一種升降臺式雷達速調(diào)管維修移動小車*

盧德輝，王勁宣，邵世東

(中國電子科技集團公司第三十八研究所， 安徽 合肥 230088)

一種升降臺式雷達速調(diào)管維修移動小車*

盧德輝，王勁宣，邵世東

(中國電子科技集團公司第三十八研究所， 安徽 合肥 230088)

雷達速調(diào)管是雷達發(fā)射系統(tǒng)的重要組成部分，在使用過程中需要經(jīng)常維護，其搬運及維護通常采用人工方式進行，十分費時費力，勞動強度較大。文中提出了一種升降臺式雷達速調(diào)管維修移動小車, 該小車具有安全性高、操作方便、擴展性及通用性強等特點，它采用剪刀架式液壓升降平臺的結(jié)構(gòu)形式，這種新穎的結(jié)構(gòu)形式能夠滿足速調(diào)管快速裝配的需要，可降低勞動強度，提高工作效率，同時還可消除在移動過程中工作平臺上的速調(diào)管發(fā)生傾覆的隱患。該移動小車對指導(dǎo)同類設(shè)備的設(shè)計具有一定的參考價值。

速調(diào)管維修；移動小車；液壓系統(tǒng)

引 言

速調(diào)管是雷達設(shè)備中大量使用的一種微波電子管，其功能是將注入其腔體的微波信號不失真地放大，獲得大功率信號輸出[1]。雷達速調(diào)管是雷達發(fā)射系統(tǒng)的重要組成部分，一般安裝在電子設(shè)備方艙發(fā)射機室內(nèi)的速調(diào)管發(fā)射機柜中[2]。速調(diào)管的重量一般在100 kg左右，如何在電子方艙內(nèi)將如此重的設(shè)備順利安裝在機柜中成為一大難點；由于有電磁屏蔽和防雨密封等要求，電子方艙內(nèi)須設(shè)門檻，門檻通常高60 mm左右，而速調(diào)管屬于比較精密的微波儀器，為確保人員安全和設(shè)備完好無損，在通過該門檻時要求維修車上部平臺平穩(wěn)，不能存在傾覆隱患，所以如何讓維修車平穩(wěn)跨越門檻成為又一個難點。通常情況下，速調(diào)管的維修完全由人力完成,需4個人操作，先把100 kg的速調(diào)管從速調(diào)管機柜中拆卸下來，用人力將其放到平板車上，在跨越方艙門檻時需幾人同時協(xié)作，保持平板車平穩(wěn)，防止其傾覆。這種方式費時費力,效率低下，同時存在傾覆隱患，安全性低。

國內(nèi)外關(guān)于速調(diào)管維護裝置的研究文獻很少，而速調(diào)管維護迫切需要一種方便、快捷的搬運維修方式，因此很有必要研制一種用于速調(diào)管維修搬運的自動化裝置。針對上述現(xiàn)狀，本文提出了一種升降臺式雷達速調(diào)管維修移動小車。這種結(jié)構(gòu)形式能夠滿足速調(diào)管快速裝配的需要，可降低勞動強度，提高工作效率，還可消除速調(diào)管在移動過程中傾覆的隱患，安全性高。該小車結(jié)構(gòu)不僅可以應(yīng)用在速調(diào)管維修搬運方面，還可以拓展到有相似要求的其他設(shè)備上。

1 速調(diào)管安裝概述

速調(diào)管發(fā)射機柜在電子方艙內(nèi)的安裝位置如圖1所示，速調(diào)管在速調(diào)管機柜中的安裝位置如圖2所示。

圖1 速調(diào)管機柜在電子方艙內(nèi)的位置示意圖

圖2 速調(diào)管在機柜中的安裝位置示意圖

2 維修移動小車設(shè)計

2.1 維修移動小車技術(shù)指標(biāo)要求

雷達速調(diào)管維修移動小車的主要技術(shù)指標(biāo)要求如下：

1)在方艙內(nèi)可用人力推行，可跨越60 mm高的門檻；

2)升降范圍為450～800 mm，連續(xù)可調(diào)；

3)最大展開外形尺寸為750 mm × 550 mm × 800 mm，最大收攏外形尺寸為700 mm × 550 mm × 450mm；

4)小車自重小于100 kg，可承重200 kg。

2.2 維修移動小車設(shè)計方案

2.2.1 維修移動小車的結(jié)構(gòu)

雷達速調(diào)管維修移動小車采用組合式結(jié)構(gòu)，由下部框架、上平臺、越障裝置、液壓系統(tǒng)和舉升裝置等分系統(tǒng)組成。其具體結(jié)構(gòu)包括扶手、轉(zhuǎn)接盒、上平臺、從動臂、液壓油箱、起吊鉤、下框架、越障輪支座、連桿、驅(qū)動油缸、腳踏泵、叉車孔、轉(zhuǎn)向輪、手動換向閥、舉升油缸等，如圖3所示。

圖3 小車結(jié)構(gòu)示意圖

升降平臺采用4組固定輪和1個萬向輪。4組固定輪每2個為1組，同側(cè)的2組通過連桿聯(lián)接，并用一個雙作用缸驅(qū)動；萬向輪的高度可以通過機械裝置調(diào)整。

下部框架是升降臺的基礎(chǔ)部分,它承載了升降臺的其他所有系統(tǒng)。下部框架由型鋼和折彎板焊接而成，框架上部四角設(shè)有起吊鉤，下部設(shè)有叉車孔，方便設(shè)備搬運。

上平臺用于承載維修工件，由工作臺和轉(zhuǎn)接盒2部分組成。轉(zhuǎn)接盒為可拆卸機構(gòu)，工作時固定在工作臺上，平時儲存期間可以拆下來，節(jié)省升降臺的存放空間。

越障裝置由2組主動轉(zhuǎn)輪、2組從動轉(zhuǎn)輪、2根連桿和1套轉(zhuǎn)向輪組成。2組主動轉(zhuǎn)輪通過1根通軸聯(lián)接在一起，在支撐油缸的驅(qū)動下, 2組主動轉(zhuǎn)輪可以繞通軸同步轉(zhuǎn)動,在連桿的作用下, 2組從動轉(zhuǎn)輪分別和同側(cè)的主動轉(zhuǎn)輪實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動。

液壓系統(tǒng)由腳踏泵、液壓油箱、舉升油缸、支撐油缸和多路閥組成。腳踏泵為意大利HANSA公司的產(chǎn)品，它為整個液壓系統(tǒng)提供動力源；多路閥控制液壓油的流向，實現(xiàn)2組油缸的伸縮動作。液壓系統(tǒng)中裝有溢流閥、順序閥等安全裝置[3],以防止油路過載及避免由于油管破裂引起的意外事故,保證設(shè)備的安全操作。

舉升裝置位于下部框架和上平臺之間，在舉升油缸的驅(qū)動下，可以實現(xiàn)上平臺的升降動作。舉升裝置采用剪刀架結(jié)構(gòu)，由1個驅(qū)動臂和2個從動臂組成。

2.2.2 維修移動小車通過方艙門檻的方案

該速調(diào)管維修移動小車在方艙中使用時最大的難點是通過方艙門檻。通過60 mm高的門檻采用的方案為：當(dāng)前輪接近門檻時，先將轉(zhuǎn)向輪收起，然后操作腳踏泵驅(qū)動支撐油缸伸出將前面一側(cè)輪子抬起，推車?yán)^續(xù)前進，當(dāng)前面一側(cè)輪子通過門檻后，操作腳踏泵驅(qū)動支撐油缸完全縮回將后面一側(cè)輪子抬起，推車再次繼續(xù)前進，此時前面2組固定輪完全通過門檻。重復(fù)上述操作，可以使后面2組固定輪通過門檻。通過方艙門檻的過程如圖4所示。

圖4 小車過門檻示意圖

該方案的優(yōu)點在于維修車在通過門檻時上部平臺沒有傾斜，不存在傾覆隱患，安全性高。

2.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計

2.3.1 液壓部分各主要部件的參數(shù)

液壓系統(tǒng)是該小車結(jié)構(gòu)的重要組成部分，液壓部分各主要部件的參數(shù)如下：

1)腳踏泵型號為 GL144P-24，排量為8.1 ml/次,最高壓力為10 MPa；

2)液壓油箱的外型尺寸為110 mm × 103 mm × 61 mm，有效容積為0.51 L；

3)舉升油缸的缸徑為 50 mm，桿徑為 30 mm，行程為 92 mm，安裝距為 494 mm，工作壓力為 10 MPa；

4)伸縮油缸的缸徑為40 mm，桿徑為25 mm，行程為44 mm，安裝距為212 mm，工作壓力為10 MPa；

5)多路閥的流量為0.5 L/min，工作壓力為10 MPa，工作介質(zhì)為礦物油，2個手柄均為3個位置，主溢流閥最高調(diào)節(jié)壓力為10 MPa；

6)順序閥采用板式安裝，最高設(shè)定壓力為15 MPa。

圖5為升降臺液壓系統(tǒng)的原理示意圖。

圖5 液壓系統(tǒng)原理圖

2.3.2 設(shè)計計算

(1)油缸受力計算

經(jīng)過運動仿真分析，舉升油缸受力最大時位于舉升起始的瞬間，最大受力為14 083 N，油缸受力分析如圖6所示。

圖6 油缸受力分析圖

(2)液壓系統(tǒng)計算

1)舉升油缸參數(shù)。單作用缸的缸徑為50 mm，桿徑為30 mm，行程為110 mm，最小安裝距為518 mm。舉升油缸受力最大時需要的供油壓力為

P1=F1/S1= 14 083 ÷(3.14 × 0.025 ×0.025)=7.17 MPa

式中:F1為舉升油缸的最大受力;S1為舉升油缸的面積。

2)支撐油缸參數(shù)。雙作用缸的缸徑為40 mm，桿徑為25 mm，行程為66 mm，最小安裝距為200 mm。支撐油缸受力最大時需要的供油壓力為

P2=F2/S2=(390 ÷ 2 × 9.8)÷ [2 × 3.14 ×(0.022 -0.012 52)] = 1.25 MPa

式中:F2為支撐油缸的最大受力;S2為支撐油缸的面積。

液壓油箱的容積計算式為

V=V1+V2

式中：V1為舉升油缸的容積；V2為支撐油缸活塞腔與桿腔的容積差。

V1= 0.215 L，V2= 0.059 L，則V= 0.215 + 0.059 = 0.274 L。取油箱容積為0.5 L。

3)選取的腳踏泵參數(shù)。排量為8.1 ml/次；最高壓力為10 MPa；將舉升油缸完全伸出需要操作腳踏泵的次數(shù)為215 ÷ 8.1= 26.5次；腳踏泵踏板處需最大壓力為34.1Pa；將支撐油缸完全伸出需要操作腳踏泵的次數(shù)為2 × (3.14 × 2 × 2 × 6.6)÷ 8.1= 20.4次；將支撐油缸從全伸狀態(tài)到全縮狀態(tài)需要操作腳踏泵的次數(shù)為 2 × 3.14 × (22-1.252)× 6.6 ÷ 8.1= 12.4次。

3 結(jié)束語

本文根據(jù)雷達速調(diào)管維修移動小車主要技術(shù)指標(biāo)要求，合理考慮小車的結(jié)構(gòu)形式，采用了剪刀架式液壓升降平臺的結(jié)構(gòu)方案。小車在使用過程中體現(xiàn)出良好的使用性，極大地方便了速調(diào)管的維修。

雷達速調(diào)管維修移動小車的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下幾個方面：

1)能夠滿足速調(diào)管快速裝配要求，降低了勞動強度，提高了工作效率；

2)通用性強，采用組合式設(shè)計方案，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計程度高，不同功能的速調(diào)管具有相似的結(jié)構(gòu)外形與安裝方式，改變轉(zhuǎn)接盒的尺寸，即可滿足新類型速調(diào)管的裝配維修要求；

3)安全性高，可消除在移動過程中工作平臺上速調(diào)管傾覆的隱患。

[1] 支竣. 新一代天氣雷達速調(diào)管的結(jié)構(gòu)、原理及更換[J]. 氣象水文海洋儀器, 2012, 29(1): 92-94.

[2] 邱成悌, 趙惇殳, 蔣全興. 電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M]. 南京：東南大學(xué)出版社, 2005.

[3] 楊奇順, 侯波. 剪叉式升降臺液壓節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計[J]. 煤礦機械, 2009, 30(9): 42-43.

A Knee-type Mobile Car for Radar Klystron Repair

LU De-hui，WANG Jin-xuan，SHAO Shi-dong

(The38thResearchInstituteofCETC,Hefei230088,China)

The radar klystron is an important part of the radar transmitter system. It needs to be maintained frequently during work. Manual handling is usually adopted for transportation and maintenance of the radar klystron. Manual handling is time-consuming and requires hard labor. A knee-type mobile car for radar klystron repairing is proposed in this paper. The car is characterized by convenient and safe operation, strong expandability and generality. It has a novel structure of scissors-form lifting platform. This structure can meet the quick assembly requirement of the radar klystron. Thus the labor intensity is decreased and the work efficiency is improved. In addition, the overturning hazard of the klystron on the platform in movement can be avoided and the operation safety is enhanced. The car proposed in this paper can provide reference for design of similar equipment.

klystron maintenance; mobile car; hydraulic system

2014-07-23

國家科技支撐計劃基金資助項目(2011BAH24B05)

TN876.7

A

1008-5300(2014)06-0040-03

盧德輝 (1976-) ，碩士，高級工程師，主要從事電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。