车载雷达液压升降系统设计毕业设计文档格式.docx
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2.1天线升降装置对液压系统的要求5
2.2总体技术方案5
2.3系统主要技术参数的确定7
2.4举升机构液压系统及工作原理的设计9
2.5设计特点分析11
3举升机构的液压系统设计计算12
3.1主液压缸的设计12
3.1.1液压缸缸体厚度计算13
3.2.2液压缸长度确定13
3.2.3缸体的材料14
3.3.4活塞杆直径的设计14
3.3.5活塞杆的材料15
3.2副液压缸的设计17
3.2.1液压缸缸体厚度计算17
3.3活塞的设计18
3.3.1活塞的材料18
3.4导向套的设计与计算19
3.4.1最小导向确定长度H的19
3.4.2导向套的结构20
3.4.3导向套的材料20
3.5端盖和缸低的设计与计算`20
3.5.1缸盖的材料21
3.6缸体的长度确定22
3.7缓冲装置的设计22
3.8密封件的选用22
3.9动密封部位密封圈的选用23
3.10液压缸的安装连接结构23
3.11液压缸油口的设计25
4液压泵的参数计算26
4.1泵的工作环境26
4.2主液压缸液压泵流量的确定27
4.3副缸液压泵流量的确定27
4.4主缸电动机功率的确定28
4.5副缸电动机功率的确定28
4.7油箱容积的确定29
4.8油管的选择30
4.9液压系统热性能验算30
5液压系统的安装32
5.1安装的基本要求：
32
5.1.1系统安装前注意事项32
5.1.2系统安装时的注意事项32
5.1.3系统安装方法34
5.2液压系统的调试35
5.2.1调试的目的35
5.2.2调试的步骤35
5.2.3调试的主要内容36
结论38
参考文献39
致谢40
1绪论
1.1课题研究背景
雷达一般有固定式和移动式两种。
以前为了适应战争的需要，雷达要实现阵地转移，人们对最初的机动雷达只是理解为机械牵引移动型雷达，根据地面雷达的不同，在几小时到几十个小时内能完成拆收或进入工作状态的雷达称之为机动性雷达。
这种机动型地面雷达在二战期间起了一定的作用。
随着国际形势的动荡，局部战争的不断爆发，现代武器装备的不断更新，现代战争已进入了电子战，信息站时代，传统的机动型雷达已经不能满足现代战争的需要。
1.2雷达车的特点
现代高科技技术战争对雷达的越野作战和战场生存能力提出了越来越高的要求，为达到战时快速组网及补充战损的目的，高速的机动性能已成为现代军事雷达的必备素质。
作为地面防空系统主要组成之一的地面雷达，其机动性越来越受到重视。
雷达的机动性是指雷达快速隐蔽和转移阵地的能力，是雷达使用性能的重要指标，它涉及雷达从一个阵地的工作状态，经过拆收，越野行军，进入另一个阵地架设转入工作状态的诸多环节。
提高地面雷达的机动性，一方面可将其作为固定站作为战时毁损雷达的补充，以获得更多空情，另一方面也是雷达在战争中提高自身生存能力的有效措施之一。
对雷达机动性的要求一般包括：
雷达整机的架撤时间和操作人员的数量，运送单元的数量，对各种装载运输的要求，阵地的适应性等。
因此采用高可靠性，高自动化的架设系统，不但能有效的减少操作人员的数量，降低作业强度，而且可以大大缩短作业时间，提高雷达设备的机动性。
高机动雷达负有加强雷达网，补充战损，随行前伸等作战使命，可以丰富
部队的作战模式，提高防御系统应变突发事件的能力，在提高雷达网生存和重组能力以及保持雷达网完整方面将发挥不可替代的作用
运输行驶能力只要包括以下几点：
越野能力，战时雷达整机讲面临复杂多变的地理环境，如泥土路、泥泞路等，此
时仍然要求雷达能够以一定的速度可靠地形式，雷达载车的性能对整机的行驶能力有直接影响，因此，载车的越野能力是选型时首要考虑的问题，其基本车型必须是满足《军用越野汽车机动性要求》的各项规定。
一般来说，机动性雷达车的选型的原则是优先选用国产系列的越野载重基型车辆。
1）通过能力，即雷达整机各运输单元外形尺寸在公路、铁路运输时必须符合国家有关的运输界限要求。
（1）公路运输：
应满足公路运输限界。
（2）铁路运输：
应满足铁路装载荃本界限。
（3）雷达总重不超过小型桥梁的承重能力。
雷达天线升降机构，其升降机构按照传动形式的不同，可分为为机电式和液压式。
随着科技的发展，液压式传动系统已逐渐在雷达天线升降机构中被采用，可实现对较大型天线的高架，并且在天线的举升过程中，天线的姿态不变，架撤收过程平稳，可靠，快速。
因此液压式传动系统已逐渐在雷达天线升降系统中被采用。
塔架式雷达天线升降机构的研究和设计正事本着上述要求拟定的。
1.3国内外机动雷达现状分析
冷战时期，由于两大军事集团的长期对峙，西方国家十分重视机动雷达尤其是高机动雷达的发展与研制。
现在随着国际形势的动荡，局部战争的不断爆发，现代武器装备的不断更新，现代战争已进入了电子战，信息战时代，传统的机动型雷达已经不能满足现代战争的需求。
大批各种型号的机动雷达装备部队，并且将高机动雷达部署在战略要地，以提高雷达网的弹性和整个防控系统的稳定性，下面是近三司使年来西方各国装备的集中主要的高机动雷达。
表1.1各国装备的高机动雷达
型号
工作波段
测距
架设时间
用途
技术体制
美国
AN/TPS-61
2.9-3.1GHZ
140Km
3分钟
对空搜索
两坐标雷达
LAADS
L波段
60Km
7分钟
低空警戒
英国
Gainfanen
S波段
1分钟
德国
TRMS
200Km
防空预警
三坐标雷达
日本
NPN-510
135Km
不难看出目前世界各国都把防空雷达网建设中如何发展机动作战力量和研制高机动雷达当成一件大事来抓，这就是高技术局部战争的必然趋势。
独联体国家的70000部防空雷达大部分是车载式机动雷达，并且有相当数量为高机动雷达，英国和法国的雷达站几乎不采用固定式，而采用可运输单元，一旦需要，机动雷达可在较短时间内转移到新的阵地展开工作；
日本的机动雷达站与固定雷达站之比，近年来，由原来的1：
14升到1：
25，而且雷达天线可以折叠运输，雷达具有较好的侦测性能、抗干扰能力和自动化入网能力。
我国周边的一些国家和地区也十分重视雷达的机动和银币。
台湾则大力发展机动雷达，其固定雷达天线外，其余部分均可以进入坑道。
军事力量最强的美国也是十分重视雷达的机动性国家，他们的舰载、机载和卫星侦察雷达可以实现全球范围内的机动，并且其雷达情报网抗摧毁能力已达到完善的程度。
1.4设计的目的及任务
在车载雷达中，天线的快速、可靠地机动架设和撤收是其基本要求之一，雷达天线升降机构按传动系统的不同，可以分为机电式和电液式。
机电式升降机构技术在国内外都很成熟。
但是机电式的升降机构的控制及传动结构较为复杂，同时单位驱动载荷的重量较大，而电液系统与之相比就有一定的优点。
现代高技术对雷达的越野作战与战场生存能力提出了越来越高的要求,以达到战时快速组网及补充战损的目的，高度的机动能力已经成为现代军事雷达的必备素质。
因此，对于雷达设计师来说，在考虑整机电性能指标、可靠性、可维护性、可保障性、安全性、可操作性、经济性及加工工艺性等因素的同时，还须从结构上对其机动性作出精心构思。
该选题以车载雷达天线升降机构系统为设计对象。
以车载雷达天线升降机构系统为设计对象，紧密结合机械设计制造及自动化专业的相关基础技术和专业技术，对于锻炼学生综合应用液压传动、机械制造工程、机械设计、机械CAD等基本专业知识解决工程实际问题的能力以及独立工作的能力具有积极的促进作用。
2举升系统总体方案设计
2.1天线升降装置对液压系统的要求
在天线升降装置中液压系统主要完成的功能是天线高架举升和举升到位后的位置锁定。
作为一种野外作业的军品，举升的口径大、透空率较小的天线，因此雷达天线液压升降装置与一般液压升降机相比有相似之处也有它的侧重点。
相似之处：
为防止升降过程中机构的卡死及控制天线阵面扭曲值在允许范围内须保证：
两个驱动液压缸的同步；
天线阵面降落过程的负值负载平衡；
环境适应性、可靠性、安全性、维修性等。
侧重点：
（1）为满足雷达的机动性要求，天线升降必须在3min内完成，既要提高升降的平均速度又要避免到位时形成较大冲击，对天线系统造成不良影响。
（2）风向的不同引起的动力特性在机构的升举的过程中有较大的差异。
如从工作状态转为运输状态，液压缸的活塞杆收缩产生拉力，当车尾来风事，液压缸所受的正负载最大，反之则减小。
变负责将导致系统工作不稳定，在临界位时特别不完全。
（3）当雷达天线举升高度较高且风速较大时，风载荷引起的颠覆力矩直接威胁着设备的安全和工作的可靠性，此外天线处于工作位置时对天线转台的水平度要求在±
5'
以内，因此对举升机构的刚度及锁紧装置的定位精度和定位可靠性都提出了严格要求。
（4）要有冗余系统为备份。
2.2总体技术方案
车载天线升降装置的结构形式主要有曲臂式、垂直升降式和平行四连杆。
对于举升高度较高的中大型雷达天线多采用平行四连杆式，本方案拟将6m×
4m口径的大型雷达天线举升到离地7m，经综合考虑，选用平行四连杆机构。
该机构主要由底座，主、副举升连杆，天线转台，液压驱动系统自动锁定机构（图中未画出）等组成。
底座是整个举升机构的支撑基础，固定在雷达地盘上，2跟同等规格的主连杆与底座和天线回转台铰接，另外2根等长的连杆作为辅助支撑与主连杆一起构成平行四连杆机构，整个平行四连杆由2个同步液压缸驱动，每个液压缸分别通过铰点与1主连杆铰接，平行四连杆机构在液压缸的驱动下，带动天线回转台始
终以水平状态运动。
举升到位后，由液压系统的锁紧装置锁定举升机构以保障雷达的稳定工作。
对于平行四连杆结构，举升高度与落位运输时的长度是一致的，由于车身装载空间有限，举升系统必须与雷达其他部分一体化设计，才能满足举升高度的前提下，既优化空间尺寸、确保运输状态的通过能力，又保证各部件比例协调，外形美观。
为满足通过性要求，对雷达车总体尺寸要求：
整车长度≦11500mm
整车宽度≦2500mm
整车高度≦3300mm
已知条件：
举升高度7000mm
天线长度6000mm
天线宽度4000mm
天线转台尺寸1000mm×
1000mm×
1000mm；
载车底盘距地面高度1100mm；
驾驶室及电子方舱所占长度4160mm。
经计算取底座长度方向尺寸为950mm，主副连杆的长度为3920mm。
由于天线口径大，在运输时需用机电控制方式进行折叠以保证高度及宽度方向通过性要求，在此不做详述。
液压系统中负载一定的情况下，液压缸铰点位置的确定，对缸结构设计及系统中的相关器件均存在较大的影响。
液压缸能产生有效推力的大小与液压缸的支点位置、初始状态、液压缸与举升机构的相对位置有关。
经优化，取主举升连杆与底座铰点、液压缸与载车底盘铰点之间的水平距离为400mm；
竖直距离为630mm；
主举升连杆与底座铰点、主举升连杆与液压缸铰点之间的长度为2250mm。
天线快速，可靠地机动架设和撤收是车载雷达的基本要求之一。
本设计采用一种翻转式液压举升机构及其液压系统，可实现对较大型天线的高架，并且在天线的举升过程中，天线的姿态不变，架撤收过程平稳，可靠，快速。
图2.1机械结构的工作原理图
该举升机构的机械部分由天线座，主液压缸和副缸等组成，如图2.1-（a）所示，天线首先由副缸从图（a）位置扶正至图（b）所示位置，同时主缸通过同步结构与支承杆保持平行运动至垂直位置，再由主缸将天线举升到一定的高度。
回收时靠重力回落，然后再由副缸回收到车座上。
举升过程中的特点是负载在不断变化，且在举升过程中的某一时刻出现超越负载，风载荷的影响是影
响系统稳定工作的不可忽视的因素，在风力较大时尤其如此。
2.3系统主要技术参数的确定
设计指标为：
总举升高度8~10m，举升时间小于3min，8级风下正常工作，无电时能完成应急撤收。
根据结构，主油缸设计为单作用柱塞式，行程3000mm，运行速度为26m/s；
副油缸的总运行距离为600mm，副油缸运行速度为10mm/s；
液压系统工作在低速条件下。
系统工作重重力负载4000kg,主油缸工作压力为5.1MPa，副油缸的推力为15.3MPa。
系统工作在中、高压条件下。
且副油缸的工作压力远远大于主油缸的工作压力。
主油缸所需的流量为33L/min，副油缸所需的流量为11L/min。
本液压系统以传递动力为主，保证足够的动力是基本要求。
另外，还要考虑系统的稳定性、可靠性、可维护性、安全性及效率。
一、稳定性是指系统工作时的运动平稳性及系统性能的稳定性（如环境温度对油液的影响等因素）。
二、可靠性是指系统不因意外的原因而无法工作（如油管破裂、无电等情况）。
三、可维护性是指系统尽可能简单，元件尽可能选用标准件，结构上尽可能使维护方便。
四、安全性是指不因液压系统的故障导致天线架的倒塌或其他事故（如下降失控，天线由于重力加速下落）。
五、效率是指液压系统的各种能量损失尽可能的小。
上述要求中，处满足系统的动力要求外，最重要的是保证系统的安全性和可靠性。
表2.1车载雷达天线升降机构液压系统的主要技术参数
项目
参数
单位
系统工作总重力负载
4000
kg
主缸
总行程
3.0
m
工作压力
5.1
Mpa
流量
33
L／min
副缸
0.6
15.3
11
2.4举升机构液压系统及工作原理的设计
根据设计要求和工作需求，设计举升液压回路图如下：
1-油箱 2-齿轮泵 3-过滤器 4、9、17-电磁换向阀5、6、15-单向阀 7、16-调速阀 8-溢流阀 10、18-手动换向阀11-安全阀 12-单向调速阀 13、20、21-防爆阀 14-举升天线套缸19-平衡阀 22、23-副缸 24-手动泵 25、26-压力继电器
图2.2车载雷达天线升降机构液压系统原理图
液压泵组:
由定量齿轮泵2、手动泵24、单向阀5组成。
定量齿轮泵在有电时向液压缸供油,手动泵在无电时向液压缸供油,单向阀隔断两泵,防止手动泵供油时液压油流向齿轮泵。
液压缸组:
由举升天线的单作用套缸14、扶正天线的副缸22、副缸23、防爆阀13、20和21组成。
主升缸采用单作用式柱塞套缸,缸径较大,能提供很大的举升力,靠自重回落和满足举升高度的要求,副缸采用双作用缸,完成天线的扶正和回收,防爆阀用于防止天线在举升或回落时油管意外破裂而发生事故。
举升控制阀组:
由单向阀6、调速阀7、溢流阀8、三位四通电磁换向阀9、二位四通手动换向阀10、安全阀11、单向调速阀12组成。
扶正控制阀组:
由单向阀15、调速阀16、三位四通电磁换向阀17、二位四通手动换阀18、平衡阀19、单向调速阀12组成。
结合系统的电磁铁动作顺序表2.2对系统的工作过程说明如下：
表2.2电磁铁动作顺序表
动作
信号来源
电磁铁YA
点动
自动
4
9（左）
9（右）
17（左）
17（右）
1
起点
SB1
+
2
扶正
SB2
KP1
3
举升
SB3
KP2
回落
SB4
5
回收
SB5
1.起动:
齿轮泵起动,二位二通电磁换向阀4接通,系统卸载起动。
2.扶正:
二位二通电磁换向阀4断电,三位四通电磁换向阀17左位接通,压力油通过平衡阀的单向阀进入副缸的下腔,到达预定的位置后,油压上升,压力继电器KP1发出信号,三位四通电磁换向阀17回中位,二位二通电磁换向阀4再次接通,系统卸载运行。
3.举升:
二位二通电磁换向阀4断电,三位四通电磁换向阀9左位接通,压力油通过单向调速阀进入主缸的下腔,到达位置后,油压上升,压力继电器KP2发出信号,换向阀回中位;
单向调速阀用于控制上升速度。
4.回落:
三位四通电磁换向阀9右位接通,主缸下腔油经阀12、换向阀9右位,由单向阀6、调速阀7及过滤器3回油箱;
阀11用于换向阀9、单向阀6、调速阀7及过滤器3等故障时应急回收时使用。
5.回收:
当三位四通电磁换向阀17右位接通时,二位二通电磁换向阀4断电,副缸上腔进油,下腔油经过平衡阀19,三位四通电磁换向阀17右位,单向阀15、调速阀16及过滤器3回油箱。
到达预定的位置后,油压升高,压力继电器KP1发出信号,液压泵停机,三位四通电磁换向阀17回中位。
2.5设计特点分析
由上可知，该系统有以下特点：
（1）手动系统与电机系统可使液压系统工作在有电和无电两种条件下，提高了
（2）设备的应急能力和可靠性；
主油缸回路与副油缸回路采用串联方式，可避免错误动作。
（3）背压阀6、调速阀7、单向调速阀12组成调速回路，控制主升油缸回落时的速度，防止天线因重力回落时超速，并使速度平稳。
平衡阀19、调速阀16、背压阀15使副油缸在扶正和回收时，平衡变化的负载和克服负值负载，并使速度平衡。
由于主升油缸油路的工作状态与副主升油缸回路的工作状态相差较大，采用了分别控制的调速背压阀；
（4）系统采用叠加阀使得系统结构紧凑，动作平稳、泄露少，使用安全可靠、维修容易，也便于改进。
换向阀采用截止式换向阀，密封性好，几乎无泄露，天线可停留在任意位置稳定工作。
采用安全阀，可防止举升时由于过载引起的事故。
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所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导
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