船載雷達(dá)天線方位轉(zhuǎn)動異常分析及排查處理

馬紅濤

（中國衛(wèi)星海上測控部,江蘇 江陰 214431）

船載雷達(dá)天線方位轉(zhuǎn)動異常分析及排查處理

馬紅濤

（中國衛(wèi)星海上測控部,江蘇 江陰 214431）

文章簡要介紹了船載雷達(dá)天線驅(qū)動系統(tǒng)的組成和工作原理，對雷達(dá)天線方位轉(zhuǎn)動異常的現(xiàn)象進(jìn)行了簡要分析，就驅(qū)動系統(tǒng)中的不同環(huán)節(jié)進(jìn)行逐一排查，最終對故障進(jìn)行定位，找到了引起方位轉(zhuǎn)動異常的原因，并提出了解決該問題的措施，使船載雷達(dá)天線能夠正常轉(zhuǎn)動，保證了海上任務(wù)的正常執(zhí)行。

船載雷達(dá)：方位;轉(zhuǎn)動異常;傳動裝置;齒隙

1 引言

船載雷達(dá)天線驅(qū)動系統(tǒng)中，方位驅(qū)動系統(tǒng)主要由速度環(huán)路板、馬達(dá)控制器和機(jī)械傳動裝置等三部分組成。速度環(huán)路板的作用主要是對速度指令信號進(jìn)行處理，并將這個速度信號送馬達(dá)控制器，以小信號控制電機(jī)的大功率運(yùn)行；馬達(dá)控制又叫功率放大器，它的作用是將變壓后的三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電驅(qū)動負(fù)載。機(jī)械傳動裝置是把電能轉(zhuǎn)化為動能，以供天線按理想的方式快速轉(zhuǎn)動。

驅(qū)動系統(tǒng)的功能是實(shí)時地、穩(wěn)定地驅(qū)動天線，使天線按照預(yù)定規(guī)律對準(zhǔn)目標(biāo)，并保證位置環(huán)完成精確跟蹤目標(biāo)的任務(wù)，而這些都要依賴于優(yōu)良的機(jī)械傳動裝置[1]。某船載雷達(dá)天線方位機(jī)械傳動裝置采用四鏈驅(qū)動，主要由直流伺服電機(jī)、行星減速器、齒輪減速箱和方位末級大齒輪等四部分組成，它可帶動天線在0o～360o范圍內(nèi)繞方位軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在整個驅(qū)動系統(tǒng)中，如果其中的一環(huán)出了問題，必將影響雷達(dá)天線的正常轉(zhuǎn)動，其后果不堪設(shè)想，勢必將導(dǎo)致海上任務(wù)無法順利執(zhí)行。

2 故障現(xiàn)象及分析

2.1 故障現(xiàn)象

在設(shè)備進(jìn)行整架調(diào)試期間，用方位1#電機(jī)驅(qū)動天線轉(zhuǎn)動時，發(fā)現(xiàn)天線順時針轉(zhuǎn)動時，電機(jī)電流要達(dá)到30A左右（正常值為10A左右）才能轉(zhuǎn)動；而逆時針轉(zhuǎn)動天線時，即便將電機(jī)電流調(diào)至50A，天線也無法正常轉(zhuǎn)動，且在停止“運(yùn)行”時，天線有明顯的回轉(zhuǎn)現(xiàn)象。再用方位2#、3#和4#電機(jī)分別驅(qū)動天線轉(zhuǎn)動，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象一致，因四臺電機(jī)同時損壞的概率較低，暫且不考慮電機(jī)自身原因。

2.2 故障分析

天線順時針能夠轉(zhuǎn)動，間接說明設(shè)備之間線纜連接的正常和馬達(dá)控制器工作正常，可排除線纜連接性問題和馬達(dá)控制器問題。船載雷達(dá)天線驅(qū)動系統(tǒng)控制框圖如圖1所示。

經(jīng)分析，引起天線方位轉(zhuǎn)動異常的因素主要有四個方面：①速度指令輸出異常；②電流指令輸出異常；③外部異物導(dǎo)致天線卡??；④機(jī)械傳動裝置異常。

3 故障定位及排查處理

3.1 故障排查及定位

針對以上分析判斷，對這四個可能存在的故障部位依次進(jìn)行排查：

（1）對速度指令輸出狀態(tài)進(jìn)行排查。速度指令對應(yīng)驅(qū)動控制面板上的電位器旋鈕2端的輸出電壓，將電位器旋鈕旋轉(zhuǎn)至“0”位，用萬用表分別測量電位器旋鈕1端、2端和3端的電壓，測得電壓值分別為-8.3V、0V和8.25V；轉(zhuǎn)動電位器旋鈕，測量2端電壓，在-4.82V～4.85V之間，正常。從以上數(shù)據(jù)分析，電位器旋鈕1端和3端的電壓值對稱，2端輸出的電壓在正常范圍內(nèi)，即電位器旋鈕能夠正常輸出速度指令，判斷電位器旋鈕工作正常，排除速度指令輸出異常。

（2）對電流指令輸出狀態(tài)進(jìn)行排查。電流指令來自方位速度環(huán)路板，分別按逆時針和順時針旋轉(zhuǎn)驅(qū)動控制面上的電位器旋鈕，用萬用表分別測量速度環(huán)路板XT10、XT11、XT12、XT13端的電壓，均在±10V之間，正常。由此判斷，速度環(huán)路板送往馬達(dá)控制的電流指令正常，排除電流指令輸出異常。

（3）對天線是否存在外部異物導(dǎo)致卡住因素進(jìn)行排查。通過目視和聽音方法，檢查雷達(dá)天線基座、扶梯、平臺以及方位軸承等部位，均未發(fā)現(xiàn)異物卡住現(xiàn)象。排除外部異物原因。

（4）對機(jī)械傳動裝置進(jìn)行排查。方位傳動鏈主要由驅(qū)動電機(jī)、行星減速器、齒輪減速箱和方位末級大齒圈等四部分組成。基本的工作原理是：電機(jī)驅(qū)動行星減速器和齒輪減速箱，減速箱輸出軸小齒輪與方位大齒輪嚙合，并帶動方位大齒輪的轉(zhuǎn)動，而方位大齒輪與方位軸承內(nèi)圈相連接，最終驅(qū)動天線方位的順時針和逆時針轉(zhuǎn)動。方位傳動鏈如圖2所示。

從方位傳動鏈來看，可能引起天線方位轉(zhuǎn)動異常的因素主要有三個方面：①行星減速器內(nèi)部損壞；②齒輪減速箱內(nèi)部損壞；③減速箱輸出小齒輪與方位末級大齒輪齒隙過小。

因行星減速器和齒輪減速箱分別為一個密封良好的整體結(jié)構(gòu)，發(fā)生故障的可能性小，且拆裝困難，故先將齒輪減速箱和行星減速器看成是一個整體，分兩步進(jìn)行，最后綜合判斷分析。

第一步：脫開1#齒輪減速箱，單獨(dú)用3#電機(jī)帶動天線轉(zhuǎn)動，觀察天線轉(zhuǎn)動情況。

將1#減速箱連同兩個行星減速器一同脫開，如圖3所示。

單獨(dú)用3#電機(jī)驅(qū)動天線轉(zhuǎn)動，發(fā)現(xiàn)天線順時針和逆時針都能夠轉(zhuǎn)動，順時針轉(zhuǎn)動時電機(jī)電流在3A～7A之間，逆時針轉(zhuǎn)動時電機(jī)電流在50A左右，天線停止轉(zhuǎn)動時仍有回轉(zhuǎn)現(xiàn)象。從數(shù)據(jù)中不難發(fā)現(xiàn)，順時針轉(zhuǎn)動時電機(jī)電流偏小，逆時針轉(zhuǎn)動時電機(jī)電流較大，天線順時針與逆時針轉(zhuǎn)動時電機(jī)電流存在明顯的不對稱現(xiàn)象。

第二步：檢查減速箱輸出小齒輪與方位大齒輪齒隙。緩慢轉(zhuǎn)動天線，用碾壓鉛絲的方法來檢查減速箱輸出小齒輪與方位大齒輪之間的齒隙，測得齒隙在0.4mm～0.6mm之間（工程經(jīng)驗(yàn)值為0.7mm～0.9mm之間），所測齒隙比經(jīng)驗(yàn)值偏小，并且在逆時針方向碾壓鉛絲時，存在鉛絲被咬斷現(xiàn)象。方位輸出小齒輪與大齒圈嚙合見圖4。

綜合以上分析，脫開1#齒輪減速箱后，單獨(dú)用3#電機(jī)驅(qū)動能夠?qū)崿F(xiàn)天線轉(zhuǎn)動，其原因是1#齒輪減速箱與其連接的兩個行星減速器本身就是一個負(fù)載，脫開了負(fù)載就相當(dāng)于減輕了重量。而碾壓鉛絲后得到的數(shù)據(jù)說明，減速箱輸出小齒輪與方位大齒輪嚙合間隙過小，事實(shí)上也發(fā)現(xiàn)逆時針方向有齒輪根切現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象只有在齒輪嚙合過緊的情況下才會發(fā)生，故障最終鎖定為齒輪齒隙問題。

3.2 故障處理

針對齒輪齒隙過小問題，解決的途徑就是對其進(jìn)行放大處理。將2#齒輪減速箱上的定位銷拔出，擰松固定齒輪減速箱的螺釘，逆時針轉(zhuǎn)動天線，發(fā)現(xiàn)電機(jī)電流在10A～50A之間來回突跳，其突跳的原因是：減速箱末級齒輪處在一個松動狀態(tài)，天線轉(zhuǎn)動時齒輪自身在調(diào)整放大齒隙所致。繼續(xù)在相反的兩個方向分別勻速轉(zhuǎn)動天線，使齒輪之間達(dá)到很好的磨合狀態(tài)，用碾壓鉛絲的方法對減速箱輸出小齒輪與方位末級大齒輪之間的齒隙調(diào)整狀況進(jìn)行反復(fù)測量，將齒隙控制在0.7mm～0.9mm之間，確保滿足工程指標(biāo)要求。調(diào)整完成后轉(zhuǎn)動天線，檢查并記錄電機(jī)電流情況，發(fā)現(xiàn)順時針轉(zhuǎn)動時電機(jī)電流穩(wěn)定在10A左右，逆時針穩(wěn)定在13A左右，天線運(yùn)轉(zhuǎn)恢復(fù)正常，故障排除。

4 結(jié)束語

本文中所提到的天線方位轉(zhuǎn)動異常問題，其故障原因較多，排查定位困難，遇到類似故障時要充分考慮天線結(jié)構(gòu)故障排查時存在的設(shè)備笨重、拆解困難、空間狹小、費(fèi)時費(fèi)力等特點(diǎn)，認(rèn)真分析其可能性及故障概率，按照先易后難、先簡后繁的原則，采用比對替代、分段排除等方法，并充分借鑒廠所專家豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，才能做到事半功倍，高效快捷。本文中所提故障的快速定位和解決為試驗(yàn)任務(wù)的順利執(zhí)行提供了可靠前提和保障。

[1] 石小萍，劉興興，陳丁.淺談雷達(dá)伺服系統(tǒng)的設(shè)計[J].北京：山東工業(yè)技術(shù)，2015（10）：270

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.184

馬紅濤（1986-），男，河南汝州人，測量技師，主要從事航天測控工作。