過程中所需的最大負(fù)載進(jìn)行了計(jì)算,并給出各液壓缸在執(zhí)行過程中所需的最大速度,如表1所示。
                   
                       1--升降塔  2--天線舉升液壓缸  3--升降塔變福液壓缸(升降塔兩側(cè)各一)
                               圖1 升降塔方案示意圖

                   
                        1--載車平臺(tái)   2--后部支腿液壓缸   3--支腿

                   表1 各液壓缸執(zhí)行中圾大負(fù)載和圾大速度
              

 3、初步確定液壓缸的參數(shù)
 3.1、初選液壓缸工作壓力
    一般小型工程機(jī)械液壓系統(tǒng)工作的壓力為(100-160)xPa，選液壓缸工作壓力p1=130×Pa。
 3.2、計(jì)算各液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸
 3.2.1 計(jì)算升降塔液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸
    由于升降塔豎起后,液壓缸要有一定的穩(wěn)定性,因此選用A1=2A2的液壓缸(A1為液壓缸無桿腔面積,A2為液壓缸有桿腔面積)。設(shè)壓力損失P2=10×Pa。取液壓缸的機(jī)械效率ηm為0.9。
    由液壓缸受力最大時(shí),計(jì)算液壓缸無桿腔面積Al:
               
   故：
        
  則,液壓缸內(nèi)徑為:
        
    取標(biāo)準(zhǔn)直徑D1=10(cm)。
   液壓缸活塞桿的直徑d1為:
        
   取標(biāo)準(zhǔn)直徑cfI〓7(cm)。
  則液壓缸有效面積:
     
     
  3.2.2 計(jì)算支腿液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸
    由(1)、(2)、(3)、(4)、(5)各計(jì)算公式,同理可求得:
    支腿液壓缸內(nèi)徑為:
      D2≈4.93(cm);取標(biāo)準(zhǔn)直徑D2=5(cm)。
    支腿液壓缸活塞桿的直徑為:
      d2≈3.54(cm);取標(biāo)準(zhǔn)直徑d2=3.5(cm)。
    支腿液壓缸有效面積:
       A3≈19.63
      A4≈10
  3.2.3 計(jì)算舉升液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸
    由(1)、(2)、(3)、(4)、(5)各計(jì)算公式,同理可求得:
    舉升液壓缸內(nèi)徑為:
      D3≈3.36(cm);取標(biāo)準(zhǔn)直徑D3=4(cm)。
    舉升液壓缸活塞桿的直徑為:
     d3≈2.82(cm);取標(biāo)準(zhǔn)直徑d3=2.8(cm)。
    舉升液壓缸有效面積:
      A5≈12.57()
      A6≈6.4()
  3.2.4 計(jì)算各液壓缸在最大工作負(fù)荷和最大速度時(shí),流量和功率的實(shí)際使用值。
    流量的計(jì)算公式為:
      Q=Av
    式中: A--各液壓缸的有效面積,單位為;
          v--液壓缸工作時(shí)最大速度,單位為m/s,取值如表1所示。
    功率的計(jì)算公式為:
       N=P1Q              (7)
    計(jì)算結(jié)果如表2所示。

             表2 各液壓缸工作中所需的最大流量和功率
              

  4、擬定液壓系統(tǒng)圖
  4.1、支腿收放回路
    該天線工作車前后各有兩條支腿,每一條支腿配有一個(gè)液壓缸,兩條前支腿用一個(gè)三位四通電磁閥控制其收放,而后兩條支腿則用另一個(gè)三位四通電磁閥控制。電磁閥都采用M型中位機(jī)能,油路上是串聯(lián)的。每一個(gè)油缸上都配有一個(gè)雙向液壓鎖,以保證支腿可靠地鎖住,防止天線車工作時(shí)發(fā)生"軟腿"現(xiàn)象或行車過程中液壓支腿自行伸出。
  4.2、升降塔變幅回路
    升降塔變幅機(jī)構(gòu)是用于改變天線工作時(shí)的高度,要求動(dòng)作要平穩(wěn)。該液壓回路采用兩個(gè)液壓缸并聯(lián)形式,提高了升降塔變幅機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性,并降低了液壓系統(tǒng)的工作壓力。升降塔升起與降落是通過一個(gè)三位四通電磁閥控制。升降塔降落時(shí),因液壓力與負(fù)載力方向一致,為防止升降塔在重力作用下自行下落,在液壓缸的下腔回油腔安置了平衡缸,提高了升降塔運(yùn)動(dòng)的可靠性。
  4.3、天線舉升回路
    天線舉升機(jī)構(gòu)采用單級(jí)長液壓缸驅(qū)動(dòng)。其要求以及油路與升降塔變幅回路相同。
    在以上基本回路的基礎(chǔ)上,再考慮一些其它因素,便可以組成一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)圖如圖3所示。該系統(tǒng)執(zhí)行過程中各回路分時(shí)工作,在支腿收放回路中有四個(gè)支腿液壓缸同時(shí)工作。在升降塔變幅回路中有兩個(gè)升降塔液壓缸同時(shí)工作。在天線舉升回路中有單個(gè)液壓缸工作。因此在計(jì)算液壓泵的流量和電動(dòng)機(jī)功率時(shí)選擇各回路中最大值進(jìn)行計(jì)算。
           
            1--濾油器  2--液壓泵  3--壓力表   4--溢流閥   5、6、7、8--三位四通電磁換向閥
            9、10、11、12、13、14、15、16--調(diào)速閥   17、18、19、20、21--液壓鎖
                    圖3 天線工作車的液壓系統(tǒng)圖
  5、 液壓泵的計(jì)算
  5.1、確定液壓泵的實(shí)際工作壓力
         
       式中: pl--已選定為130× Pa;
            為油路壓力損失總和,一般取10x Pa。
      因此,可確定液壓泵的實(shí)際工作壓力為:
         
  5.2、確定液壓泵的流量
         
    式中: K--泄漏系數(shù),取1.2;
         Qmax--同時(shí)動(dòng)作的液壓執(zhí)行器的最大總工作流量
    由表2可以確定升降塔變幅回路在架設(shè)時(shí)流量最大。即：
         
         
     按照壓力14MPa;流量11.4L/min,選擇T7B-B03型單聯(lián)葉片泵。
  5.3、確定液壓泵的電動(dòng)機(jī)功率
    由表2可以確定升降塔變幅回路在架設(shè)時(shí)液壓缸輸出功率最大。此時(shí),泵站的輸出壓力應(yīng)為P=140× Pa。按液壓泵壓力為140bar時(shí),流量為Qv=13L/min=0.22xm3/s進(jìn)行計(jì)算。取泵的總效率為ηp=0.7,則電動(dòng)機(jī)所需的功率為:
         
     因此選用功率為4.4kW的電動(dòng)機(jī)。
  6、控制元件的選擇
    根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過閥的最大流量便可選取控制元件的規(guī)格,其型號(hào)和參數(shù)如表3所示。
                 表3:所選控制元件的規(guī)格
          
  7、 確定管道尺寸
    按照管子的最大流量和管內(nèi)允許流速選擇管子內(nèi)徑。管子內(nèi)徑按下式計(jì)算:
                
     式中: Qv--通過管子的最大流量,單位為L/min;
          v--管內(nèi)允許流速,單位為m/s,取值為3m/s。
      則 d≈9.58(mm)。
    選取壓油管通徑為Φ10;液壓泵吸油管和回油管稍粗些,選Φ12;其余油管選Φ8。
  8、 確定油箱的容量
    按經(jīng)驗(yàn)公式V=(5~7)Q,選取油箱容量V。在此選取V=6Q=78L
  9、 結(jié)束語
    該系統(tǒng)已經(jīng)在某型裝備上得以應(yīng)用。各液壓控制機(jī)構(gòu)架撤時(shí)間如表4所示。
               表4: 各機(jī)構(gòu)架撤時(shí)間
        
    由此可見,架撤的時(shí)間遠(yuǎn)小于總體要求的10min。液壓系統(tǒng)通過所內(nèi)調(diào)試、長途運(yùn)輸和外場試驗(yàn),歷經(jīng)冬夏兩季極端溫度的考驗(yàn),驗(yàn)證表明:液壓系統(tǒng)完全能滿足設(shè)備功能要求,能適應(yīng)惡劣環(huán)境的條件,工作可靠。使車載雷達(dá)具有機(jī)動(dòng)性好、架撤時(shí)間短、操作方便等特點(diǎn)。
        參 考 文 獻(xiàn)
[1] 機(jī)械工程手冊編委會(huì)。機(jī)械工程手冊[M]。第六卷。北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1982。
[2] 沈興全,吳秀玲.液壓傳動(dòng)與控制[M]。北京:國防工業(yè)出版社,2005。
[3] 黃江平.705D全自動(dòng)機(jī)動(dòng)式雷達(dá)天線升降裝置設(shè)計(jì)[J].電子機(jī)械工程2001(3)。
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[5] 朱新才,等。軋機(jī)升降臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算[J].機(jī)床與液壓,1999(04)。