摘 要:根据机械传动和液压传动各自的特点,在本车载雷达中采用液压系统,并按车载雷达的总体方案要求进行了液压系统的设计与计算,经实际使用,表明效果良好。
 关鍵词:车载雷达;液压系统;设计;计算
 1、引言
    现代战争的特点之一是战争发生的地区和时间的不定性,作为车载电子对抗装备,机械化系统的采用对降低操作人员的劳动强度,减少设备架撤时间,提高机动性水平,实现对热点地区的快速部署和快速转移,具有十分重要的意义。
 2、系统方案的选定
    本车载雷达是装载在军用越野汽车底盘上的一种机动式电子对抗设备。作为设备工作展开和撤收的机构系统,它主要由支腿收放、升降塔变幅和天线举升等组成,总展开时间或总撤收时间要求不大于10min。
    该系统可以采用机械传动或液压传动来实现。机械传动对机械加工精度高,效率低,噪声大。在完成同样任务的情况下,液压传动元件易于实现标准化,同样的功率,液压传动装置重量轻,体积紧凑,惯性小,结构简单,效率高,还具有运动平稳,易于吸收冲击力和自动防止过载,能自行润滑,可经久耐用,且成本较低。由以上两种传动的特点分析,并结合车载雷达总体方案进行综合考虑,决定采用液压系统。
    根据车载雷达总体方案的要求,对液压系统方案进行设计方案示意图，如图1和图2所示,对各液压缸在执行过程中所需的最大负载进行了计算,并给出各液压缸在执行过程中所需的最大速度,如表1所示。
                   
                       1--升降塔  2--天线举升液压缸  3--升降塔变福液压缸(升降塔两侧各一)
                               图1 升降塔方案示意图

                   
                        1--载车平台   2--后部支腿液压缸   3--支腿

                   表1 各液压缸执行中圾大负载和圾大速度
              

 3、初步确定液压缸的参数
 3.1、初选液压缸工作压力
    一般小型工程机械液压系统工作的压力为(100-160)xPa，选液压缸工作压力p1=130×Pa。
 3.2、计算各液压缸结构尺寸
 3.2.1 计算升降塔液压缸结构尺寸
    由于升降塔竖起后,液压缸要有一定的稳定性,因此选用A1=2A2的液压缸(A1为液压缸无杆腔面积,A2为液压缸有杆腔面积)。设压力损失P2=10×Pa。取液压缸的机械效率ηm为0.9。
    由液压缸受力最大时,计算液压缸无杆腔面积Al:
               
   故：
        
  则,液压缸内径为:
        
    取标准直径D1=10(cm)。
   液压缸活塞杆的直径d1为:
        
   取标准直径cfI〓7(cm)。
  则液压缸有效面积:
     
     
  3.2.2 计算支腿液压缸结构尺寸
    由(1)、(2)、(3)、(4)、(5)各计算公式,同理可求得:
    支腿液压缸内径为:
      D2≈4.93(cm);取标准直径D2=5(cm)。
    支腿液压缸活塞杆的直径为:
      d2≈3.54(cm);取标准直径d2=3.5(cm)。
    支腿液压缸有效面积:
       A3≈19.63
      A4≈10
  3.2.3 计算举升液压缸结构尺寸
    由(1)、(2)、(3)、(4)、(5)各计算公式,同理可求得:
    举升液压缸内径为:
      D3≈3.36(cm);取标准直径D3=4(cm)。
    举升液压缸活塞杆的直径为:
     d3≈2.82(cm);取标准直径d3=2.8(cm)。
    举升液压缸有效面积:
      A5≈12.57()
      A6≈6.4()
  3.2.4 计算各液压缸在最大工作负荷和最大速度时,流量和功率的实际使用值。
    流量的计算公式为:
      Q=Av
    式中: A--各液压缸的有效面积,单位为;
          v--液压缸工作时最大速度,单位为m/s,取值如表1所示。
    功率的计算公式为:
       N=P1Q              (7)
    计算结果如表2所示。

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

  4、拟定液压系统图
  4.1、支腿收放回路
    该天线工作车前后各有两条支腿,每一条支腿配有一个液压缸,两条前支腿用一个三位四通电磁阀控制其收放,而后两条支腿则用另一个三位四通电磁阀控制。电磁阀都采用M型中位机能,油路上是串联的。每一个油缸上都配有一个双向液压锁,以保证支腿可靠地锁住,防止天线车工作时发生"软腿"现象或行车过程中液压支腿自行伸出。
  4.2、升降塔变幅回路
    升降塔变幅机构是用于改变天线工作时的高度,要求动作要平稳。该液压回路采用两个液压缸并联形式,提高了升降塔变幅机构的稳定性,并降低了液压系统的工作压力。升降塔升起与降落是通过一个三位四通电磁阀控制。升降塔降落时,因液压力与负载力方向一致,为防止升降塔在重力作用下自行下落,在液压缸的下腔回油腔安置了平衡缸,提高了升降塔运动的可靠性。
  4.3、天线举升回路
    天线举升机构采用单级长液压缸驱动。其要求以及油路与升降塔变幅回路相同。
    在以上基本回路的基础上,再考虑一些其它因素,便可以组成一个完整的液压系统。液压系统图如图3所示。该系统执行过程中各回路分时工作,在支腿收放回路中有四个支腿液压缸同时工作。在升降塔变幅回路中有两个升降塔液压缸同时工作。在天线举升回路中有单个液压缸工作。因此在计算液压泵的流量和电动机功率时选择各回路中最大值进行计算。
           
            1--滤油器  2--液压泵  3--压力表   4--溢流阀   5、6、7、8--三位四通电磁换向阀
            9、10、11、12、13、14、15、16--调速阀   17、18、19、20、21--液压锁
                    图3 天线工作车的液压系统图
  5、 液压泵的计算
  5.1、确定液压泵的实际工作压力
         
       式中: pl--已选定为130× Pa;
            为油路压力损失总和,一般取10x Pa。
      因此,可确定液压泵的实际工作压力为:
         
  5.2、确定液压泵的流量
         
    式中: K--泄漏系数,取1.2;
         Qmax--同时动作的液压执行器的最大总工作流量
    由表2可以确定升降塔变幅回路在架设时流量最大。即：
         
         
     按照压力14MPa;流量11.4L/min,选择T7B-B03型单联叶片泵。
  5.3、确定液压泵的电动机功率
    由表2可以确定升降塔变幅回路在架设时液压缸输出功率最大。此时,泵站的输出压力应为P=140× Pa。按液压泵压力为140bar时,流量为Qv=13L/min=0.22xm3/s进行计算。取泵的总效率为ηp=0.7,则电动机所需的功率为:
         
     因此选用功率为4.4kW的电动机。
  6、控制元件的选择
    根据系统的最高工作压力和通过阀的最大流量便可选取控制元件的规格,其型号和参数如表3所示。
                 表3:所选控制元件的规格
          
  7、 确定管道尺寸
    按照管子的最大流量和管内允许流速选择管子内径。管子内径按下式计算:
                
     式中: Qv--通过管子的最大流量,单位为L/min;
          v--管内允许流速,单位为m/s,取值为3m/s。
      则 d≈9.58(mm)。
    选取压油管通径为Φ10;液压泵吸油管和回油管稍粗些,选Φ12;其余油管选Φ8。
  8、 确定油箱的容量
    按经验公式V=(5~7)Q,选取油箱容量V。在此选取V=6Q=78L
  9、 结束语
    该系统已经在某型装备上得以应用。各液压控制机构架撤时间如表4所示。
               表4: 各机构架撤时间
        
    由此可见,架撤的时间远小于总体要求的10min。液压系统通过所内调试、长途运输和外场试验,历经冬夏两季极端温度的考验,验证表明:液压系统完全能满足设备功能要求,能适应恶劣环境的条件,工作可靠。使车载雷达具有机动性好、架撤时间短、操作方便等特点。
        参 考 文 献
[1] 机械工程手册编委会。机械工程手册[M]。第六卷。北京:机械工业出版社,1982。
[2] 沈兴全,吴秀玲.液压传动与控制[M]。北京:国防工业出版社,2005。
[3] 黄江平.705D全自动机动式雷达天线升降装置设计[J].电子机械工程2001(3)。
[4] 胡周钊. 320kN压铸机液压系统设计[J].机床与液压,1993(06 )。
[5] 朱新才,等。轧机升降台液压系统设计与计算[J].机床与液压,1999(04)。